Trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh
Khoa Vật Lý
Tiểu Luận Lịch Sử Vật Lý
Tên đề tài:
GVHD : ThS Nguyễn Thị Thếp
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
Nhóm thực hiện : Nhóm 8
Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 11 năm 2010
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
LỜI NÓI ĐẦU
Từ thời cổ đại cho đến nay, vật lý học đã trải qua những chặng đường chông gai
với bao sự hy sinh, cống hiến cả cuộc đời cho việc nghiên cứu khoa học của các nhà
vật lý. Tuy nhiên cho đến những năm cuối thế kỉ XIX, vật lý đã đạt được những
thành tựu lớn đáng kể về nhiều mặt: lý thuyết, phương pháp, thực nghiệm.
Chính vì các thành tựu trên mà các nhà vật lý học có uy tín lúc bấy giờ nghĩ
rằng vật lý học đã đạt đến đỉnh cao của nó, sẽ không còn những phát minh mới đem lại
những kiến thức mới. Tuy nhiên chỉ vài năm sau đó, các nhà vật lý học đã dồn dập cho
ra nhiều phát minh làm bối rối các nhà bác học mà họ phải thừa nhận rằng vật lý học
có những chổ bế tắc, mù tịt. tất cả những khó khăn đó đã tạo nên một cuộc khủng
hoảng lớn trong vật lý học cuối thế kỷ XIX.
Để giải quyết khủng hoảng này đòi hỏi các nhà bác học phải có những biến đổi
cách mạng trong quan điểm của chính họ, phải tìm ra những lý thuyết vật lý hoàn toàn
mới. Một trong những lý thuyết mới đó là “thuyết tương đối” của Einstein. Lý thuyết
này như một cuộc cách mạng hóa tư duy vật lý.
Với ý nghĩa đó, nhóm chúng tôi làm một bài tiểu luận về “ Albert Einstein và
thuyết tương đối hẹp” để có thể hiểu rõ về ý nghĩa sâu xa của lý thuyết tương đối trong
giai đoạn cuối thế kỷ XIX.
Vì thời gian gấp rút, kiến thức hạn hẹp, chắc chắn nhóm còn gặp nhiều thiếu
sót. Nhóm kính mong ý kiến nhận xét và góp ý của cô và các bạn.
Nhóm 8.

Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
DANH SÁCH NHÓM
01. Lê Thị Thùy Duyên
02. Nguyễn Thị Ngân Hà
03. Lê Bin Hô
04. Lưu Thị Thúy Hòa
05. Lương Thị Thanh Huyền
06. Lê Thị Phi Nga
07. Cao Thị Vĩnh Phương
08. Lê Thị Thu Thủy
09. Nguyễn Ngọc Thảo Trâm
10. Trần Thị Thu Vân
11. Huỳnh Minh Thông (Lớp Lý 5 Ninh Thuận – Đồng Nai)
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
MỤC LỤC
Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 11 năm 2010 2
LỜI NÓI ĐẦU 3
DANH SÁCH NHÓM 4
MỤC LỤC 5
Nội dung 7
A. ALBERT EINSTEIN VÀ NHỮNG PHÁT MINH: 7
I. Đôi nét về tiểu sử Einstein: 7
II.Các công trình và ý nghĩa: 9
II.1. Một phương pháp mới để xác định kích thước phân tử 9
II.2.Lý thuyết về lượng tử ánh sáng: 14
II.3. Thuyết động học phân tử giải thích bản chất chuyển động Brown 21
II.4. Khảo sát ngắn gọn về phương trình E=mc2 24
II.5. Sự phát xạ cưỡng bức và tự phát 26

B.LÝ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP: 27
I. Sự nảy mầm của thuyết tương đối hẹp: 27
I.1. Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928): 27
I.2. Henri Poincaré :( 1854-1912) 31
II.Thuyết tương đối hẹp của Einstein: 34
II.1. Hai nguyên lý: 35
II.2.Những hệ quả quan trọng: 37
II.3.Thí nghiệm kiểm chứng: 41
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
II.4. Các ứng dụng: 42
III.Lời kết: 43
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
Nội dung
A. ALBERT EINSTEIN VÀ NHỮNG PHÁT MINH:
I. Đôi nét về ểu sử Einstein:
Vài nét về cuộc đời Albert Einstein ( 1897–1955 ):
• Albert Einstien sinh ngày 14-3-1879
tại Ulm, miền Wurtemberg, nước Đức.
• Ông rất say mê đọc sách, đặc biệt là
các sách viết về những bí mật của vũ trụ.
• Năm 12 tuổi, ông bắt đầu mê môn
hình học, và đây là điều quan trọng đã ảnh hưởng
rất lớn đến cuộc đời sáng tạo sau này của ông.
• Do tư tưởng xã hội Đức lúc bấy giờ -
tư thưởng bài trừ người Do Thái – gia đình ông
buộc phải chuyển đến sinh sống ở Thụy Sĩ.
•Einstein thường nghiền ngẫm các tác phẩm khoa học của Helmholtz, Kirchhoff,
Boltzmann, Maxwell và Hertz.

•Năm 1901, ông đã tốt nghiệp xuất sắc trường bách khoa Zurich. Tuy nhiên, do
bản tính bướng bĩnh, ônng không được giữ lại làm việc tại trường này.
•Năm 1902, ông được giới thiệu đến làm việc tại phòng nghiên cứu đăng kí phát
minh với chức danh: giám định viên kĩ thuật hạng ba.
•Tại Berne, ngoài thời giờ khảo cứu về Toán và Vật Lý Học, Einstein còn để tâm
đến Triết Học. Vài triết gia đã giúp ông học được các nguyên tắc đại cương của
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
phương pháp luận lý. Chính phương pháp này cho phép các nhà bác học diễn tả những
điều nhận xét trực tiếp thành các định luật rõ ràng.
•Đặc biệt, váo năm 1905 – năm tuyệt vời của đời ông – ông đã có 5 công trình
nghiên cứu rất có giá trị, hết sức cơ bản:

Một nghiên cứu nhỏ về kích thước nguyên tử.

Hiệu ứng quang điện ( ông đã nêu ra lý thuyết lượng tử ánh sáng ).

Dựa vào thuyết động học phân tử
để giải thích bản chất của chuyển động Brown.

Sự trình bày tóm tắt thuyết tương
đối hẹp.

Khảo sát ngắn gọn về công thức E
= mc
2
Công trình thứ tư góp phần quan trọng
tạo ra bước ngoặc mới trong vật lí học đầu thế kỉ XX.
•Năm 1906, ông bảo vệ thành công luận án tiến sĩ.
•Năm 1909, Einstein được bổ nhiệm làm “Giáo Sư Đặc Cách” của trường Đại

Học Zurich.
•Năm 1911, ông đã đề cập đến khả năng phát xạ cưỡng bức và tự phát khi có sự
tương tác của ánh sáng với các nguyên tử vật chất.
•Năm 1914, ông trở thành viện sĩ Viện hàn lâm khoa học Đức và chuyển đến
làm việc tại Berlin.
•Năm 1916, ông công bố thuyết tương đối rộng.
•Năm 1921, Einstein đã nhận giải thưởng Nobel.
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
•Năm 1933, tại Đức, các giáo sư gốc Do Thái bị đe dọa và lăng mạ nên ông đã
chuyển đến định cư ở Mỹ và sống đến hết đời ở đó.
•Albert Einstein qua đời vào ngày 18-4-1955. Trước khi chết, ông đã viết giấy
tặng bộ óc của mình cho các nhà nhân chủng học nghiên cứu.
II.Các công trình và ý nghĩa:
II.1. Một phương pháp mới để xác định kích thước phân tử

"A New Determination of Molecular Dimensions"
Buchdruckerei K. J. Wyss, Bern, 1905. (30 April 1905)
Also: Annalen der Physik, 19(1906), pp. 289-305.

- Các công trình của Antoine Lavoisier về sự tồn tại của nguyên tử trước đó một
thế kỷ[1].
- Các nhà vật lý vẫn chưa chấp nhận hoàn toàn rằng nguyên tử tồn tại thực sự vì
không có một lý thuyết nào ở thế kỷ 19 có thể giải thích đầy đủ tính chất của vật chất từ
các tính chất của nguyên tử.
- Ludwig Boltzmann là nhà vật lý nguyên tử dẫn đầu của thế kỷ 19, người đã đấu
tranh nhiều năm để thuyết phục sự chấp nhận nguyên tử.
- James Clerk Maxwell, một nhà nguyên tử học hàng đầu khác, đã tìm ra sự phân
bố vận tốc của các nguyên tử trong chất khí, và ông đi đến một kết luận ngạc nhiên là tính
nhớt của chất khí có thể độc lập với mật độ của nó.

- Tuy nhiên lý thuyết nguyên tử cũng vấp phải những khó khăn không giải quyết
được. Nhiệt độ thấp, nhiệt dung riêng của chất rắn là 3Nk
B
, một kết quả của định luật
Dulong–Petit. Tuy nhiên định luật đúng cho nhiệt độ phòng, nhưng không đúng đối với
nhiệt độ lạnh hơn. Tại gần 0K, nhiệt dung riêng bằng không.
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8

Nội dung nghiên cứu của Einstein trong luận án tiến sĩ là nghiên cứu sự
khuyếch tán và nội ma sát của các chất trung tính trong dung dịch loãng để xác định
kích thước của nguyên tử”.
Nghiên cứu của ông trong năm 1903 và 1904 tập trung vào hiệu ứng kích thước
nguyên tử hữu hạn tác động đến hiện tượng tán xạ. Giống như nghiên cứu của
Maxwell, sự hữu hạn của kích thước nguyên tử dẫn đến các hiệu ứng có thể quan sát
được. Nghiên cứu này nằm trong vấn đề chính của vật lý ở thời đại ông. Chúng cũng
là nội dung chính trong luận án tiến sĩ của ông.
Phương pháp của Einstein dựa vào những quan niệm đơn giản của ông. Chất
lỏng tinh khiết có một độ nhớt nhất định nào đó xác định “độ chảy” của chất lỏng. Ví
dụ độ nhớt của chất lỏng lớn hay nhỏ thì dòng chảy của chất lỏng đó sẽ nhỏ hay lớn
hơn tương ứng. Bổ sung đường vào nước để làm tăng độ nhớt của nước, Einstein cho
rằng, sự tăng độ nhớt của chất lỏng phụ thuộc vào kích thước của phân tử đường hoà
tan vào chất lỏng, chúng làm “cản” dòng chảy tự do của các phân tử chất lỏng. Công
trình của Einstein là nghiên cứu hiệu ứng “cản” dòng chảy cũng như là giải quyết các
bài toán trong chuyển động chảy của chất lỏng, và so sánh với kết quả thí nghiệm xác
định độ nhớt của nước đường, và bằng cách đó để đánh giá độ nhớt N của chất lỏng.
Để làm giảm các khó khăn trong tính toán, Einstien xét dòng chảy chuyển động
trên một trục và hướng vào phân tử và sau đó chệch hướng ra ngoài theo hướng khác.
Dòng chảy sẽ bị cản trở bởi phân tử đường ở chính giữa, và các phân tử được cho là
hình cầu. Với sự cản trở dòng chảy, Einstein cho rằng tính nhớt của chất lỏng đã tăng

lên.
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
Hình II.1.1. Giả thiết rằng dòng chảy hướng vào phân tử đường hình cầu nằm tại tâm.
Sau nhiều phép toán phức tạp, Einstein đã dẫn đến kết quả. Gọi k là độ nhớt
biểu kiến của chất lỏng, k* là độ nhớt tăng lên. Khi đó Einstein thu được biểu thức
sau:
Với :
khối lượng riêng của đường
m: khối lượng vủa phân tử đường
N : Số phân tử đường.
p: thể tích khối chất lỏng.
(Tuy nhiên, Einstein đã nhầm, công thức đúng là: )
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
Từ hai công thức trên ta rút ra kết quả:
Vậy ta thấy . Tuy nhiên công thức này chưa tính đến hiệu ứng hấp dẫn. Cụ
thể là , do trọng lực, các phân tử đường bị kéo xuống phía đáy của bình chứa. Áp dụng
định luật Stokes cho vật chuyển động trong chất lỏng dưới tác dụng của trọng lực[3].
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
Công thức Einstein áp dụng cho trường hợp chất lỏng ở phía đáy của bình chứa như
sau:
Vì vậy ta có đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của N vào p như trên.
 
- Đây là luận án tiến sĩ của ông, là bài báo mở đầu cho năm kỳ diệu của Einstein.
Trong đó ông cố gắng giải thích các hiện tượng từ quan điểm thống kê của nguyên tử.
- Mở đầu cho các công trình sau này của ông về chuyển động Brown.
- Góp phần làm cũng cố cho lý thuyết phân tử vốn ít được các nhà khoa học thời
đó chấp nhận.

Trang
Hình II.1.2: Các phân tử
đường lắng xuống đáy do
lực hấp dẫn
Và Einstein đã tính được N=2,1.10
23
, sau đó, với công thức đúng của mình,
Einstein đã thu được kết quả là N=6,6.10
23
. Kết quả mà ngày nay chúng ta biết là
6,02.10
23
.
Hình II.1.3: Đồ thị biểu
diễn sự phụ thuộc của N
vào áp suất p.
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
II.2.Lý thuyết về lượng tử ánh sáng:
!"#$%&'()*%
Năm 1887, nhà vật lý người Đức, Hec ( Heinrich Rudolf, 1857- 1894) đã làm thí
nghiệm chiếu tia tử ngoại vào một tấm kẽm ban đầu tích điện âm.
Hình II.2.1
Kết quả thí nghiệm cho thấy tấm kẽm bị mất điện tích âm. Hec cho rằng: tia tử
ngoại (có bước sóng ngắn) khi chiếu vào tâm kẽm, đã làm bật các electron ra khỏi tấm
đó. Làm thí nghiệm với các kim loại khác (như đồng, nhôm, bạc, niken ) người ta
cũng thấy hiện tượng tương tự xảy ra. Và hiện tượng ánh sáng làm bật các electron ra
khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện ngoài.
+%&'*,*-*&'./0/1)234%5
Ông đã dùng tế bào quang điện là một bình bằng thạch anh đã hút hết không
khí, bên trong có hai điện cực: anôt là một vòng dây kim loại, catôt có dạng một chỏm

cầu bằng kim loại mà ta cần khảo sát. (sơ đồ như hình vẽ)
Kết quả thí nghiệm và nhận xét:
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
- Đóng khóa C và di chuyển con chạy B để U
AK
>0 , thì trong mạch xuất hiện
một dòng điện, nghĩa là giữa catot và anot có xuất hiện những electron. Vậy có thể
khẳng định rằng bức xạ tử ngoại làm bật electron ra khỏi chất dùng làm catot.
Dùng các kính lọc sắc F khác nhau thì thấy dòng quang điện chỉ xuất hiện khi
ánh sáng chiếu vào catot có bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng trị số
o
λ
. Như vậy hiện
tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng chiếu vào catot có
o
λ λ
≤
, giá trị
o
λ
gọi là
giới hạn quang điện.
Với một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng
o
λ λ
≤
có cường độ sáng nhất
định thì sự phụ thuộc của cường độ dòng quang điện I vào hiệu điện thế U
AK

giữa anot
và catot được mô tả như đồ thị.
Từ đồ thị ta thấy:
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
+Khi
AK h
U U≤ −
thì dòng quang điện bị triệt tiêu hoàn toàn (I=0) vì electron bị
bật ra từ catot, với vận tốc ban đầu
0max
v
và động năng ban đầu
dmax
W
đã chiệu tác dụng
của lực điện trường hướng về catot (do U
h
gây ra), lực này ngăn không cho electron
tới anot để gây ra dòng quang điện. U
h
gọi là hiệu điện thế hãm. Như vậy giữa động
năng ban đầu cực đại của quang electron và độ lớn của hiệu điện thế hãm có hệ thức:
2
0max
max
W
2
d
mv

eU= =
+ Khi U
AK
≥
U
1
thì cường độ dòng quang điện luôn giữ giá trị không đổi
bh
I I=
. Giá trị
bh
I
gọi là cường độ dòng quang điện bảo hòa.
"*)6()*%
Từ kết quả các thí nghiệm Xtôlêtôp đã rút ra ba định luật sau đây, gọi là các
định luật quang điện.
1/ Định luật quang điện thứ nhất ( hay định luật về giới hạn quang điện)
Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có
bước sóng nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng
o
λ
:
o
λ λ
≤
2/ Định luật quang điện thứ hai ( hay định luật về cường độ dòng quang điện bảo hòa)
Đối với mỗi ánh sáng thích hợp (
o
λ λ
≤

), cường độ dòng quang điện bảo hòa tỉ
lệ thuận với cường độ của chùm ánh sáng kích thích.
3/ Định luật quang điện thứ ba ( hay định luật về động năng cực đại của quang
electron).
Động năng ban đầu cực đại của quang electron không phụ thuộc cường độ của
chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất của
kim loại.
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
Thời gian trong quá trình từ lúc bức xạ chiếu tới cho tới khi các điện tử bức ra
(thời gian trễ) là rất nhỏ dưới 10
9−
s.
7458))9:"*)6%)1()*%;<"
()%5;6=>?*@
Những định luật vừa trình bày ở trên mâu thuẩn rất rõ với những quan niệm cổ
điển về bản c
Theo quan điểm sóng, hiệu ứng quang điện có thể được giải thích như sau:
chất sóng của ánh sáng.
Véc tơ điện của sóng điện từ tăng tốc cho các electron trong kim loại, nhờ vậy
các electron trong kim loại bắt đầu “đu đưa” , nếu “sự đu đưa” này mang tính chất
cộng hưởng thì biên độ của các dao động cưỡng bức của các electron trở nên rất mạnh,
đến mức electron bị bứt ra khỏi mặt kim loại, nghĩa là xảy ra hiện tượng quan điện.
Như vậy về phương diện định tính có thể hiểu được hiệu ứng quang điện theo quan
điểm sóng.
Tuy nhiên, không thể giải thích các qui luật định lượng của hiện tượng quan
điện, nếu xuất phát từ những quan niệm sóng.
Biên độ của các dao động cưỡng bức của các electron, theo quan điểm sóng, tỉ
lệ với biên độ của vecto cường độ điện trường trong sóng điện từ chiếu vào. Mặc khác
cường độ quang thông tỉ lệ thuận với bình phương biên độ của vecto cường độ điện trong

sóng ánh sáng. Do đó, theo quan điểm sóng, vận tốc của các quang electron bay ra phải
tăng lên khi tăng cường độ của ánh sáng tới. Nhưng như đã nói ở trên, vận tốc của các
quang electron không phụ thuộc vào cường độ của ánh sáng tới.
Ở thí nghiệm trên Xtôlêtôp cũng đã nghiên cứu đến thời gian trễ, nghĩa là thời
gian kể từ lúc bắt đầu chiếu tia tử ngoại vào catot cho đến khi có dòng điện trong mạch.
Ông đã thiết lập rằng thời gian trễ nhỏ hơn
4
10
−
s. Những phép đo gần đây thì thời gian trễ
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
là
9
10
−
s. Trong khi đó, nếu xuất phát từ quan niệm sóng thì thời gian trễ này lớn hơn nhiều
lần so với thời gian trễ cho bởi thực nghiệm.
Ngoài ra, sự tồn tại của giới hạn quan điện cũng không thể hiểu được theo quan
điểm cổ điển.
AB)C$&'""
1/ Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plank:
Năm 1900, nhà vật lý Plank đã đề xướng giả thuyết về lượng tử năng lượng
nhằm giải thích sự phát và hấp thụ bức xạ của các vật, đặt biệt là các vật nóng sáng.
Theo Plank thì năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay
phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định, gọi là lượng tử năng lượng, lượng tử năng lượng
được kí hiệu là
ε
, có giá trị bằng:
hf

ε
=
, trong đó
f
là tần số của sóng ánh sáng bị
hấp thụ hay phát ra,
h
là một hằng số, gọi là hằng số Plank, h=6,625.10
34−
J.s
2/ Thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein:
Năm một 1905, để giải thích hiện tượng quang điện, nhà bác học Einstein đã
phát triển giả thuyết của Plank lên một bước và đề xuật thuyết lượng tử ánh sáng,
thuyết lượng tử ánh sáng có nội dung cơ bản như sau:
- Chùm ánh sáng là một chùm các photon (các lượng tử ánh sáng). Mỗi photon
có năng lượng xác định là
hf
ε
=
, cường độ của chùm tia sáng tỉ lệ với số photon phát
ra trong 1 giây.
- Phân tử, nguyên tử, hay electron… phát xạ hay hấp thụ ánh sáng, cũng có nghĩa
là chúng phát xạ hay hấp thụ photon.
- Các photon bay dọc theo tia sáng với tốc độ c=3.10
8−
m/s trong chân không.
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
D!&E*;<%&'()*%
Công thức Einstein về hiện tượng quang điện:

Anhxtanh cho rằng, hiện tượng quang điện xảy ra là do electron trong kim loại
hấp thu photon của ánh sáng kích thích. Photon bị hấp thụ truyền toàn bộ năng lượng
của nó cho electron.
Năng lượng
ε
này dùng để:
- Cung cấp cho electron một công A, gọi là công thoát, để electron thắng được
lực liên kết với mạng tinh thể và thoát ra khỏi bề mặt kim loại.
- Truyền cho electron đó một động năng ban đầu.
- Truyền một phần năng lượng cho mạng tinh thể.
Nếu electron này nằm ngay trên lớp bề mặt kim loại thì nó có thể thoát ra ngay
mà không mất năng lượng truyền cho mạng tinh thể. Động năng ban đầu của electron
này có giá trị cực đại
2
0max
2
mv
.
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có:
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
2
0max
2
mv
hf A= +
Đây là công thức Einstein về hiện tượng quang điện.
FGB+H++IJBKLJFMNOJFPIJ
- Định luật thứ nhất: theo công thức Anhxtanh , muốn cho hiện tượng quang
điện xảy ra, nghĩa là muốn cho electron bật ra khỏi bề mặt kim loại làm catot thì

photon của chùm sáng chiếu vào catot phải có năng lượng lớn hơn hoặc ít nhất phải
bằng công thoát A, nghĩa là phải có
hf A≥
hay
c
h A
λ
≥

→
o
λ λ
≤
với
0
hc
A
λ
=
. Bước
sóng
o
λ
chính là giới hạn quang điện của kim loại làm catot.
- Định luật thứ hai: Cường độ dòng quang điện bảo hòa tỉ lệ thuận với số quang
electron bật ra khỏi catot trong một đơn vị thời gian. Vói các chùm sáng có khả năng
gây ra hiện tượng quang điện, thì số quang electron bị bật ra khỏi mặt catot trong một
đơn vị thời gian lại tỉ lệ thuận với số photon đến đập vào mặt catot trong thời gian đó.
Số photon này tỉ lệ với cường độ của chùm sáng tới. Từ đó suy ra, cường độ của dòng
quang điện bảo hòa tỉ lệ thuận với cường độ của chùm sáng chiếu vào catot.

- Định luật thứ ba: theo công thức Anhxtanh, động năng của quang electron chỉ
phụ thuộc vào tần số của ánh sáng tới, mà không phụ thuộc vào việc có bao nhiêu
photon khác va chạm với những electron khác, nghĩa là không phụ thuộc cường độ của
ánh sáng tới.
Cuối cùng, thời gian trễ của hiện tượng quang điện dựa vào các quang niệm đã
trình bày bằng thời gian để electron chuyển động đến mặt kim loại sau khi va chạm
với photon, nghĩa là rất nhỏ, điều đó cũng phù hợp với thực nghiệm.
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
Ý nghĩa: Với việc giải thích hiện tượng quang điện, Einstein đã nêu ra lý
thuyết về lượng tử ánh sáng, mở ra cho khoa học vật lý một hướng phát triển mới.
Công trình này đã đem lại giải Nobel cho Einstein năm 1921.
II.3. Thuyết động học phân tử giải thích bản chất chuyển động Brown.
Einstein dựa vào thuyết động học phân tử để giải thích bản chất của chuyển
động Brown.
+QR
Mặc dù khái niệm về nguyên tử đã xuất hiện từ thế kỉ thứ V trước công nguyên
(với nguyên tử luận của Democritus) nhưng mãi đến thế kỉ XIX các nhà vật lý vẫn
chưa chấp nhận hoàn toàn rằng nguyên tử tồn tại thực sự. Lý do các nhà vật lý vẫn
nghi ngờ vì không có một lý thuyết nào ở thế kỷ XIX (kể cả lý thuyết nguyên tử của
Dalton) có thể giải thích đầy đủ tính chất của vật chất từ các tính chất của nguyên tử.
Vì vậy nhiệm vụ to lớn được đặt ra cho các nhà bác học thế kỉ XX là chứng
minh bằng thực nghiệm sự tồn tại của các nguyên tử.
 Chuyển động Brown:
Chuyển động Brown là chuyển động hỗn loạn không ngừng của các hạt nhỏ khi
chúng đang lơ lửng trong một chất lỏng hay khí. Quỹ đạo của chuyển động Brown là
các đường gấp khúc.
Hiện tượng này được phát hiện vào năm 1827 bởi nhà thực vật học người Anh
Robert Brown khi ông quan sát qua kính hiển vi các hạt phấn hoa lơ lửng trong nước
thì thấy chúng nhảy múa một cách hết sức hỗn độn.

Ban đầu, ông cho rằng các hạt phấn này chuyển động được vì chúng vẫn còn
sống. Nhưng sau đó, khi tiến hành quan sát đối với các hạt vô cơ ông cũng thu được
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
các kết quả tương tự. Vì vậy, Brown kết luận rằng chuyển động của các hạt có bản
chất là một quá trình vật lý chứ không phải là quá trình sinh học như ông đã từng nghĩ.
 !"!"#$
%&'()**+,-./($#"01"23456+
50"67%&2
"/1);S)C@*TQUVW5XYZ[\\
• Desaulx (1877):
Ông cho rằng chuyển động Brown là kết quả của chuyển động nhiệt của phân
tử (hay của hạt) trong môi trường chất lỏng.
• G.L.Gouy (1889):
Quan sát thấy chuyển động Brown trở nên nhanh đối với các hạt có kích thước
nhỏ hơn.
• F.M.Exner (1900):
Nghiên cứu định lượng về sự phụ thuộc của chuyển động Brown vào kích
thước và nhiệt độ.
Khẳng định lại kết quả quan sát của Gouy.
Quan sát được: chuyển động Brown trở nên nhanh hơn khi nhiệt độ được nâng
lên.
→ Các nghiên cứu trong giai đoạn này vẫn chưa giải thích được bản chất của
chuyển động Brown nhưng đã đưa ra được một số nhận xét về chuyển động Brown
như sau:
- Chuyển động rất bất thường, bao gồm chuyển động tịnh tiến và quay theo
những quỹ đạo là đường gấp khúc.
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
- Chuyển động càng nhanh đối với các hạt có kích thước càng nhỏ.

- Chuyển động phụ thuộc vào độ nhớt của chất lỏng.
- Chuyển động càng nhanh khi nhiệt độ càng cao.
 Năm 1905, Albert Einstein đã mô tả định lượng chuyển động Brown dựa
trên thuyết động học phân tử.
• Nội dung thuyết động học phân tử:
Các chất cấu tạo bởi một số rất lớn những hạt có kích thước hết sức nhỏ gọi là
phân tử.
Các phân tử cấu tạo nên các chất chuyển động hỗn loạn và không ngừng.
F]
Einstein nhận ra rằng những chuyển động hỗn loạn không theo quy luật của các
hạt là kết quả của những va chạm với các phân tử của chất lỏng.
Xét trong một khoảng thời gian ngắn, có vài phân tử chất lỏng va chạm vào một
hạt Brown nào đó. Những va chạm đó đến từ các hướng khác nhau với các vận tốc
khác nhau cho nên tổng xung lực (Lực tác dụng trong thời gian ngắn) của các phân tử
chất lỏng tác dụng lên hạt đang xét theo các hướng là không cân bằng. Vì hạt Brown
có khối lượng nhỏ, nên dưới tác dụng của các xung lực nói trên nó dễ dịch chuyển tức
thời theo một hướng nhất định. Do tính chất chuyển động hỗn loạn của các phân tử,
tổng xung lực tác động lên hạt Brown không những thay đổi tức thời theo thời gian về
độ lớn mà cả về hướng tác dụng làm cho quỹ đạo chuyển động của hạt Brown có
đường gấp khúc.
Ông cũng đưa ra được một công thức toán học biểu thị mối quan hệ giữa hệ số
khuếch tán với hệ số nhớt, nhiệt độ, hệ số Boltzmann và kích thước hạt. Công thức này
đã chứng minh được rằng quỹ đạo gấp khúc của chuyển động Brown bị ảnh hưởng sự
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
thay đổi nhiệt độ và độ nhớt của chất lỏng→ phù hợp với kết quả quan sát thực
nghiệm về chuyển động Brown của các nhà khoa học khác.
 Ý nghĩa:
Lý thuyết về chuyển động Brown của Einstein đã mang lại bằng chứng quan sát
trực tiếp đầu tiên của các nguyên tử và phân tử , nó đóng vai trò quan trọng trong việc

thuyết phục các nhà vật lý chấp nhận thuyết nguyên tử.
Dựa trên công thức Einstein về chuyển động Brown, nhà vật lý người pháp
Perrin đã xác định được hằng số Avogadro bằng thực nghiệm với độ chính xác cao→
góp phần loại bỏ những nghi ngờ còn lại về sự tồn tại của thuyết nguyên tử.
II.4. Khảo sát ngắn gọn về phương trình E=mc
2
.
AJ:/1);S5()%:#&';RW&'
Vào khoảng năm 1895 , khi Einstein bắt đầu quan tâm tới vật lý thì điện, từ và
các hiện tượng ánh sáng khác đều đang được nghiên cứu, một số nguyên lý khoa học
và phương trình toán học được tìm ra. Einstein đã đưa ra một điều kì bí : nếu một
người bay trong không gian với vận tốc của ánh sáng (như đấng siêu nhiên) với hai tay
cầm chặt tấm gương soi trước mặt thì anh ta nhìn thấy gì trong tấm gương ? Anh ta có
nhìn thấy mặt mình? Nó sẽ to hay nhỏ hơn khi đứng yên? Nó có méo theo bất kì cách
nào? Ánh sáng từ mặt anh ta có đi tới gương và phản xạ lại trong khi mặt anh ta cũng
chuyển động cùng vận tốc ánh sáng hay không? .Điều này đã làm ông suy nghĩ trong
10 năm , gần như ngày nào ông cũng nghĩ về nó. Ông thảo luận với bạn bè, tìm hiểu
cùng đồng nghiệp. Ông cũng thảo luận với các nhà khoa học vĩ đại đương thời .Và tới
năm 1905 ông công bố công trình của mình với kết luận E=mc
2
trong bài báo 3 trang
tựa đề "Có hay không quán tính một người phụ thuộc vào năng lượng mà nó chứa?"
Trang
Tiểu luận lịch sử vật lý Nhóm 8
Trước Einstein năm 1900 nhà toán học vạn năng Pháp Jules Henri Poincaré đã
viết ra E=mc
2
nhưng phương pháp tìm ra công thức của ông không được nhất quán.
Jules Henri Poincaré đã xét một đoàn sóng ánh sáng có năng lượng E và xung lượng
p.Theo định lý Poynting trong điện từ thì p = E/c, điều chính xác đối với photon không

có khối lượng. Sai lầm của Poincaré là dùng phương trình cơ học cổ điển p = mv (với
v = c) để áp dụng cho đoàn ánh sáng. Đó là một nghịch lý, vì cơ học cổ điển chỉ áp
dụng cho vật di động chậm, v « c. Khi kết hợp hai cái ‘không nên kết hợp p = E/c với
p = mc, ông thấy E = mc
2
và kết luận là ánh sáng với năng lượng E có khối lượng m =
E/ c
2.
. Nhưng Poincaré chỉ coi công thức này là các mẹo toán học không có ý nghĩa
vật lý.
A!&E$#^
Einstein đã gán cho vận tốc ánh sáng là bất biến! Ông giả thiết không gì có vận
tốc lớn hơn của ánh sáng và mọi ánh sáng đi với vận tốc không đổi và không phụ
thuộc người quan sát. Đến thời gian đó, quan niệm ánh sáng có vận tốc bất biến chưa
từng được thiết lập. Tất cả mọi người nghĩ rằng thời gian và khoảng cách là không đổi,
còn ánh sáng cũng như mọi thứ khác trong vũ trụ có vận tốc thay đổi. Ông coi C là vận
tốc ánh sáng và để cho nó cố định. Trong không gian 4 chiều thì liên kết thành phần p
0
= mc (của tứ-vectơ xung lượng p
μ
= mdx
μ
/dτ) với năng lượng E. Vậy phép phân tích
thứ nguyên cho p
0
= E chia cho một vận tốc nào đó,chỉ có hai lựa chọn: đó là v hay c,
nhưng v không thích hợp vì nó có thể bằng 0 và đưa p
0
đến một giới hạn vô tận, vậy p
0

= E/c. Với p
0
= mc, ta có E = mc
2
. Đây chính là phương trình của thế kỉ.
Ý nghĩa:
Công thức này nói lên sự tỉ lệ giữa khối lượng và năng lượng với hệ số tỉ lệ là c
2
.
Một vật đứng yên cũng có năng lượng tĩnh bằng m
0
c
2.
.Công thức Einstein chỉ ra khả
năng biến đổi một phần năng lượng tĩnh thành các dạng năng lượng khác. Khối lượng
là đại lượng quan trọng của vật chất , năng lượng là đặc trưng quan trọng nhất của sự
vận động của vật chất . Do đó công thức Einstien là sự chứng minh về mặt vật lý học
Trang