Lần đầu tiên trong lịch sử chụp được hình ảnh lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng tại cùng một lúc
ndminhduc
5 năm trướcBình luận: 34Lượt xem: 19.050
Tinhte-luong-tinh-song-hat.jpg
Từ lâu, các nhà khoa học đã biết rằng ánh sáng có cả 2 thuộc tính là sóng và hạt. Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng đã được Einstein dự đoán lần đầu tiên vào năm 1909 nhưng từ đó đến nay, chưa có thí nghiệm nào có thể cho thấy ánh sáng thể hiện cả 2 trạng thái cùng một lúc. Bằng kỹ thuật sử dụng các electron để bắt chuyển động của ánh sáng, các nhà nghiên cứu tại Viện công nghệ Lansanne Thụy Sĩ (EPFL) đã chụp được bức ảnh đầu tiên thể hiện được tính chất đặc biệt này. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature mới đây.

Cơ học lượng tử nói với chúng ta rằng ánh sáng có lưỡng tính sóng hạt. Về cơ bản, khi tia UV chạm vào bề mặt kim loại, nó sẽ gây ra sự phát xạ electron. Đây là hiệu ứng "quang điện" và Einstein đã dựa vào đó để đề xuất rằng ánh sáng cũng có tính hạt chứ không chỉ có duy nhất tính sóng như lập luận trước đó. Nhiều thí nghiệm đã chứng minh dự đoán của Einstein là đúng, nhưng chưa ai thực tế thấy được đồng thời 2 thuộc tính này diễn ra đồng thời. Trước giờ, điều duy nhất mà người ta làm được là nhìn thấy hoặc là sóng, hoặc là hạt tại 2 thời điểm khác nhau.


Video giải thích thí nghiệm chụp lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng

Nhóm các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi giáo sư Fabrizio Carbone tại EPFL đã sử dụng một cách tiếp cận hoàn toàn mới giúp chúng ta có thể nhìn tận mắt điều này. Thử nghiệm được bố trí như sau: một xung ánh sáng laser được bắn vào một sợi dây kim loại có kích thước nano. Laser sẽ cung cấp năng lượng cho các hạt trong sợi dây và làm chúng dao động. Ánh sáng di chuyển trong sợi dây siêu nhỏ với 2 hướng khác nhau. Khi 2 sóng ánh sáng di chuyển theo hướng đối diện nhau, chúng sẽ hình thành nên một sóng khác trông như đang đứng yên tại một vị trí. Tại đó, sóng đứng trở thành nguồn sáng và bức xạ xung quanh sợi dây.

Tinhte-kinh-hien-vi.jpg
Hình ảnh của chiếc kính hiển vi siêu nhanh được dùng để chụp ảnh trong thí nghiệm

Tiếp theo, các nhà khoa học đã thực hiện một thủ thuật nhỏ: Họ bắn 1 dòng electron gần sợi dây nano để quan sát được hình ảnh của sóng đứng (tương tự như đổ thuốc nhuộm lên dòng sông để quan sát dòng chảy của nó). Khi các electron tương tác với ranh giới ánh sáng trên sợi dây nano, chúng sẽ di chuyển nhanh lên hoặc chậm lại. Bằng cách sử dụng kính hiển vi siêu nhanh nhằm chụp lại vị trí thay đổi tốc độ, nhóm nghiên cứu đã có thể thấy được sóng đứng. Đây chính là dấu chỉ chứng minh cho bản chất sóng của ánh sáng.

Ngoài việc cho thấy bản chất sóng của ánh sáng, đồng thời thí nghiệm này cũng chứng minh khía cạnh hạt. Khi các electron đi qua vị trí gần sóng dừng, chúng sẽ "chạm" vào các photon và làm thay đổi tốc độ của nó, khiến nó nhanh lên hoặc chậm đi. Sự thay đổi tốc độ này đã chứng minh sự trao đổi các "gói năng lượng" (quanta) giữa electron và photon. Chính sự xuất hiện của các gói năng lượng này là dấu chỉ cho đặc tính hạt của ánh sáng bên trong sợi dây nano.


Giáo sư Fabrizio Carbone cho biết: "Thí nghiệm này đã chứng minh rằng, lần đầu tiên trong lịch sử, chúng ta có thể trực tiếp chụp lại cơ chế lượng tử, thứ vốn được xem là đầy nghịch lý." Thêm vào đó, nghiên cứu lần này còn có ý nghĩa hết sức quan trọng, mở ra nhiều khám phá khác vượt xa tầm hiểu biết của khoa học hiện tại. Điển hình như việc ghi hình và kiểm soát hiện tượng lượng tử dưới kích thước nano có thể mở ra hướng đi mới cho sự phát triển của máy tính lượng tử trong tương lai.

Tham khảo EPFL
Khoa học cao thâm quá, vào đọc thêm cho biết.
"Thời đểm" o_O
Thí nghiệm này chứng tỏ.......bê đê là hiện tượng hoàn toàn tự nhiên. 😁
cao siêu quá !! ko hĩu tới đc ... :3
@babyvn-tinte Vật lý 12 chương Lượng tử ánh sáng : có nhiều thí nghiệm chứng tỏ AS có dạng sóng, cũng có nhiều thí nghiệm chứng tỏ AS có dạng hạt gọi là photon => AS có tính lưỡng tính sóng-hạt. Tuy nhiên chưa có cách nào chứng tỏ kết luận trên và bây giờ người ta đã chứng minh bằng thực nghiệm phía trên đó.
có cái video quay lại toàn bộ quá trình thì hay biết mấy
@xyzmen Có hình chụp toàn bộ quá trình, nếu bạn quan tâm thì có thể đọc tại đây
http://www.nature.com/ncomms/2015/150302/ncomms7407/full/ncomms7407.html
:3 toàn các thánh
Nhớ hồi ôn thi đại học quá
Giờ vẫn nhớ tính chất này,
đọc bài này nhớ đến bạn nào hôm trc bắt bẻ mình về as & sóng điện từ 😃 công nghệ hiện đại rồi sẽ làm đc.
Không chuyên sâu thì không hiểu nổi .
Tại sao:
"Họ bắn 1 dòng electron gần sợi dây nano để quan sát được hình ảnh của sóng đứng" ?
@Khiemauto khi chiếu e vào gần sợi dây thì e va chạm với sóng tại vị trí đó tạo ra sự thay đổi vận tốc e, từ đó ta có thể biết ở đó đang có sóng, lập 1 bản đồ là ta có thể quan sát dc hình ảnh của sóng đứng rồi.

Gửi từ cục gạch của tôi.
@Khiemauto dòng electron có tác dụng như "thuốc nhuộm đó bạn" giúp họ quan sát được sóng đứng
Einstein đã nhận định trước vấn đề này...
nói chung cái này mình nhớ vl có dạy mà. ngta chứng minh vừa có dạng hạt và dạng sóng. nhưng trong 1 thời điểm chỉ có 1 thuộc tính thôi. bây giờ ngta chụp đc lưỡng tính sóng , hạt của as tại 1 thời điểm thôi
@moitapkinhdoanh mọi thời điểm luôn là lưỡng tính nhé.
@moitapkinhdoanh Không phải là trong 1 thời điểm chỉ có 1 thuộc tính mà là do thiết bị đo trước đây không thể đo được tính hạt và tính sóng cùng lúc, mà nó chỉ có thể đo được từng tính chất trong 1 thời điểm.
Bộ não của Einstein thông minh khủng khiếp!
Đúng là nhà khoa học vĩ đại nhất mọi thời đại nhỉ? Einstein biết được quy luật tự nhiên à hơn 100 năm sau ngta mới có thể chứng minh nó có thật. Thiết nghĩ IQ mới khoảng 160 mà làm những điều ko tưởng nổi, nếu có người IQ 10^9 sẽ thế nào nhỉ?
Vật lý lớp 12, ai đã học qua sẽ hiểu 😃
Nếu các bạn nhìn bức hình, sau đó đọc bài mà vẫn chưa hiểu thì có thể xem bài cùng nội dung của mình có kèm chú thích cho tấm ảnh

https://www.tinhte.vn/threads/hinh-anh-dau-tien-trong-lich-su-the-hien-luong-tinh-song-hat-cua-anh-sang.2433238/

Và cũng ghi chú thêm là sự kiện này đã diễn ra từ trước tháng 4 năm 2014. Sở dĩ đến giờ người ta mới đăng tin là do nó mới được đăng trên tạp chí Nature ngày 2 tháng 3 năm 2015.
Trời sinh ra thế ... 😁
Quá tuyệt vời 😃
Quả clip này quá hay, dùng cho HS trung học cũng hiểu được
Bạn
Hi bạn!
Cấp độ thành viên Tinh Tế
Điểm Reward Store
Tuổi Tinh tế

Tải app Tinh tế

Tải app Tinhte - Theo dõi thông tin mà bạn yêu thích

Tải app TinhteTải app Tinhte
Tải app Tinh tế cho Android trên Google PlayTải app Tinh tế cho iPhone, iPad trên App Store
0 bài đăng
hemilo+ 167VIPhemilo
10.282 bài đăng
quangthegtvtk49+ 161CAO CẤPquangthegtvtk49
5.460 bài đăng
0 bài đăng
hoangsytai+ 77CAO CẤPhoangsytai
3.557 bài đăng
  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2020 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: 209 Đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Phường 7, Quận 3, TP.HCM
  • Số điện thoại: 02862713156
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019