Lịch sử Quang học Phần 8 pdf

Lịch sử Quang học - Phần 8 1900-1933 Thế kỉ cuối cùng của thiên niên kỉ thứ hai bắt đầu với mộtcuộc cách mạng làm thay đổingoạn mục kiến thức của các nhà khoa họcvề nhữngtính chấtcơ bản của vật chấtvà năng lượng. Một kiến thức mới rằng năng lượngvà vậtchấtlà tương đương nhau và rằng, ở cấp độ dưới hiển vi,cácquy luật chi phốihànhtrạng của chúnghoàntoàn khác với các quyluật chi phối củathế giới to lớn hơn, bổ sung hoàn thiện chocác địnhluậtvật lí của Newton. Máy quangphổ (khoảng 1905) Kiến thức mới này phát sinh từ một lí thuyết mới tận gốcrễ củaánh sángmà nhiều nhà khoahọc thoạt đầu nhận thấy không thể nào tinnổi. Trong khinền khoa học thế kỉ thứ 18 xem ánh sáng là hạt, thì nềnkhoahọcthế kỉ thứ 19 xemnó là sóng. Nền khoahọcthế kỉ thứ 20 tiến thêm mộtbước nữavà xác địnhrằngánh sáng thật ra vừa là sóng, vừalà hạt. Năm 1900,nhà vật lí người Đức MaxPlanckcôngbố một lí thuyết gây tranh cãi đề xuất rằng các nguyên tử không giải phóng năng lượng của chúng thành một dòngliên tục, như các nhà khoahọc vẫnnghĩn,mà thành những gói rời rạc ông gọi là các lượng tử.Trong khiphần lớncộng đồng vật lí chẳng có ấn tượng gìtrước lí thuyết của Planck vàkhông chắc chắn trước những ứng dụngcủa nó, thì một nhà vật lí lí thuyếtngườiĐức – AlbertEinstein – đã mangquanđiểm của Plancktiến thêmmộtbướcnữa. Trongmộtbài báo côngbố vào năm 1905, Einsteinđề xuất rằngánhsáng gồm các“hạt” năng lượng, dưới đa số trườnghợp,hành xử giốngnhư sóng.Sử dụngquanđiểm này, ôngđã làm được một số cái mà nền vật lítruyền thốngkhông làm nổi;ông đã lí giảithànhcông hiệu ứng quang điện, nhờ đó mà ông được trao giảithưởngNobel vật lí năm1921. Kì quặcvàđầymâu thuẫn, thuyết lượngtử đã làm cách mạng hóanền vậtlí vì nó đã giải thíchthànhcông cáchiệntượng vậtlí ở cấp độ nguyêntử, cái mànền vật lí Newtonluậnkhôngthể giảithích. Mặc dù các hiệu ứngcủa nó khôngthể nào quan sát thấytrong thế giới to lớnhơn, nhưngthuyết lượngtử đã giữ một vai trò thiết yếu trongsự pháttriển của nhữngcôngnghệ mới có sức ảnh hưởng to lớn trong thế kỉ mới này. Kính hiển vi điện tử Các tiến bộ trong ngành hiển vihọc cũngmanglại cho các nhàkhoahọc những công cụ khảo sát thế giới cực kì nhỏ bé ấy. Năm1931,Ernst Ruskaphát triển các bộ phận dùng cho chiếc kính hiển vi điện tử đầu tiên, cái ông chế tạo ra vào năm 1933 và nhờ đó ôngđượctrao giải Nobel vật lí năm 1986. Nguyên lí của chiếc kính hiểnvi này làsử dụng một chùm electronhội tụ,chúnghànhxử giống như sóng với mộtbước sóngrấtngắn, thaycho một nguồn sángnhìn thấy. Kĩ thuật này làm tăng đángkể độ phân giải và chophép các nhà khoahọc quansát những vật quánhỏ nếu nhìn qua kínhhiển vi quanghọc. Với nhữngchiếckính thiên văn ngày một mạnh hơn,các nhà thiên vănhọc tiếp tục nhậnra nhữngvật thể mới trênbầu trời, từ các tiểu hành tinhcho đến những thiên hàxa xôi. Năm 1930,Pluto đượcbổ sungvào bảngkê các hành tinh đã biết tronghệ mặt trời [Hiệnnay,Pluto khôngcòn nằm trong danhsách này nữa – ND]. Các nhà thiên văn bắt đầu tiếnxa hơn việc nhận dạng và lậpdanhmục các vật thể trên bầu trời, họ phát triển các lí thuyết vũ trụ họcgiải thích sự phát triển của vũ trụ. Năm 1912, nhà thiên văn người Mĩ VestoSlipher quansát thấy các vạch phổ của tất cả các thiên hà đều bị lệchvề phíatần số đỏ củaquang phổ ánh sáng. Năm 1929,một nhàthiên văn người Mĩ khác, Edwin Hubble, đề xuất rằngsự lệch này cónghĩa là vũ trụ đang giãn nở ở một tốc độ không đổi (hằngsố Hubble).Đề xuấtnày mở ra mộtcuộc tranh luận rằng vũ trụ có tiếp tục giãn nở mãi mãi hay sẽ bắt đầu co lại vào một lúc nào đó, trong một chuỗi giãn nở và colại kéo dài vô cùng tận. Trongkhimôi trườngvôtuyến tương đối mới mẻ đã phát triển về tính phổ dụngvà tính sẵn sàngtrongba thập niên đầu thế kỉ mới, thìmộtmôi trường không dây khác đangtrong quá trình phát triển.Mộtkĩ sư người Scotland, John Baird,đã trìnhdiễn nguyên mẫu hoạt động đầutiêncho truyềnhình – radio cóhình. 1900 – 1933 190 0 MaxPlanck (Đức) nêulí thuyết rằng bứcxạ điện từ đượcphát ra thành từng gói năng lượngrời rạcgọilà các lượng tử, 190 2 PhilippE.A. Lenard(Đức) tiến hànhcác thí nghiệm về hiệu ứng quang điện và tìm thấycó một tần số ngưỡngphải đạttớiđể gây ra hiệu ứng.Những tần số ánhsáng dưới ngưỡng đó sẽ không gây rahiệu ứng quang điện. 190 2 Annie Jump Cannon(Mĩ) cho xuất bản tập đầutiên của Danhmục saoHenryDraper, phân loại sao bằng cỡ sao (nhiệt độ bề mặt).Tổngcộngchín danh mụcđã đượcxuất bản vào năm 1924, liệt kê hơn 225.000 ngôi sao, 300trong số đó do Cannon phát hiện ra. 190 5 AlbertEinstein(Đức) côngbố mộtbài báovề hiệu ứng quangđiện, nêu ra quanđiểm cho rằng bứcxạ ánh sáng gồm những gói nănglượng (saunày gọilà photon).Ôngcòn công bố bốn bài báo khác đã làm cách mạnghóa nền vậtlí thế kỉ 20. 190 6 CharlesBarkla (Anh)làm phân cực tia X (chọn lọc những sóngtia X daođộngtrong cùng mặt phẳng đó),chứng tỏ tia X là sóngngang giốngnhư các bứcxạ điệntừ khác, thí dụ như ánhsáng. 191 2 VestoMelvin Slipher(Mĩ) quan sátthấy các vạch phổ trong quang phổ của tất cả cácthiên hà đều bị lệch về phía vùng phổ màuđỏ. 191 3 Neils Bohr(Đan Mạch) hoàn thành lí thuyếtcủa ông về cấu trúc nguyên tử,phát biểu rằng sự hấp thụ và phát xạ ánh sáng bởi một nguyên tử xảy ra khimột electronchuyển từ một trạng thái nănglượng quỹ đạo này sangmột trạngthái nănglượng quỹ đạokhác. Ánhsángđược hấpthụ hoặc phát xạ thànhnhững lượngrời rạc,haylượng tử,bằngvới năng lượng mà các electronđó nhận vào hoặcmất đi. 192 4 LouisdeBroglie (Pháp) phát triểnmộtlíthuyết mang tínhcách mạng về sóng electron,đề xuấtrằngcác hạt vật chất có thể hành xử giống như sóng dưới những điều kiện nhất định. 192 4 Nhàvật lí người Ấn Độ Satyendra Nath Bosecông bố một bài báo làm sángtỏ mối liênhệ giữa sóng vàhạt.Bài báo sẽ dẫn tới mộtsự hợp tác với Albert Einstein vàmột líthuyết gọi là thống kê Bose-Einstein. 192 6 Sử dụng một thí nghiệm khéo léo với một chiếc gương quay tám mặt và một ống chân không nối hai đỉnhnúi, Albert A.Michelson(Mĩ) thực hiện một phép đochínhxác hơn của tốcđộ ánh sáng.Phépđo này tốt hơnnhững phépđo trước đó củaông mànhờ chúngôngđã đượctrao giảiNobelnăm 1907. 192 6 JohnLogie Baird(Scotland)trìnhdiễn côngkhaimột nguyên mẫu hoạtđộngtrọn vẹn của truyền hình điện cơ, những hìnhảnhđộngtruyềnđi bằng điện. 192 8 Nhàvật lí người Ấn Độ ChandrasekharaRamanquan sátthấy khi ánhsáng đi quamột chất trongsuốt, mộtphần ánhsáng bị lệch hướng vàthay đổi bước sóng.Hiện tượng nàycuối cùngđượcgọi là sự tánxạ Raman,một hệ quả của hiệu ứng Raman. 192 EdwardH.Syngecông bố một loạt bài báo lần đầu tiên 8 khái niệm hóaý tưởng về một chiếc kínhhiểnvi quang học độ phân giải cực cao. Đề xuất của Synge nêu ra một loạikính hiểnvi quang học mới sẽ vượt qua được giớihạn nhiễu xạ cổ điển. 192 9 EdwinPowell Hubble(Mĩ) phát hiện thấy vũ trụ đang giãn nở ở một tốcđộ không đổi, tốc độ đó sau nàyđượcgọi là hằng số Hubble. 193 0 Nhàthiên văn học người Mĩ ClydeW. Tombaughkhám phá rahành tinhPluto khi khảo sát các ảnh chụp doông thực hiệntạiĐài thiên văn Lowellở Flagstaff,Arizona. 193 0 BernhardSchmit (Estonia)phát minh rakính thiên văn Schmit,sử dụngmộtgương cầu thaycho gương phản xạ parabol,và một tấm hiệu chỉnh dùng làm lỗ ngắm. 193 0 Trongkhinghiên cứu cácvết nứt trongcách tử nhiễu xạ,Frits Zernike(Hà Lan) khám phá ranguyênlí tươngphản pha cho phép ôngquansát cấu trúc bên trongcủanhữngvật trong suốt. Nhữngchất liệu khác nhau cấu tạo nên vật có chiết suất khác nhau, chonên có thể rọi sáng chúng theo một kiểu mà chúng có thể trông thấy được. 193 1 Ernst Ruska(Đức) chế tạo thấukính electronđầu tiên, một namchâmđiện có thể làm hội tụ mộtchùm electron giốnghệt như mộtthấu kínhlàm hội tụ một chùm ánhsáng. Vàonăm 1933, ôngsử dụngmộtvài thấu kính electronghép nối tiếp để chế tạora chiếc kính hiểnvi điện tử đầu tiên. 193 2 EdwinH.Land (Mĩ) côngbố phát triển bộ lọcphân cực đầu tiên chế tạo bằng vật liệutổng hợp và đăng kí thương hiệu mangtên “Poloroid”. 193 2 RCA(Tập đoànVô tuyếnHoa Kì) trìnhdiễn truyền hình điệntử trọn vẹn đầutiênxây dựng trên iconoscope,thiếtbị doVladimir Zworykingiữ bằng sáng chế vào năm 1923,và một máy thu đượctrangbị ống tia cathode. . Lịch sử Quang học - Phần 8 1900-1933 Thế kỉ cuối cùng của thiên niên kỉ thứ hai bắt đầu với mộtcuộc cách mạng làm thay đổingoạn mục kiến thức của các nhà khoa họcvề nhữngtính. một loạt bài báo lần đầu tiên 8 khái niệm hóaý tưởng về một chiếc kínhhiểnvi quang học độ phân giải cực cao. Đề xuất của Synge nêu ra một loạikính hiểnvi quang học mới sẽ vượt qua được giớihạn. phân giải và chophép các nhà khoahọc quansát những vật quánhỏ nếu nhìn qua kínhhiển vi quanghọc. Với nhữngchiếckính thiên văn ngày một mạnh hơn,các nhà thiên vănhọc tiếp tục nhậnra nhữngvật thể