Lịch sử Quang học Phần 6 ppt

Lịch sử Quang học - Phần 6 1834 - 1866 Vào giữa những năm 1800, lí thuyết sóngánhsáng đã được xác lập chắc chắn vàcác phépđo tốc độ ánh sáng ngày một chínhxác hơn.Tuy nhiên, sự hiểu biết về bản chấtcủa ánhsáng, đặc biệt lànó truyền đinhư thế nàoqua những khoảngkhônggian mênhmông,vẫn chưa cómột lời giảithích thỏađáng.Thật kìlạ, chínhmột lĩnh vựcvật lí khácđã làm cách mạng hóa lí thuyết ánh sáng, đó là nghiêncứu về điện học và từ học. CameraDaguerre(khoảng1841) Michael Faraday,một nhà hóa học và vật lí họcngườiAnh, là người đầu tiên sử dụng từ trường để tạo ramột dòng điện,đưa ôngđến chỗ lí thuyết hóa rằnglực từ và lực điện là những mặtkhác nhaucủa một lực. Ông còn cho rằng ánh sáng có lẽ là một mặt khácnữa của lựcnày. JamesClerk Maxwell,nhà toán họcvà vật lí học người Scotland, kế thừa các quanđiểmcủa Faradayvà nêu ramột lí thuyết điệntừ thống nhất vàonăm 1865, lí thuyếttiên đoánsự tồn tại của một hiệntượng mới: sóng điện từ. Maxwelldự đoán rằng những sóng mớinày sẽ truyền đi ở tốc độ gần bằng tốc độ của ánh sáng. Khôngtin rằngđây là một sự trùng hợp ngẫu nhiên, ông dự đoán cácthí nghiệm sẽ cho thấy ánh sáng là một dạng sóngđiện từ.Bằng chứng thực nghiệm cho những tiên đoáncủa Maxwellsẽ xuất hiện vào cuối thế kỉ. Một phát triểnkhác trongsự nghiên cứuvề ánh sáng trong thời kì này là sự ra đờicủa quangphổ, nghiên cứu quangphổ ánh sáng. Vàogiữa thế kỉ, cácnhà khoa họcđã biết rằng quang phổ thu từ một nguồnsáng nhất định có chứa nhiều thông tin về thành phần hóa học của nó. Các thí nghiệmdo nhà vật lí người Đức Gustav Kirchhoffthực hiệncho thấy mỗi nguyên tố, khi bị nung nóngđến cháy sáng,phát ra mộtmàu ánh sáng đặc trưng.Khi ánh sángđó bị tách thànhnhững bướcsóng thành phần của nó khi đi qualăng kính, thìmỗi nguyên tố biểu hiệnmột phổ đặc trưng. Điều này khiếnngườita có thể sử dụng phép phân tích phổ để nhận dạng thành phần hóa họccủa các chất. Năm 1861,Kirchhoff và mộtnhà vật lí khác, Robert Bunsen,chứng minh rằng các nguyên tố chất khísẽ hấp thụ nhữngbước sóng ánh sáng đặcbiệt. Điều này giải thích các vạch tối bí ẩn (các vạch Fraunhofer)trong quang phổ của mặt trời vàcó nghĩa là người ta có thể nhận dạngthành phần hóahọc củanhững vật thể ở xa như mặt trời vànhững ngôisao khác. Năm 1839chứng kiến sự hìnhthành của ngành nhiếp ảnh với hai nhàtiên phong.Họa sĩ người Pháp LouisDaguerređã cải tiến các kĩ thuật do JosephNiepce pháttriển và khaisinh ra nhiếp ảnh,hay kĩ thuật“ảnh chụp Daguerre”, trên các tấmbạc hoặc tấm đồng tráng bạc. Kĩ thuật này cho chất lượngảnhtốt, thời gian phơisáng lâu vàmỗi lần phơi sáng chỉ có thể thực hiện một bản sao. Cũng thời gian này, WilliamTalbot, một nhà hóahọc người Anh, phát minh ramột quá trình nhiếpảnhkhác sử dụnggiấy đã xử lí với chất liệu nhạy sáng. Kết quả là một âm bản nhiếp ảnh, cái sau đó có thể dùng để tạo ra nhiều bản in sao– mộttiện ích hết sức lớn. Chất lượngảnhchụp không tốt như kiểuDaguerre và thời gian phơi sáng lâu, nhưngTalbotđã cải tiến kĩ thuật của ông vào năm 1840, giảm đáng kể thời gian phơi sáng. Mặc dù kiểuDaguerređược sử dụng trong nhiều nămtrời, những cuối cùng thì âmbản nhiếp ảnh và kĩ thuật in saođã tự khẳng định là mộtphương pháp nhiếp ảnh chủ đạo. Kính hiển vi giữa những năm 1800và các phụ tùng Trongnhững nămgiữa thế kỉ 19,các dụng cụ quang dùng cho kínhhiển vi và kính thiên văntiếp tục đượccải tiến về chất lượng,số lượng và tính dễ sử dụng của nhữngthiếtbị này.Trong khinhiều nhà thiên vănmài nhữngthấu kínhcủa riêng họ và chế tạo những chiếc kínhthiên văn của riêng họ, thì các kính hiểnvi chất lượng đã được sản xuấtthương mại. Vàothập niên 1850, ở Anhvà châu Âu, mọingười đã cóthể lựa chọn rộngrãi việc sử dụng kính hiển vi. Kínhhiển vi thương mại khôngđược sản xuất ở nước Mĩ trước nhữngnăm 1840, nhưngnền công nghiệp mới nhanhchóng làmcho nhữngchiếc kính hiển vi chất lượng tốt tiện nghihơn và phổ biến hơnđối với các nhà khoahọc người Mĩ. Sự cách tân đáng kể nhất đốivới kính hiển vi trong thời gian này là kĩ thuật dầu nhũ tương. Do GiovanniBattista Amici nghĩ ra vào năm1840, kĩ thuật tăngcường độ phân giải bằngcách dìm vậtđang nghiên cứu trong một môi trường có chiết suất cao hơn chiết suất củakhông khí. 1834 – 1866 183 8 CharlesWheatstone(Anh)mô tả lí thuyếtsự nhìn lập thể và chiếc kínhnhìn nổi do ông phát minh ratrước Hội Hoàng gia. 183 9 Kĩ thuật nhiếp ảnhthô của Niepce (1822)được trau chuốt bởi người đồng nghiệp của ông, một họa sĩ tên gọi là Louis-Jacques-Mandé Daguerre (Pháp).Daguerre đã chụp đượcnhững hìnhảnh đẹp,sử dụng phim đồngtráng bạc đã xử lí một hóa chất nhạysáng chất lượng tốt hơn. 183 9 WilliamTalbot (Anh) phát minhra một quá trình nhiếp ảnhsử dụng giấy tráng mộthóa chất nhạy sáng.Phơi sáng thôngqua một buồng tối,tạo ramột âm bản từ đó cóthể rọi thành nhiềubản sao. Vào cuối nămnày, Talbot tình cờ phát hiệnra hiện tượngảnh ngầm, sự sắp xếp không nhìn thấy của các tinh thể bạc halide trên một miếng phim.Điều này làm giảm đáng kể thời gian phơi sáng từ một giờ xuống còn ba phút. Talbot đặt tên cho quá trìnhnhiếpảnhđã cải tiến là calotype. 184 0 JohnHerschel(Anh) pháthiện các vạch phổ Fraunhofertrong vùng hồngngoại, vùng phổ mà cha của ông, William,đã phát hiện ra trước đó 40 năm. 184 0 PierreLouis Guinaud(Thụy Sĩ) phát triển một phương phápchế tạo thủy tinhquangtính đồngnhất. 184 0 GiovanniBattista Amici (Italy) giới thiệukĩ thuật dầu nhũ tương dànhcho kính hiển vi.Kĩ thuật này làmgiảm tối thiểu sự quang saibằng cách dìm vậtđangnghiên cứu vào một màng dầu. 184 2 AlexandreEdmondBecquerel(Pháp) chụp ảnhquang phổ của mặt trời, sử dụng một khenhỏ, một lăng kính thủy tinhflint, và một thấu kính để hội tụ ảnh lên trên mộtphim chụpDaguerre.Ảnh chụp thể hiện các vạch phổ Fraunhofer củaquang phổ mặt trời, từ vùng đỏ cho đến vùng tử ngoại. 184 2 ChristianJohannDoppler(Áo) đề xuất rằng tần số quan sát đượccủa ánh sáng và sóng âmphụ thuộcvào nguồn và người quansát chuyển động tương đối với nhau như thế nào. 184 5 MichaelFaraday(Anh) địnhrõ một hiệu ứng quansát thấy khi mặt phẳng của ánh sáng phân cựcđi qua thủy tinh đặttrong một từ trường quayđi. Cuối cùngthì đâyđược gọi làhiệu ứng Faraday. 184 5 WilliamRosse,bá tướcđệ tamxứ Rosse,hoàn tấtviệc xây dựng chiếc kính thiên văn phản xạ quang học72-inch Lâu đài Birrở Parsonstown,Ireland. 184 6 Trongmột bàigiảng trước công chúng,nhà vậtlí/hóa học Michael Faraday (Anh), người xác lậprằng điện và từ là hai mặt của cùng một lực, trìnhbày rằng ánhsáng có thể là một dạng khác nữacủa lực này. 184 7 MariaMitchell(Mĩ) là ngườiđầu tiên phát hiện ra một saochổi “thiênvăn”, mộtsao chổi chỉ có thể quan sát thấy quakính thiên văn, chứ mắt trần không trông thấy. 184 9 Armand-Hippolyte-LouisFizeau(Pháp) là người đầu tiên xác định bằng thựcnghiệmmột giá trị khá chính xáccho tốcđộ ánhsáng. Thí nghiệm của ông sử dụng mộtbánh xe quay và một gương cố địnhđặt cách đấy vài dặm để đo xem ánhsáng truyền đi nhanhnhư thế nào từ nguồnsáng đến gươngvà phản hồi trở lại. 184 9 HenryClifton Sorby (Anh)sử dụng kính hiển vi phân cực lần đầutiên khảosát các mẫuđá. 184 9 David Brewster(Scotland)phát triển một môhình kính nhìnnổi, dụng cụ dùngđể xemcác bảnin nổi sẽ trở nên phổ biến trong các phòng hội họa thời kì Victoria. 185 0 Jean-Bernard-LeonFoucault(Pháp) đo tốc độ ánhsáng là298.000 km/sbằngphương pháp gương quay.Cũng trong nămnày, sử dụng phương pháp này, ông tìm thấy tốc độ ánh sáng trong nước khác với tốc độ ánh sáng trong không khí. 185 4 GeorgeGabriel Stokes (Anh) nêu lí thuyếtgiải thích các vạchphổ Fraunhofer trong quangphổ mặt trời. Stokes cho rằng nhữngvạch phổ này là do bởi các nguyên tử có trong những lớp ngoài cùngcủa mặttrời hấp thụ những bước sóng nhất định, nhưngông không phát triển hoặc công bố lí thuyết củamình. 185 5 GiovanniAmici trình diễn các thấu kính dìmtrong nướcdùng cho kính hiểnvi. 185 5 David Alter(Mĩ) mô tả quangphổ của hydrogenvà những chấtkhí khác. 195 9 ArmandFizeau(Pháp) xác định rằngtốc độ của ánh sáng trong nước bị ảnhhưởng bởi dòng chảy. 185 9 JuliusPlücker và JohannHittorf (Đức) phát hiện thấy tiacathode bị uốn cong dưới tác dụngcủa một namchâm. 186 1 JamesClerk Maxwelltạora bức ảnh chụp màu đầutiên bằngcách chụp ảnh qua các bộ lọc màu đỏ, vàng và xanh lam, sau đó kết hợp các ảnh lại với nhau. 186 1 RobertWilhelm Bunsenvà GustavKirchoff (Đức) kết luận từ những thínghiệm của họ rằng cácvạch Fraunhofer trong quagphổ mặt trời làdo sự hấp thụ ánh sáng bởi các nguyên tử thuộc những nguyên tố khác nhaucó mặt trong khí quyển của mặt trời. 186 5 JamesClerk Maxwellxác định bằngphương pháp toán học rằng sóng điện từ truyền đi ở tốc độ củaánh sáng.Ông khôngtin đâylà một sự trùnghợp nhẫu nhiên vàkết luận rằng ánh sánglà một dạng sóngđiện từ. Kết quả này xác nhận quan điểm củaMichael Faraday (1846)nhưng vẫn đòi hỏi có bằngchứng thực nghiệm. . Lịch sử Quang học - Phần 6 1834 - 1 866 Vào giữa những năm 1800, lí thuyết sóngánhsáng đã được xác lập chắc chắn vàcác. sự ra đờicủa quangphổ, nghiên cứu quangphổ ánh sáng. Vàogiữa thế kỉ, cácnhà khoa học ã biết rằng quang phổ thu từ một nguồnsáng nhất định có chứa nhiều thông tin về thành phần hóa học của nó thuyết ánh sáng, đó là nghiêncứu về điện học và từ học. CameraDaguerre(khoảng1841) Michael Faraday,một nhà hóa học và vật lí họcngườiAnh, là người đầu tiên sử dụng từ trường để tạo ramột dòng điện,đưa