Lịch sử Quang học Phần 7 potx

Lịch sử Quanghọc- Phần 7 1867-1899 Nghiêncứu Lí thuyết Điện động lực họccủa JamesClerk Maxwell trở thành độnglực chính trong lĩnhvực vật lí thực nghiệmtrong phần ba cuốicủa thế kỉ thứ 19. Năm 1884, nhà vật lí người Đức Heinrich Hertzlàm sáng tỏ lí thuyết của Maxwell,sử dụng một phươngpháp khác suy luận ra mộthệ phương trình mới. Vì các phương trình củaHertz khó hiểu, nên nó ítđược các nhà vật lí khácủng hộ. Đèn điệnEdison (khoảng 1879) Cái quan trọng cần kiểmtra là xác định xemsóngđiện từ có truyền đi ở tốc độ ánh sáng như Maxwelltiên đoán hay không. Từ năm 1885 đến1889,Hertz đã tiến hànhmột loạt thí nghiệmchứng minh lí thuyết đó. Năm 1888, ôngchứng minh rằng điện có thể truyền đi dướidạngsóng điện từ,chúng thật sự truyền đi ở tốc độ ánh sáng, vàgiống như các sóngngangđã biết (như ánh sáng và nhiệt)chúng có thể hội tụ, phâncực, phảnxạ và khúc xạ. Trong các thí nghiệm củaông, Hertz đã tình cờ quan sát thấy hiệu ứng quang điện, mộthiện tượng trongđó nhữngkim loại nhất định trở nên bị nhiễm điệnkhi phơi ra trước ánh sáng.Mặc dù ông không tiếp tục nghiêncứu về nó, nhưng các nhà khoa họckhácđã làm vàvào đầu thế kỉ mới, nóđã khaisinh ra một cuộccách mạng mới nữa về lí thuyếtánh sáng. Với sự chấp thuận lí thuyết sóng của ánh sáng,các nhàkhoa họcgiả định rằng ánhsángtruyền xuyên qua không gian, cho nên phải có mộtmôi trường nào đó để mang sóng.Môi trường này, gọi làê te, đượccho làthấm đẫmtoànbộ không gian vànhanhchóng trở thành đề tài nghiên cứukhi khoahọc phát triển những công cụ phức tạp hơn. Để đo tốc độ của trái đất khinó chuyểnđộng trong ê te, Albert Michelson,mộtnhà vật lí ngườiMĩ gốc Đức, đã phát minh ramộtdụng cụ gọi là giao thoakế. Dụng cụ được thiết kế để chia tách một chùm ánh sáng thành hai chùm, gửi haichùmđi theo những đường vuông gócnhau, rồisau đó cho chúng gặpnhau. Từ hình ảnhgiao thoa của những chùm gặp nhau trở lại đó, ôngcó thể thực hiện những phépđo chínhxác, so sánh được tốc độ của những tia sáng tách li nhau đó. Giao thoa kế Michelson-Morley Trướcsự bất ngờ của ông,các kết quả không thể hiện mộtsự thay đổi nàovề tốc độ giữa haichùm ánh sáng. Nếu có ê te, thì phải có mộtsự chênh lệch tốc độ giữachúng. Ông thử lại lần nữavới thiết bị cải tiến và một cộng tác viên, nhà vậtlí người Mĩ EdwardMorley,và một lần nữa khôngthể tìm được bằngchứngcho thấytrái đất đangchuyểnđộng trongê te. Trước sự ngạc nhiên của mọi người, khônggian dường như chủ yếu làtrốngrỗng, khiếnngười ta tự hỏi, “Làm thế nào sóng ánh sáng truyền được trong chân không?” Trongkhi đó, cácnhà khoahọc và nhà phát minh đang cố gắng truyền tải sóng điện từ trong khí quyển. TrongkhiHertz đã thành công trongviệc tạora và thu nhận sóngvô tuyến trong các thí nghiệm của ông hồi giữa thập niên 1880, thì nó chỉ truyềnđi được một khoảng cáchngắn. Năm1892, NikolaTesla đi tới một thiết kế cơ bản cho radio. Bốn năm sauđó, năm1896,kĩ sư điện ngườiItaly GuglielmoMarconiđã thành công trongviệc truyền một tínhiệu vôtuyến đixa 2,4 km. Trong vòng vài năm,tín hiệu vô tuyến đã được truyền phát và thu nhận ở khoảng cách lên tới 322 km. Máy thukhông dây (khoảng cuối những năm1800) Trongthời kì này,lĩnh vực hiển vi học và quangphổ họctiếp tục phát triển. Mặcdù kính hiển vi vẫn tiếp tụcđược cải tiến, nhưng ErnstAbbeđã làmhồi sinh lĩnh vựcquanghọc khi ông phát triển một lí thuyết chi tiết về sự tạoảnh (1873). Phát minhra phimcuộncủa George Eastman(1885)đưa ngành nhiếp ảnh vào đôi tay củacông chúng vàocuối thế kỉ và các nhà phát minh bắt đầuđưa cáchình ảnh vào chuyển động. 1867 – 1899 186 8 WilliamHuggins (Anh)phát triển mộtcách tân đối với việc sử dụng quang phổ học trong thiên văn học. Ông là người đầu tiên đo vận tốcxuyên tâm (chuyển động theo đường nhìn) củamột ngôi saobằngcách đo độ lệch Doppler của các vạch phổ của nó. 187 1 JohnWilliam Strutt,Ngài Rayleigh (Anh),đưa ra lời giải thích toán học lí giảisự tán xạ hạt làm cho bầu trời cómàu xanh. 187 2 Bausch& Lombbắt đầu sản xuất kínhhiển vi. 187 2 HenryDraper(Mĩ) là người đầu tiênchụp ảnh quang phổ của một ngôi sao (saoVega). 187 3 Ernst Abbe(Đức) nêura mộtlí thuyết chi tiết của sự tạo ảnhtrong kínhhiển vi.Ông liênhệ bước sóng của ánhsáng dùngđể chiếu sáng và khe hở của kínhhiển vi với khả năng củanó phân giải nhữngcấutrúc nhỏ trong cácmẫu vật hiểnvi. 187 5 JohnKerr (Scotland) phát hiện thấynhững chất liệu nhất định trở nên bị khúc xạ kép khiđặt trongnhững vùng bị ảnhhưởng bởi điệntrường mạnh. 187 6 Trongkhi Abbelàm thí nghiệm với cáchiệu ứngnhiễu xạ trên sự tạoảnh, ôngphát hiện thấynếu bạnhiệu chỉnh toàn bộ quang sai củathấu kính,thì độ phân giải thật sự sẽ gần bằnggiá trị độ phân giải líthuyết cựcđại. Ôngđề xuất các lí thuyết khácnhau nhằm cải tiến thiếtkế kính hiển vihiện có. 187 8 Ernst Abbevà CarlZeiss chế tạo vật kínhnhúngdầu cải tiến. 187 9 ThomasAlvaEdison (Mĩ)phát minhra bóng đèn điện. 187 Marie-Alfred Cornu(Pháp) cảitiến phép đo tốc độ ánh 9 sáng và thựchiện một nghiêncứu nhiếp ảnh củabứcxạ trong vùng tử ngoại. 188 0 AlexanderGrahamBell(Mĩ) phát minh ra máy phát âm bằngánh sáng, một dụng cụ truyền thông sử dụng ánhsáng mặttrời phản xạ thay cho dây dẫnđể truyềntải cáctín hiệu điện. 188 1 Một kĩ sư người Mĩ, William Wheeler,đăng kí cấpbằng sáng chế cho một hệ thống ốngphản xạ nộidẫn ánh sángtừ một nguồn mạnh trungtâmđến các vị trí trong tòa nhà. Dạng thắp sáng này lúcấy là phi thực tế và bóng đèn trở thành phươngpháp chiếu sáng nhân tạo thực tiễn hơn. 188 1 Étienne-JulesMarey (Pháp) phát minhra “súng ảnh”, cameraảnh độngcầm tay đầu tiên củathế giới. Dụng cụ sử dụngmột tấmkính ảnh thủytinh quayđể chụp 12 hìnhliên tiếp trong một giây. 188 1 FrederickIves (Mĩ) phát minh và đăng kí cấp bằng sáng chế cho quátrình khắc ảnh bán sắc cóthể tái tạo ảnh chụp theophươngpháp tươngtự như in chữ. 188 1 AlbertAbrahamMichelson(Mĩ) phát minh ragiao thoa kế và thực hiện những thí nghiệm đầu tiêncủa ông nhằm xác địnhtốc độ của Tráiđất khi nó chuyển động trong môi trường ê te giả định. 188 2 Lewis Latimer(Mĩ) phát triểnvà đăngkí sáng chế một quátrình sản xuất sợi carbonhiệuquả dùngcho bóngđèn nóngsáng. 188 Nhàvật lí Heinrich Hertz(Đức) sử dụng một phương 4 phápmới suyluận ra các phương trìnhcho Líthuyết Điện độnglực học của Maxwell, làm sángtỏ lí thuyết ấy và xác định tốthơn mốiliên hệ giữa điện trườngvà từ trường. 188 4 Kĩ sư người Đức PaulNipkowđăng kí cấp bằng sángchế cho ý tưởngcủa ông cho mộthệ thống truyềnhình điện cơ hoàn chỉnh. Bộ phận chínhlà đĩa Nipkow,mộtđĩa quay có các lỗ xếp thànhhình xoắn ốc giúp nó có thể quét và truyền các hình ảnh đangchuyểnđộng bằng cơ chế điện. 188 5 Nhàvật lí Henry Rowland(Mĩ) hoàn thành mộtchiếc máycó thể khắc 20.000vạch trên mộtinch cho các cách tử nhiễu xạ. Ôngsử dụng nó khắccác cách tử trên nhữngmặt cầu lõm, loại bỏ nhu cầu dùng thêm thấu kính vàgương trong máy quangphổ,cho phépcác phép đo chínhxác hơn. 188 5 JohannJakob Balmer (Thụy Sĩ), một nhà toán học và là giáoviên phổ thông,công bố một côngthức đơn giảntiên đoánvị trí của các vạch phổ của hydrogen(“dãy Balmer”). 188 5 S Andromedalà saosiêu mới đầu tiên(SN 1885A)được pháthiện và nghiêncứu trongthời hiệnđại. 188 5 GeorgeEastman(Mĩ) bắt đầubán ra thị trườngphim chụpthương mại đầu tiên trên thế giới. Trongsuốt và dễ uốn dẻo,nó được cắt thành nhữngdây hẹpvà quấn trên một con suốt để tiện sử dụng. 188 6 Schott và Associates, Inc. sản xuấtthấu kính tiêu sắc phứchiệu chỉnh tiêusắc choba màu cùng lúc. 188 6 Saucông trình nghiên cứu củangười tiền bốicủa ông, ErnestAbbe, nhà hiển vi họcCarl Zeisschế tạo một chiếc kính hiểnvi nhẹ với các thấu kính có khả năng phân giải hìnhảnh ở giới hạn lí thuyết của ánh sáng nhìn thấy. Thành tựu này thực hiệnthông qua việc sử dụngmột chiếckính hiểnvi được hiệu chỉnhcả quangsaicầu lẫn sắcsai, áp dụng kĩ thuật rọisáng Kohler với các thấu kínhtụ sáng thích hợp và vậtkính tiêusắc phức. 188 7 AlbertMichelsonvà EdwardW. Morley (Mĩ) công bố sau nhiều năm thínghiệm đã đo được Trái đất chuyển động nhanh như thế nào trongmôi trường ête giả thuyết,từ đó kết luận khôngcó bằngchứng nào cho một chất ê te thấm đẫm vũ trụ. 188 7 Trongkhi tiếnhành cácthí nghiệm điệntừ học, Heinrich Hertztình cờ phát hiện ra hiệntượng quang điện. 188 8 HeinrichHertz thực hiện mộtloạt thí nghiệm chứng minhlí thuyết sóng điện từ của James Clerk Maxwell (1865). 189 1 W. K. Laurie Dicksontại Phòng thí nghiệm Thomas Edison(Mĩ) phát minhra camera ảnh động phimcelluloid đầu tiên, Kinetograph.Phim đượctrình chiếu với máy Kinetoscope,thiết bị được phát triển không baolâu sausự ra đời của Kinetograph. 189 2 NikolaTesla sáng tạora mẫu thiết kế cơ bản cho radio và nhận bằng sáng chế vào năm 1898cho một con tàuđiều khiển bằngradio. 189 5 ThomasEdisonnghiên cứu vài nghìn chất liệu,khảo sát khả năng phát huỳnhquangcủa chúng dưới sự chiếu xạ tia X. Ôngkết luận rằng calciumtungstate làchấtphát huỳnh quang hiệu quả nhất. Vào tháng 3 năm 1896, huỳnhquang nghiệm củaông sẽ là công cụ chuẩn dùng chokhảo sáttia X y khoa. 189 5 Nhàvật lí WilhelmWien (Đức) nghiên cứu bức xạ vật đenvà xácđịnh mối liên hệ toán học giữa nhiệtđộ của một vật và bứcxạ mà nó phát ra. Cáckết quả của ông cho thấymàu sắc củangôi sao chobiết nhiệt độ của nó, chứ không cho biết nó đang tiến đến gần haylùi raxa Trái đấtnhư Doppler đã nghĩ. 189 6 GuglielmoMarconi (Italy)phát minh ra điệnbáo không dây và nhậnbằng sáng chế cho nó ở London,yêu cầu cấp bằng sáng chế của ông ở Italy đã bị bác bỏ. 189 7 JosephJohnThomson, một nhà vật lí người Anh, kết luận từ các thí nghiệm của ông rằngmọi vật chất đều chứa những hạt tích điện nhỏ xíu gọi là electron (ban đầu ông gọi chúnglà tiểu thể - corpuscle). . Lịch sử Quanghọc- Phần 7 18 67- 1899 Nghiêncứu Lí thuyết Điện động lực họccủa JamesClerk Maxwell trở thành độnglực chính trong lĩnhvực vật lí thực nghiệmtrong phần ba cuốicủa thế. năm1800) Trongthời kì này,lĩnh vực hiển vi học và quangphổ họctiếp tục phát triển. Mặcdù kính hiển vi vẫn tiếp tụcđược cải tiến, nhưng ErnstAbbeđã làmhồi sinh lĩnh vựcquanghọc khi ông phát triển một lí thuyết. với việc sử dụng quang phổ học trong thiên văn học. Ông là người đầu tiên đo vận tốcxuyên tâm (chuyển động theo đường nhìn) củamột ngôi saobằngcách đo độ lệch Doppler của các vạch phổ của nó. 1 87 1 JohnWilliam