Bước sóng Compton là gì?
Bước sóng Compton là một đại lượng cơ bản trong cơ học lượng tử, được định nghĩa là bước sóng của một photon có năng lượng đúng bằng năng lượng nghỉ của hạt đang xét. Nó xác định một thang chiều dài tự nhiên, mà khi đi xuống dưới ngưỡng đó thì các hiệu ứng của lý thuyết trường lượng tử trở nên đáng kể. Với electron, bước sóng Compton vào khoảng 2,43 picomet. Máy tính này dùng được cho mọi loại hạt — bạn chỉ cần nhập khối lượng của nó tính bằng kilôgam.
Cách sử dụng máy tính
Nhập khối lượng nghỉ của hạt theo đơn vị kilôgam. Ô nhập mặc định lấy khối lượng electron (\(9{,}1093837015 \times 10^{-31}\ \text{kg}\)). Nhấn nút tính để nhận bước sóng Compton theo mét cùng với tần số photon tương ứng. Nếu muốn tính cho proton, hãy nhập 1.67262192e-27; còn với muon thì nhập 1.883531627e-28.
Giải thích công thức
Bước sóng Compton được cho bởi:
$$\lambda = \frac{h}{m \cdot c}$$
trong đó h \(= 6{,}62607015 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}\) là hằng số Planck, m là khối lượng hạt tính bằng kg, và c \(= 299\,792\,458\ \text{m/s}\) là tốc độ ánh sáng. Tần số tương ứng được suy ra từ \(f = c / \lambda\).
Ví dụ minh họa
Với một electron có \(m = 9{,}1093837015 \times 10^{-31}\ \text{kg}\):
$$\lambda = \frac{6.62607015 \times 10^{-34}}{9.1093837015 \times 10^{-31} \times 299792458} \approx 2{,}426310 \times 10^{-12}\ \text{m}$$
tức khoảng 2,43 pm. Kết quả này khớp với giá trị bước sóng Compton chuẩn của electron.
Câu hỏi thường gặp
Đây có phải bước sóng Compton rút gọn không? Không. Máy tính này trả về bước sóng Compton chuẩn \(\lambda = h/(mc)\). Phiên bản rút gọn còn chia thêm cho \(2\pi\).
Tại sao hạt càng nặng thì bước sóng càng nhỏ? Bước sóng tỉ lệ nghịch với khối lượng, nên các hạt nặng hơn như proton có bước sóng Compton ngắn hơn nhiều so với electron.
Có dùng được cho photon không? Không — công thức đòi hỏi khối lượng nghỉ khác 0, trong khi photon không có khối lượng.
