Giải Vận dụng trang 59 Chuyên đề Vật lí 12

Lời giải

Tóm tắt: $m = 50$ kg; $v = 72$ km/h $= 20$ m/s; $h = 6,625\cdot10^{-34}$ J·s.

a) Bước sóng de Broglie của con báo

Đổi tốc độ ra đơn vị SI:

$$v = 72\ \text{km/h} = \frac{72\,000}{3\,600}\ \text{m/s} = 20\ \text{m/s}$$

Bước sóng de Broglie:

$$\lambda = \frac{h}{mv} = \frac{6,625\cdot10^{-34}}{50\cdot20} = \frac{6,625\cdot10^{-34}}{1\,000} \approx 6,625\cdot10^{-37}\ \text{m}$$

Vậy bước sóng de Broglie của con báo khoảng $6,6\cdot10^{-37}$ m.

b) So sánh tính chất sóng của con báo với tính chất sóng của electron

Bước sóng của electron (trong bài tập ví dụ) có bậc độ lớn cỡ $10^{-10}$ m, tức là so sánh được với kích thước nguyên tử, các khoảng cách giữa các nút mạng tinh thể... nên tính chất sóng của electron (nhiễu xạ, giao thoa) thể hiện rõ và có thể quan sát được bằng thực nghiệm.

Ngược lại, bước sóng của con báo $\lambda \approx 6,6\cdot10^{-37}$ m là vô cùng nhỏ, nhỏ hơn rất nhiều lần so với mọi kích thước có thể đo được (kể cả kích thước hạt nhân cỡ $10^{-15}$ m). Vì vậy tính chất sóng của con báo (và của các vật vĩ mô nói chung) là hoàn toàn không thể quan sát hay phát hiện được; con báo chỉ thể hiện tính chất hạt.

Kết luận: Khối lượng càng lớn thì bước sóng de Broglie càng nhỏ. Với vật vĩ mô như con báo, tính chất sóng là không đáng kể; chỉ với các hạt vi mô như electron, tính chất sóng mới trở nên rõ rệt.

Đáp số