Tham dự Tech Lounge

Tham dự Tech Lounge


Hình ảnh đầu tiên trong lịch sử thể hiện lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng

vijnanamatrata
6/3/2015 8:4Phản hồi: 5
Hình ảnh đầu tiên trong lịch sử thể hiện lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng
Lý thuyết cơ học lượng tử cho chúng ta biết ánh sáng tồn tại ở dạng sóng và hạt đồng thời. Tuy nhiên trước đây người ta chỉ thấy được dạng sóng hoặc hạt của ánh sáng tại các thời điểm khác nhau (ví dụ dạng sóng thể hiện qua tia sáng trắng đi qua lăng kính bị tách thành dải nhiều màu, hay ngoài thiên nhiên là cầu vồng, dạng hạt thể hiện qua hiệu ứng quang điện, hay ngoài thiên nhiên là cực quang). Thực nghiệm bằng thiết bị đo đạc dừng lại ở kết luận ánh sáng thể hiện dạng sóng và hạt nhưng không diễn ra cùng một lúc (do hạn chế của thiết bị đo chỉ đo theo dạng sóng hoặc chỉ đo theo dạng hạt).


Hình minh họa tính sóng và hạt của ánh sáng

Cách đây hơn hai năm (11-2012), hai thí nghiệm độc lập với hướng tiếp cận khác nhau của các nhà khoa học ở Đại học Bristol (Anh) và Đại học Nice (Pháp) lần đầu tiên phát hiện ánh sáng tồn tại ở dạng sóng và hạt cùng một lúc. Nhưng đó chỉ là kết luận rút ra được sau khi đo đạc tính vô định xứ của ánh sáng. Còn mới đây (4-2014), các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (EPFL) đã chụp lại hình ảnh cho thấy dạng sóng và hạt của ánh sáng cùng một lúc. Trong bức ảnh dưới đây, lát cắt phía dưới cho thấy các hạt photon, trong khi mặt phía trên cho thấy sóng ánh sáng.


Khi chụp hình, ta cần có ánh sáng. Vậy làm sao để chụp ảnh được chính ánh sáng? Câu trả lời là dùng electron. Tấm ảnh này cho thấy ánh sáng bị bẫy trong dây bạc có đường kính 80 nanomet và tương tác với một dòng electron.

Dọc theo trục hướng về trái cho thấy các đỉnh và vực của ánh sáng xuyên suốt đoạn dây bạc. Đó là tính sóng.
Dọc theo trục hướng về phải cho thấy các gói năng lượng của ánh sáng truyền cho các electron (mỗi gói gọi là lượng tử, và trong trường hợp của ánh sáng thì gọi là photon). Đó là tính hạt.
Dọc theo trục hướng lên trên cho thấy tần suất va chạm giữa ánh sáng và electron.


Thí nghiệm được thiết lập như sau: Dùng một xung ánh sáng laser chiếu vào dây bạc có đường kính 80 nanomet treo trên tấm nền graphene. Ánh sáng cung cấp năng lượng cho các hạt sơ cấp trong dây bạc và làm nó rung lên. Ánh sáng di chuyển dọc dây bạc theo hai chiều ngược nhau, do đó sẽ tạo nên sóng dừng. Sóng dừng này là nguồn sáng của thí nghiệm. Để chụp hình được sóng dừng, các nhà khoa học bắn một dòng electron ở gần dây bạc. Khi các electron chạm vào các photon trong sóng dừng, một số sẽ tăng tốc, một số sẽ giảm tốc. Các nhà khoa học dùng kính hiển vi EFTEM siêu nhanh (một trong hai cái trên thế giới) để chụp các vị trí có sự thay đổi tốc độ của electron, từ đó có được hình ảnh của sóng dừng.

Mọi người có thể tham khảo video này để dễ hiểu hơn:


Reference


Piazza L, Lummen TTA, Quiñonez E, Murooka Y, Reed BW, Barwick B, Carbone F. Simultaneous observation of the quantization and the interference pattern of a plasmonic near-field. Nature Communications 6:6407 DOI: 10.1038/ncomms7407
Received 25 April 2014. Accepted 27 January 2015. Published 02 March 2015
http://www.nature.com/ncomms/2015/150302/ncomms7407/full/ncomms7407.html
5 bình luận
Chia sẻ

Xu hướng

Bài viết hay và chi tiết từ lâu, vậy mà mod không thèm để ý tới, haizzz
b0ytblue
ĐẠI BÀNG
9 năm
Bài của mem đăng thì không thấy gì, bài của mod thì được lên trang chủ ngay, mọi điều mod nói mới là đúng....:rolleyes::rolleyes::rolleyes:
bài viết rất hay 😃 mình học vật lý 12, đọc bài của Mod chỉ hiểu sơ sơ, đọc bài này thì quá rõ ràng luôn. hay thật
x_chien
TÍCH CỰC
9 năm
Hơi hiểu rồi, đáng tiếc mình dc 0 điểm toán và vật lý.
chờ xem có ai dịch hộ bài báo này không ?

Xu hướng

Bài mới









  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2024 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: Số 70 Bà Huyện Thanh Quan, P. Võ Thị Sáu, Quận 3, TPHCM
  • Số điện thoại: 02822460095
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019