TÌM HIỂU về ánh sáng và MỘT số hiện tượng ánh sáng xảy ra trong tự nhiên

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN .... CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ...

KHOA SƯ PHẠM

BỘ MÔN SƯ PHẠM VẬT LÝ

TÌM HIỂU V NH S NG V MỘT S HI N TƯ NG NH S NG

Ả RA TRONG T NHI N Luận văn tốt nghiệp

Ngành : SƯ PHẠM VẬT LÝ – TIN HỌC

Mssv: 1100282 Lớp: Sư phạm Vật lý –tin học Khóa: 36

Cần th năm

Tuy

Phần MỞ ĐẦU 1

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 2

2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 2

3 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 2

4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN 2

4.1 PHƯƠNG PHÁP 2

4.2 PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN 3

5 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN 3

Phần N I DUNG 4

Chương 1: ÁNH SÁNG DƯỚI SỰ HIỂU BI T CỦA CON NGƯ I TH I C ĐẠI 4

1.1 ÁNH SÁNG ĐƯ C NGƯ I C ĐẠI GI I THÍCH THEO DUY TÂM 4

1.2 ÁNH SÁNG TRONG CON M T NGƯ I C ĐẠI VÀ TRUNG ĐẠI 5

Chương 2:NH NG THÀNH TỰU CỦA CON NGƯ I VỀ ÁNH SÁNG T TH

VII Đ N TH 9

2.1 TH VII-XVIII 9

2.1.1Christiaan Huygens (1629-1695) 9

2.1.2 Sir Isaac Newton (1643-1727) 11

2.1.3 Leonhard Euler (1707 – 1783) 14

2.2 TH I 15

2.2.1Thomas Young (1773 – 1829), người Anh 15

2.2.2Augustin Fresnel (1788 – 1827), người Pháp 16

2.3 TH 18

Chương 3: M T S HIỆN TƯ NG ÁNH SÁNG TRONG TỰ NHI N 21

3.1 HIỆN TƯ NG O NH QUANG HỌC 21

3.1.1 M hi n ư ng 21

3.1.2 Cơ ở h h 21

3.1.2.1 Đ nh ph n 21

3.1.2.2 Đ nh h ánh áng 21

3.1.2.3 Hi n ư ng ph n n phần 22

3.1.2.4 S ền ánh áng ng i ường h ng ng nh ề

quang h 23

3.1.3 Gi i h h 23

3.2 HIỆN TƯ NG O NH SA MẠC 24

3.2.1 M hi n ư ng 24

3.2.2 Cơ ở h h 25

3.2.3 Gi i h h 25

3.3 HIỆN TƯ NG B NG LAI TI N Đ O 27

3.3.1 M hi n ư ng 27

3.3.2 Cơ ở h h 27

3.3.3 Gi i h h 28

3.3.4 M n iể i ái 28

3.4 HIỆN TƯ NG M T TR NG C QUẦNG 29

3.4.1 M hi n ư ng 29

3.4.2 Cơ ở h h 29

3.5 HIỆN TƢ NG MÀU S C BẦU TR I 32

3.5.1 M hi n ƣ ng 32

3.5.2 Cơ ở h h 33

3.5.2.1 Lý h ế h 33

3.5.2.2 Lý h ế án 34

3.5.2.3 Sóng ánh sang 36

3.5.3 Gi i h h 36

3.5.4 M n iể i ái 38

3.6 HIỆN TƢ NG ÁNH SÁNG Đ N T Đ U 38

3.6.1 M hi n ƣ ng 38

3.6.2 Cơ ở h h 38

3.6.3 Gi i h h 38

3.7 HIỆN TƢ NG HOÀNG H N VÀ B NH MINH 39

3.7.1 M hi n ƣ ng 39

3.7.2 Cơ ở h h 39

3.7.3 Gi i h h 39

3.8 HIỆN TƢ NG CÁC V SAO NH P NHÁ 40

3.8.1 M hi n ƣ ng 40

3.8.2 Cơ ở h h 40

3.8.3 Gi i h h 40

3.9 HIỆN TƢ NG CẦU V NG 42

3.9.1 M hi n ƣ ng 42

3.9.2 Cơ ở h h 42

3.9.3 Gi i h h 42

3.9.4 M n iể i ái 44

3.1 HIỆN TƢ NG NH T THỰC – NGU ỆT THỰC 44

3.1 1 M hi n ƣ ng 44

3.1 2 Cơ ở h h 45

3.1 3 Gi i h h 45

3.1 4 M n iể i ái 48

Phần T LU N 49

TÀI LIỆU THAM H O 50

lẽ th t ơn gi n khi s sống trên h nh tinh n y sẽ hẳng thể n o t n t i n C thể khẳng ịnh rằng: “Ánh s ng l ngu n gố ủ s sống Dù l t nhiên h y nh n t o nh

s ng ho phép húng t kh ng hỉ ng m nh n th giới m n t ơng t với th giới v ti n

h trong th giới N kh ng hỉ n ho húng t nh n th y m n n ho húng t t

uy n T nh ng th i r t x x ho tới ng y n y nh s ng lu n mê hoặ trí tu on

ng i ù l nh kho họ tri t gi ngh sĩ h y tu sĩ

Do , tôi họn ề t i nghiên u về “Ánh s ng” V t i tin h rằng ề t i n y ũng

sẽ g y s t m s y mê ối với nh ng ng i yêu t m hiểu về nh s ng ặ i t l

n sinh viên huyên ng nh V t Lí Nh ng t i li u nghiên u về nh s ng hi n n y trên

ph ơng ti n th ng tin i húng r t nhiều tuy nhiên kh ng ph i i trong t sinh viên

s ph m V t lí n o trong húng t ều hiểu h t về n h t ngu n gố ng truyền ủ ti

s ng khi qu m i tr ng - l ph n ki n th qu n trọng trong h ơng tr nh V t Lí THPT

V th i lu n văn n y nh m t i t ng h p ki n th về thu tính ơ n ủ Ánh s ng; giúp n tr u th ng tin về nh s ng v m t số hi n t ng nh s ng t th ng gặp m t h nh nh nh t Cũng th ng qu y lu n n y giúp n i t thêm về u tr nh

lu n ủ nh họ về v n ề n y: li u rằng nh s ng l h t nh Newton qu quy t

h y l s ng nh Huyghens Young v Fresnel khẳng ịnh V o th kỉ XVIII Young ã

h ng minh rằng s thêm nh s ng v o nh s ng thể ẫn n ng tối iều n y hỉ thể

gi i thí h n u nh s ng n h t s ng Th nh ng v o th kỉ th XX Einstein ể

gi i thí h “hi u ng qu ng i n” ã tr l i qu n ni m nh s ng l h t nh ng g n ho

h t n y m t “l ng t năng l ng” ý t ng Pl n k r tr ớ V y nh s ng

l s ng h y h t Muốn i t húng t hãy ùng gi nh p u tr nh lu n ăng thẳng y nhé! B n sẽ tr l i th n o n u nh m t họ tr ủ n (h y t k i) h i n rằng: “T i s o

u tr i l i x nh nh ng m y th l i m u tr ng? C u v ng l g v khi n o th t thể qu n

s t n rõ nh t? ” Ph n h i trong uốn tiểu lu n sẽ giúp n tr l i u h i Bằng l o

ng on ng i ã ng v sẽ hinh phụ thiên nhiên t ơi ẹp n y T vi ph t hi n r

r i kh m ph v y gi húng t ã hinh phụ nh s ng Trong ph n húng t i ũng sẽ ố g ng giới thi u với n ọ m t v i ph t minh ủ on ng i t u ằng ng

u hinh phụ l s u ề p n nh s ng nh n t o v uối ùng l ng i n v èn

hu nh qu ng Ti p theo l sơ l về ph t minh r L zer on ủ ơ họ l ng t ; k t

qu ủ vi “khu h i” nh s ng nh n th y với v số nh ng ng ụng kho họ t ngu n t n ; v vi on ng i s ụng nh s ng ể v n huyển th ng tin v k t nối nh n

lo i

D trên vi t m ki m nh ng t li u liên qu n về nh s ng trên internet s h o

vô tuy n truyền h nh v truyền th nh; ũng nh s ố gằng t m t i ph n tí h t i hi vọng sẽ

t o r s n ph m nghiên u kho họ m ng tên “T M HI U V ÁNH SÁNG V

P N N I DUNG Chương 1: ÁN SÁNG DƯỚI SỰ I U BI T CỦA CON NGƯ I

“ Nh gi m ng tin n m ng i nh mới i t em g i m nh ị lũ qu ăn thịt

Qu u u n tr ớ tin ng i nh ng kh th m thi t hơn s t gi n ủ ng i nh khi n ho y ối xung qu ng h y xém n ớ m t ng i nh l m n ng m t ng s ng khi n h t khét Ng i nh kh l th m thi t trên ỉnh núi phí Đ ng t ng y n y qu

ng y kh khi n ho lũ qu ù thèm m u n th n o ũng kh ng m én m ng v s hơi

n ng ố r t ng i nh C thiên th n th y ho n nh t i nghi p ủ 2 nh em èn huy n n y lên ho th ng ph n xét Nghĩ l i t nh m ủ 2 nh em nh ho ng i mẹ

ng vi ủ m nh nên th ng ho họ thêm 2 ng y Nh t th v Nguy t th giống nh

ng y nghỉ ủ h i ng i ể họ thể gặp nh u ”

Th ng qu m u truy n n y ng i t ũng ể gi i thí h hi n t ng “Nh t th v Nguy t th ”

*Thần Ra

Th n R h y n gọi l R - mun l vị th n mặt tr i ủ th nh Heliopolis ới th i

i C p x Trong khu lăng m ủ N ho ng i C p Nefert ri (Th kỉ 14 tr ớ C ng nguyên) ng i phụ n ẹp nh t trong lị h s i C p ghi “C m i s ng m i th n R l i

t u u h nh tr nh i ng ng u tr i trên hi thuyền ủ m nh V khi m n êm

u ng xuống Th n l i trên hi thuyền i v o ị ngụ tối tăm”

*Thần Freyr

Trong th n tho i B Âu Freyr l vị th n ủ s thịnh v ng v sinh s i n y n xung

qu nh Th n lu n nh h o qu ng ủ mặt tr i hi u s ng Th n Freyr l vu ủ vùng t thiêng lfheim quê h ơng ủ lo i Elf (tiên) T ơng truyền th n Freyr s h u m t hi thuyền thể g p l i v o túi khi kh ng ùng n m t th nh g ơm th n thể t nh

1.2 ÁNH SÁNG TRONG CON M T NGƢ I C ĐẠI VÀ TRUNG ĐẠI

- Empédocle (kho ng 490 - 435 TCN) l t gi ủ lý thuy t về thị gi x x nh t

Liên qu n n nh s ng Empé o le ho rằng m t truyền “ti thị gi ” n th giới ên ngo i S ĩ lý thuy t về ti thị gi n y m t ph n l o niềm tin n gi n ho rằng

on m t h “l ” Theo Empé o le nh s ng kh ng i theo m t hiều t m t tới

v t; nh s ng n i theo hiều ng l i t v t n m t

- Leucippe (kho ng 460-370 TCN): tr i ng với “l ” trong m t ủ Empé o le

tho t r th giới ên ngo i Leu ipe ho rằng th giới thị gi n với húng t v o về

th h t thị gi l m t tr i nghi m thụ ng D ới t ng ủ nh s ng h nh nh về

v t qu nh t – m Leu ippe ặt ho m t tên riêng ằng ti ng Hy L p l ei onlon nghĩ l o nh – sẽ t h kh i ề mặt ủ v t nh ủ m t on r n l t x t h kh i

ơ thể v i n m t húng t

-Démocrite (460-370 TCN): qu n iểm ủ Démo rite về nh s ng v thị gi

ều trên họ thuy t nguyên t Ông h p nh n ốn m u ơ n ủ Empé o le – en

tr ng v v ng-x nh nh ng thêm v o m u kh gọi l m u th p nh lụ v

n u Kh với Empé o le Démo rite kh ng g n m u ơ n ho ốn nguyên tố m g n cho nguyên t h nh ng kh nh u Theo Démo rite m u (v ặ tính gi quan kh nh mùi v vị) kh ng hi n h u trong n th n v t

-Platon (428-347 TCN): Ở Pl ton nh s ng thu v o h ng siêu h nh Mặt Tr i l on

ủ i Thi n v m t nh y m với nh s ng l m t ơ qu n g n hặt nh t với Mặt Tr i

- Nh v y thị gi l k t qu ủ s t ng h p ủ qu tr nh sung ho nh u M t

ph t r l l k t h p với nh s ng xung qu nh ể t o th nh m t hùm s ng uy nh t Chùm sáng n y ph ng thẳng r phí tr ớ ho n khi gặp ề mặt ủ m t v t;

n gặp ti h t o v t ph t r ới t ụng ủ nh s ng xung qu nh v k t h p với hùm s ng n u Ti h t n y h th ng tin về t nh tr ng ủ v t m u s v k t u

ủ n S u hùm s ng o l i ể truyền n m t nh ng th ng tin n y

- Aristolte (384-322 TCN) họ tr ủ Pl ton l m t tri t gi thu tr ng ph i t

nhiên ng i nh n ụ thể hơn v kinh nghi m hơn về hi n th ng th i ng ũng l

ng i th giới Ý ni m ủ Pl ton Liên qu n n thị gi ristolte t kho t “ti thị gi ” ủ Empé o le i theo ng lý thuy t n y kh ng gi i thí h t i s o húng t kh ng nh n th y trong ng tối Ông ũng qu n ni m ủ Pl ton về h t tho t r t ề mặt v t ể i v o m t ng i qu n s t Theo ng s tri gi v t

th hi n kh ng ph i th ng qu ng v t h t m i n t ng ủ húng lên gi qu n ũng giống nh s p ti p nh n u n ủ hi nhẫn nh ng kh ng t ớ m t ủ n i h t

s t h y v ng ã t o nên hi nhẫn Nh v y m t ti p nh n n t ng về m u s

h nh ng huyển ng … ristolte ho rằng t n t i h i m u ơ n: en v tr ng T t

m u kh t ngu n t s h tr n h i m u ơ n n y v iểu hi n “ph m h t trung gi n” y ng gi i thí h s h tr n 2 m u ơ n t o th nh m u kh s

ng g p ủ “nhi t” C m u kh ũng thể t ngu n t s h tr n gi en v tr ng trong m t m i tr ng n trong suốt: l tr ng h p m u n u hoặ m ủ

-Claude Ptolémée (kho ng 100-178): Ptolémée ho rằng m t ng th i v l m y

ph t v l m y thu: m t ph t r “ti thị gi ” ùng n h t với nh s ng v m u s Ptolémée ũng r tiên ề về “mặt n n thị gi ” nh ng kh với Eu li e ng ho rằng mặt n n n y kh ng h m t t p h p “ti thị gi ” t h i t m h m t ontinuum

ti m t lớn nh t trung t m t i m t nh n th y rõ nh t nh ng gi m n r mép nơi hi ti t nhoè m hơn Theo ng “mặt n n thị gi ” n th n n kh ng ủ; n

n ph i thêm nh s ng ên ngo i ể kh i ph t s ho t ng ủ n Chẳng h n khi

“mặt n n thị gi ” quét lên ề mặt ủ m t v t n hỉ t ơng t với v t y n u nh s ng xung qu nh Ánh s ng ên ngo i n y ng m nh th t ơng t ng m nh Điều n y gi i thí h t i s o húng t kh ng nh n trong ng tối

- Ptolémée ũng suy nghĩ về h nh tr ng ủ nh s ng khi n ph n x trên m t ề mặt ( ịnh lu t ph n x ) h y i h ớng khi i t m i tr ng n y s ng m i tr ng kh ( ịnh lu t khú x ) Ông ũng l ng i u tiên miêu t m u h tr n với nh u nh th n o trong

m t ủ on ng i Ông ã vẽ m u kh nh u trên m t nh xe s u qu y nh xe th t

nh nh M t kh ng ủ th i gi n ể ph n i t t ng m u m t m hỉ nh n th y m u n y

ị tr n v o nh u Ngo i r ng n nh n th y s h tr n m u n thể l k t qu ủ

kho ng h: m t tr nh ghép m u s ng nh n t x thể ho n t ng về m u xám

- Claude Galien (130-200) ùng với Hippo r te l h i sỹ vĩ i nh t th i C i

Ông l m t g ơng mặt lớn g p ph n ph t triển ý t ng về nh s ng G lien ã l y l i

m t số qu n ni m ủ ristolte: ới nh h ng k t h p ủ linh khí thị gi v nh s ng

kh ng khí o qu nh t hịu m t i n i l m ho m t nh n th y C m u s ũng

l m ho kh ng khí i n i Theo G lien trung t m ủ thị gi l thủy tinh thể

-Alhazen (965-1040): lh zen ng ý với qu n iểm ủ ristolte rằng nh s ng n

t ên ngo i i v o m t h kh ng ph i ng l i Theo ng ti s ng th t s t n t i Chúng l n truyền theo ng thẳng Khi nh s ng xung qu nh h m v o m t v t liền ị v t

n y ph n x t m i iểm trên ề mặt ủ m t v t m u hùm ti s ng l n t theo t t

h ớng v hỉ m t tỉ l nh ủ húng i v o m t húng t Ở y lh zen ã r ý

t ng về s t n x nh s ng

-Rober Bacon (1214-1292) ng i nh Trong s h huyên lu n về nh s ng v

m u s ng ã ố g ng t ng h p qu n ni m ủ ristote về nh s ng v m u s (vốn

l “ ng th ” phi v t h t) v qu n ni m ủ lh zen (m u s truyền i

ti ph t r t t t iểm ủ v t) Theo B on mọi v t ph ng theo ng thẳng về t t

h ớng m t i g thu tinh h t ủ n m ng gọi l “lo i” Chẳng h n Mặt tr i

ph t r “lo i” s ng

- Francesco Maria Grimaldi (1618-1663): Ông ã t m r ph ơng th truyền nh

s ng th 4 ng i 3 ph ơng th tr ớ ã t m th y l theo ng thẳng ằng ph n x trên

m t mặt phẳng nh g ơng hẳng h n v ằng khú x khi th y i m i tr ng Ph ơng

th th 4 l nhiễu x nh s ng Nghiên u n y ủ ng ng ố v o năm 1665 -Nh ng qu n iểm n y v nh ng m u thuẫn kh ng gi i quy t nh ng l i sung ho nh u t h nh th nh nh ng qu n iểm u tiên về nh s ng Và nh ng th k s u

í n về nh s ng n hé m

Chương :N NG T ÀN TỰU CỦA CON NGƯ I VỀ ÁN SÁNG T T VII Đ N T

2.1 T XVII-XVIII

2.1.1Christiaan Huygens (1629-1695)

Theo Huygens nh s ng kh ng thể t ngu n t s ị h huyển h t ủ v t s ng tới m t Nh v t lý họ ng i H L n n y ũng qu n iểm ủ Des rtes ho rằng

nh s ng nh m t xung ng l n truyền t th i Theo ng nh s ng l n truyền trong kh ng

gi n ũng giống nh s ng sinh r khi t ném m t viên xuống o n sẽ truyền trên

kh p mặt n ớ

* Ánh s ng theo qu n iểm ủ Huygens:

Huygens trên kh i ni m nh s ng l s ng: S ng nh s ng truyền trong kh ng gi n

qu trung gi n ête m t h t í n kh ng trọng l ng t n t i nh m t th thể v h nh trong

kh ng khí v kh ng gi n nh v y m s ng nh s ng thể truyền huyển ng kh ng nh ng

ho ho t t nh ng h t kh ti p xú với n m n ho t t nh ng h t kh ti p xú với

h t v n huyển ng ủ n

H nh 2 1 s ng v mặt s ng Huygens

Cơ h truyền s ng: Theo Huygens m t ngu n s ng o g m v số h t rung ng

C h t n y truyền rung ng ủ húng tới h t ête ên nh ới ng s ng u

t m t i m i m t h t rung n y V số s ng u n y truyền i v n kính t ụng

ủ húng tăng n theo th i gi n Chúng h ng h p lên nh u v iểu hi n h n n ủ húng g n ngu n s ng gi m n khi s ng truyền r x ngu n s ng C ng x ngu n

s ng s ng ng tr nên trơn v ều ặn hơn

Tính h t ủ s ng nh s ng: Ánh s ng truyền nh nh hơn r t nhiều so với m th nh iều m mọi ng i thể nh n th y khi tr i gi ng t nh n th y hớp sớm hơn nhiều khi nghe th y ti ng s m Huygens gi i thí h s hênh l h lớn về v n tố n y l o hênh

l h lớn về ng gi kh ng khí v ête V n tố l n truyền ủ m t s ng tăng theo

ng ủ m i tr ng trong suốt Huygens th nh n rằng h t ête ng v r n n m húng truyền mọi nhiễu ng h u nh t th i Chỉ n m t s rung nhẹ u ên n y ủ

m t h t ête l ng y l p t n sẽ truyền s ng u ên ki Ng l i h t kh ng khí mềm hơn v truyền rung ng h m hơn r t nhiều

H nh 2 3 S ng khú x Khi m t hùm nh s ng truyền gi h i m i tr ng hi t su t kh nh u th hùm

ti ị khú x ( i h ớng) M t ph n nh ủ m i u s ng g ph i h m n m i tr ng

th h i tr ớ khi ph n n l i ủ u s ng ti n n mặt ph n giới Ph n n y sẽ t u i

qu m i tr ng th h i sẽ huyển ng h m hơn o hi t su t ủ m i tr ng th h i o hơn trong khi ph n n l i ủ s ng vẫn n truyền trong m i tr ng th nh t Do mặt s ng

lú n y truyền h i tố kh nh u nên n sẽ uốn ong v o m i tr ng th h i o l m

Ông gi thuy t s ng nh s ng v n u nh s ng n h t s ng nh m th nh th trong nh ng iều ki n nh nh u húng t sẽ ph i nh n th y nh s ng giống nh nghe th y

âm thanh

T ơ s ng gi i thí h hi n t ng nh s u:

Nguyên nh n t o r m u s : o kí h th ớ ủ h t C h t nh nh t t o r m

gi tím h t lớn hơn g y r m gi về m u h m v ti p tụ nh v y h t m u sẽ

l lớn nh t B i v t n t i y m u ơ n nên h t ph i y lo i kí h th ớ kh

nh u Nh v y s t ng gi ủ húng t về m u l iểu thị hủ qu n ủ m t hi n th khách quan quy ịnh i kí h th ớ ủ h t

H nh 2 4 Hi n t ng ph n x h t

Hi n t ng khú x : o t ụng ủ mặt ph n giới lên h t nh s ng l m ho h t

th y i h ớng truyền v ị gãy khú mặt ph n h gi h i m i tr ng V nh s ng i

v o m i tr ng m ặ hơn sẽ ị ph n t m i tr ng hút v v n tố sẽ tăng lên ẫn

n v n tố nh s ng trong m i tr ng n ớ h y thủy tinh l i lớn hơn v n tố nh s ng trong

m i tr ng khí

H nh 2 5 Hi n t ng khú x h t

T n s nh s ng qu lăng kính: ng r gi thuy t ho rằng trên ề mặt ủ m t v t trong suốt (nh lăng kính hẳng h n) t n t i m t vùng r t m ng m t l t ụng ể kéo ti s ng v o ên trong n V v y h t m u tím o húng nh hơn sẽ ị hút i

m t m i tr ng ặ hơn kh ng khí (nh thủy tinh hẳng h n) m nh hơn so với h t lớn hơn m u t h t m u tím ị l h kh i ng i n u ủ n nhiều hơn h t

Khi Newton ặt m t th u kính phẳng l i lên trên m t t m thủy tinh (với mặt phẳng

ng lên trên) v hi u s ng t t ằng nh s ng ơn s ng ã ph t hi n r m t hi n

t ng qu ng họ mới r t l Nhiều v ng tr n ng t m (ng y n y gọi l “v n tr n Newton”) xu t hi n n xen gi v n en v v n m u Ho n to n t nhiên Newton gi i thí h v n en l vùng nh s ng ị th u kính ph n x v v n m u l vùng

nh s ng truyền qu Nh ng l m th n o thể gi i thí h m t h t nh s ng khi n ề mặt ủ th u kính lú th ph n x lú th truyền qu ?

V o ng l i ặt r m t gi thuy t mới ng ho rằng m i h t nh s ng m t tính h t gọi l “ ès” H t “ ès” truyền qu th ễ ng truyền qu n h t “ ès” ph n x

th ễ ph n x

Rõ r ng gi thuy t n y ủ Newton r l i l m n y sinh thêm v n ề khi n phỉ thêm m t lí thuy t mới n ể gi i thí h i tính h t gọi l “ ès” n y Nh v y th lí thuy t h t ủ Newton ho n to n h p lí h y kh ng?

S h i sinh ủ lý thuy t s ng nh s ng:

* S u khi quyển “Optiks” ủ Newton xu t n năm 1704 suốt th k XVIII ã iễn ra

u tr nh lu n về n h t ủ nh s ng với h i qu n iểm tr i ng nh u: qu n iểm ho

số nh v t lý trong th k n y h p nh n Tuy nhiên vẫn m t (v uy nh t) ti ng

n i hống l i qu n iểm h t ủ Newton trong th k XVIII m t iều t ng v ti ng n i

n y kh ng ph i o m t nh v t lý theo qu n iểm s ng t lên m l ủ m t nh to n họ

ng i Thụy Sĩ Leonh r Euler

M t trong nh ng iểm ti n trong qu n ni m s ng ủ Euler l ng ho rằng: m i

m t m u ủ nh s ng ặ tr ng i m t ớ s ng nh t ịnh t l kho ng h gi

h i ỉnh hoặ h i hõm liên ti p ủ s ng h nh sin v i m t t n số nh t ịnh Nh v y Euler l ng i u tiên g n k t kh i ni m ớ s ng v t n số với m u s

* Th k XVIII khép l i qu n ni m nh s ng l s ng vẫn h m n i với hỉ m t ti ng n i

o v thuy t s ng ủ Euler Tuy h y ủ nh ng lu n iểm ủ Euler ã thể hi n s

ti n so với tiền ối i ng ã r m t h gi i thí h h p nh n về ngu n

gố m u s m tr ớ Newton lẫn Huygens ều kh ng thể m t h gi i thí h úng n B ớ s ng th k XIX húng t sẽ h ng ki n s h i sinh v ph t triển v t

ủ lý thuy t s ng nh s ng Ở n u th k n y ã iễn r m t u h m ng trong lĩnh v qu ng họ t ơng t nh u h m ng ủ Coperni v G lilée tr ớ g n

th k H i nh n v t v i tr to lớn ho u h m ng trong qu ng họ l Thom s Young

và Augustin Fresnel

2.2 T K XIX

B ớ s ng th k XIX húng t sẽ h ng ki n s h i sinh v ph t triển v t

ủ lý thuy t nh s ng n u TK n y ã iễn r m t u h m ng trong trong lĩnh

v qu ng họ t ơng t nh u h m ng ủ Coperni v G lilée tr ớ g n th

k h i nh n v t v i tr to lớn ho u h m ng trong qu ng họ l Thom s Yuong v Augustin Fresnel

2.2.1Thomas Young (1773 – 18 9), ngƣ i Anh

1779 ng t u ớ lên s n kh u ủ u huy n truyền k về nh s ng Trong qu

tr nh i gi i quy t hi n t ng nhiễu x ng ã t m r hi n t ng gi o tho nh s ng v ũng hính ng l ng i u tiên s ụng thu t ng “gi o tho ” trong kho họ

1801 ng ã giới thi u m t thí nghi m ơ n về nh s ng th ng gọi l thí nghi m h i khe Thí nghi m n y ủ ng ã g y m t s ng nhiên lớn i l n u tiên

ng i t nh n th y khi thêm nh s ng v o nh s ng th sẽ ho r ng tối y hính l hi n

t ng gi o tho nh s ng

H nh 2 6 Hi n t ng gi o tho nh s ng

1802 ng ã t m r m t ịnh lu t ơn gi n v t ng qu t ủ hi n t ọng gi o tho l : Khi nh s ng ủ ùng m t ngu n s ng truyền n m t t ằng h i on ng kh nh u

nh s ng sẽ m nh nh t t i nh ng iểm m hi u ng i ằng i số nguyên ủ m t “

i n o ”

Lý thuy t ủ Young mặ ù ã gi i thí h hi n t ng gi o tho nh s ng nh ng

ã kh ng nhiều ng i hú ý Ngo i r thuy t s ng nh s ng ủ Young ũng v p ph i

m t kh khăn khi kh ng thể gi i thí h hi n t ng ph n nh s ng o M lus t m r năm 1808 Young ng nh n s t l ủ thuy t s ng nh s ng trong v n ề n y song ng

n i rằng: “khi ph t triển m t lý thuy t kho họ i khi ph i ti n lên v g t s ng m t ên

v i v n ề h gi i quy t với hy vọng rằng húng sẽ gi i quy t trong nh ng nghiên u s u n y”

1817 Vi n h n l m Kho họ P ris ph t ng u thi gi i thí h hi n t ng nhiễu x với hy vọng m t i sẽ gi i thí h hi n t ng ằng lý thuy t h t Tuy nhiên n năm

1818 họ ã nh n ng tr nh ủ Fresnel trong gi i thí h m t h hính x v hi

ti t hi n t ng nhiễu x nh s ng trên gi thi t rằng nh s ng l m t s ng trong ête v

tu n theo nguyên lý gi o tho Mặ ù o v lý thuy t s ng nh s ng nh ng Fresnel ã xu t

N i h kh Fresnel l ng i u tiên ho rằng nh s ng l s ng ng ng h kh ng ph i

s ng ọ Nh ng trên qu n iểm mới n y Fresnel ã x y ng lý thuy t về s ph n

nh s ng trong m i tr ng l ỡng hi t

Nh ng ng tr nh ủ Young v Fresnel ã giúp ho lý thuy t s ng h i sinh v tr nên

p o lý thuy t h t vốn ng v ng i uy tín ủ Newton Ngo i r nh ng ằng h ng

th nghi m th hi n s u khi h i ng m t ã khẳng ịnh s úng n ủ lý thuy t sóng ánh sáng

Nh ng k t qu th nghi m n y ã g p ph n qu n trọng ho s th ng l i ủ lý thuy t s ng nh s ng

- Năm 1849 Fize u th hi n phép o v n tố nh s ng ng y trên mặt t ằng ph ơng

Đ ng i ủ nh s ng trong ụng ụ ủ Fou ult ủ ng n ể ùng trong phép o

tố nh s ng trong m i tr ng kh ngo i kh ng khí Ông ph t hi n th y tố nh

s ng trong n ớ hoặ trong thủy tinh hỉ kho ng 2/3 gi trị ủ n trong kh ng khí

Nh v y, k t qu ủ 2 thí nghi m trên ho th y tr i ng với k t qu ủ Newton ho rằng

v n tố nh s ng trong kh ng khí lớn hơn v n tố nh s ng trong m i tr ng n ớ

Nh ng thí nghi m ủ Young v Fresnel ã h ng t n h t s ng ủ nh s ng Đặ i t Fresnel ã khẳng ịnh m t h h nị h rằng nh s ng l s ng ng ng Trong lý thuy t ủ

ng ã ề p n vi t n t i h i ph ơng o ng ủ s ng nh s ng ( ng so s nh với o

ng ủ y n violin – vốn ũng l s ng ng ng – thể o ng t ới lên trên hoặ t

tr i s ng ph i) t ơng ng với h i ph n ủ nh s ng: m t ph n theo ph ơng ng ng

v m t ph n theo ph ơng thẳng ng Tuy nhiên ể thể r m h nh s ng

nh s ng m t h y ủ gọn g ng th húng t ph i rẽ s ng lĩnh v i n t g n liền với tên tu i ủ J mes Clerk M xwell (1831 – 1879) nh v t lý ng i nh ng l ng i u tiên ph t hi n r “ nh s ng hính l u h n phối gi i n v t ”

T

Tuy nhiên t thể th y qu n ni m “h t nh s ng” o Einstein r l kh với qu n

ni m tr ớ y ủ Newton kh ng ph i l nh ng h t ơ họ ơn gi n nh qu n ni m ủ Newton m nh ng thu tính riêng ủ n Nh v o gi thuy t về l ng t nh s ng n y Einstein ã ho n to n gi i thí h 3 thí nghi m ủ m nh về hi u ng qu ng i n Chính

“Hi u ng qu ng i n” n y l ng tr nh ã m ng n ho Einstein gi i th ng No el h

kh ng ph i l “Thuy t t ơng ối hẹp” nh nhiều ng i vẫn th ng l m t ng

S u hơn 10 năm trong th p niên 1920 lí thuy t ủ Einstein về tính h t h t ủ

nh s ng m t l n n ủng ố i thí nghi m ủ nh v t lí ng i Mĩ rthur

H Compton ng i h ng minh photon xung l ng m t yêu u n thi t ể ủng

ố lí thuy t v t h t v năng l ng thể ho n i ho nh u hi u ng s u n y gọi

l hi u ng Compton Đ l hi n t ng x y r khi Compton nghiên u s khu h t n (h y

t n x ) ti X i gr phit (th n h ) Trong thí nghi m ủ m nh ng nh n th y khi ho m t hùm ti X i s ng l i qu m t khối gr phit hùm ti ị khu h t n Khi kh o s t hùm ti khu h t n m t g khu h t n j nh m y qu ng ph ng i t th y ngo i v h

ng với i s ng l n m t v h ng với i s ng l’ lớn hơn l Compton ã gi i thí h

hi n t ng n y ằng s v h m gi photon với ele tron ủ h t khu h t n trong ng photon nh m t h t tính ơ họ N u th nh n nh s ng n h t s ng th Compton sẽ

v giống h t D ới s hỉ ẫn ủ M x Pl n k De Broglie ã ngo i suy ng th n i

ti ng ủ Einstein liên h khối l ng với năng l ng h lu n hằng số Pl n k:

E = mc2 = hf Trong :E l năng l ng ủ h t m l khối l ng l v n tố nh s ng h là hằng số Pl n k v f l t n số

C ng tr nh ủ De Broglie liên h t n số ủ m t s ng với năng l ng v khối l ng

ủ m t h t m ng tính ơ s trong s ph t triển ủ m t lĩnh v mới uối ùng sẽ ùng ể

gi i thí h n h t v giống s ng v giống h t ủ nh s ng Đ hính l ng nh ơ họ

l ng t

Qu t th y v n ề ặt r th kỉ 20 khi t m hiểu về nh s ng kh ng ph i l s

tr nh h p gi h i qu n iểm ể x ịnh qu n iểm n o úng m l i l s thống nh t húng l i trong m t lí thuy t mới Ng y n y húng t ng nh n nh s ng l ỡng tính s ng – h t H i tính h t n y ùng t n t i trong m t thể thống nh t l nh s ng v tùy iều ki n

ủ hi n t ng kh o s t n h t n y h y n h t ki ủ nh s ng hi n r T thể coi sóng và h t l h i tính phụ nh u ủ nh s ng Gi h i mặt s ng v h t ủ nh s ng

nh ng liên h tính thống nh t h kh ng ho n to n l h i mặt l p với nh u Cho n

Chương : M T S IỆN TƯ NG ÁN SÁNG TRONG TỰ N I N 3.1 IỆN TƯ NG O N QUANG ỌC”

1.1 M hi n ư ng

V o ng y hè n ng n khi t i trên iển m tr i lặng gi lặng gi hoặ khi ng trên iển nh n r x th ng th ng th y trên u tr i hi n lên nh ng h nh nh ủ nh ng on thuyền h n o hoặ ng ng ủ m t ng i nh phí x xăm Thê nh ng khi gi n i lên nh ng nh t ng y t nhiên ị i n m t

T i s o l i sinh r hi n t ng ? Chúng t sẽ l m rõ iều trên ơ s lý thuy t sau:

21 sin

sin

n r

(

1

1

2

21

1 2 1 2

V V

sin

1

2 21

N u n1<n2 th i>r nh v y mọi ti ều ho ti khú x

N u n1>n2 th i<r trong tr ng h p n y h p n y kh ng ph i mọi ti tới ều ho ti khú

x khi g tới i t tới m t gi trị igh n o th g khú x

2





r lú ti khú x trùng

với mặt ph n h ủ h i m i tr ng Khi i>igh th to n ti s ng ị ph n x kh ng n khú x n

l nh ng ng thẳng song song vu ng g với mặt u s ng l mặt phẳng nh ng mặt s ng

l i ong i ti s ng ũng ong theo ể vu ng g với mặt s ng mới n y

Xét m t m i tr ng m hi t su t ủ n i n thiên liên tụ t gi trị n n gi trị n’ gi s n>n’