lịch sử nghiên cứu ánh sáng trước thế kỷ xx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƯ PHẠM BỘ MÔN SƯ PHẠM VẬT LÝ - - LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ÁNH SÁNG TRƯỚC THẾ KỶ XX Luận văn tốt nghiệp Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ – TIN HỌC Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS Nguyễn Hữu Khanh Thang Đức Huy Mã số SV: 1100294 Lớp: Sư phạm Vật lý – Tin học Khóa: 36 Cần Thơ, năm 2014 Phần MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong chương trình đại học, em học nhiều môn học Đối với em mơn học bổ ích, đặc biệt môn vật lý Những môn học giúp em bổ sung thêm kiến thức, hiểu biết mình; ngồi ra, cịn hành trang q báu để phục vụ cho công tác giảng dạy sau sống Đối với em môn học có hay riêng Trong đó, quang học mơn giúp cho em có hiểu biết sâu chất ánh sáng, tính chất ánh sáng tượng ánh sáng Từ kiến thức học giúp cho em có tìm tịi, khám phá thực tế xung quanh mình, việc diễn ngày mà xem điều hiển nhiên Từ câu hỏi đặt việc, tượng khám phá, nghiên cứu việc vận dụng kiến thức học vào thực tế cho hợp lý? Chính em chọn đề tài “Lịch sử nghiên cứu ánh sáng trước kỷ XX” để giúp em có hiểu biết đắn tự nhiên Ánh sáng người bạn gần gũi người hoạt động ngày, tồn chúng người điều hiển nhiên tự nhiên Nói khơng có nghĩa người chấp nhận đồng hành người bạn ánh sáng bên cạnh mà khơng đặt vấn đề tìm hiểu "cội nguồn" chúng Vậy ánh sáng từ đâu sinh ra? Bản chất ánh sáng nào? Người ta nghiên cứu ánh sáng nào? Vô vàn câu hỏi thắc mắc mà người đặt cho ánh sáng Đề tài giúp hiểu rõ phần vần đề MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu chất, tính chất ánh sáng kiến thức có liên quan đến quang học: định luật bản, nhà bác học gắn liền với quang học Nghiên cứu thành nhà vật lý đạt việc nghiên cứu ánh sáng Từ vận dụng vào giải thích thành cơng số tượng tự nhiên Nêu kết luận sư phạm đề tài, vận dụng vào giảng dạy chương trình THPT GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Khái quát chung số kiến thức ánh sáng, số nhà vật lý học gắn liền với lịch sử quang học, công trình nghiên cứu ánh sáng trước kỷ XX việc vận dụng vào để giải thích số tượng mà thấy từ thực tế PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Để hoàn thành luận văn cần sử dụng phương pháp phân tích, tổng hợp, vận dụng kiến thức để giải thích tượng tự nhiên CÁC BƯỚC THỰC HIỆN Bước 1: Nhận đề tài từ giáo viên hướng dẫn tổng hợp, xác định mục đích đề tài Bước 2: Tìm nguồn tài liệu có liên quan Bước 3: Viết đề cương chi tiết Bước 4: Nộp đề cương chi tiết gặp giáo viên hướng dẫn để hướng dẫn cách thực viết luận văn dựa theo đề cương, đọc tổng hợp lại tài liệu theo hướng đề tài Bước 5: Tiến hành viết luận văn Bước 6: Nộp báo cáo luận văn Trang Phần NỘI DUNG Chương 1: VẬT LÝ VỚI ÁNH SÁNG 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ TÍNH CHẤT CỦA ÁNH SÁNG 1.1.1 Một số khái niệm Ánh sáng từ phổ thông dùng để xạ điện từ có bước sóng nằm vùng quang phổ nhìn thấy mắt thường (tức từ khoảng 380nm đến 740nm) Giống xạ điện từ, ánh sáng mơ tả đợt sóng hạt chuyển động gọi photon Ánh sáng Mặt Trời tạo gọi ánh nắng (hay gọi ánh sáng trắng bao gồm nhiều ánh sáng đơn sắc biến thiên liên tục từ đỏ đến tím); ánh sáng Mặt Trăng mà người thấy gọi ánh trăng thực tế ánh sáng mặt trời chiếu tới Mặt Trăng phản xạ tới mắt người; đèn tạo gọi ánh đèn; loài vật phát gọi ánh sáng sinh học "Ánh sáng lạnh" ánh sáng có bước sóng tập trung gần vùng quang phổ tím "Ánh sáng nóng" ánh sáng có bước sóng nằm gần vùng đỏ Ánh sáng có quang phổ trải từ đỏ đến tím ánh sáng trắng; cịn ánh sáng có bước sóng tập trung vùng quang phổ hẹp gọi "ánh sáng đơn sắc" Ánh sáng nhìn thấy bước sóng nằm vùng quang phổ nhìn thấy mắt thường ( tức từ khoảng 400nm đến 700nm ) Ánh sáng điều kì lạ giới ta sống Ta chưa biết nhiều ánh sáng ta biết chưa hẳn hồn tồn xác Người ta dựa tác động ánh sáng để mơ tả chưa thể nói lý giải cách thích đáng 1.1.2 Tính chất ánh sáng: Lưỡng tính sóng – hạt Cho đến đầu kỉ XIX, quan niệm ánh sáng sóng thực xác nhận, đặc biệt sau kết luận Maxwell khẳng định ánh sáng sóng điện từ với vận tốc 300.000 km/s Nhưng vấn đề đặt lúc vận tốc ánh sáng tính so với gì? Các phương trình Maxwell khơng trả lời cho câu hỏi Đi theo vết chân Newton, Maxwell nghĩ hoàn toàn tự nhiên ánh sáng lan truyền với vận tốc 300.000 km/s so với chất ête tĩnh chiếm đầy vũ trụ Nhưng ête làm từ gì? Nó bắt nguồn từ đâu có tính chất gì? Theo quan điểm nhà khoa học khẳng định ánh sáng sóng từ trước cuối kỉ XVII, ta thấy vấn đề giải mã chất “ête” không gian vấn đề đáng để quan tâm Chất “ête” đặt môi trường để truyền sóng ánh sáng Các nhà khoa học ban đầu đề xuất sóng ánh sáng sóng âm, tức phải sóng dọc, với phát Augustin Fresnel tượng phân cực ánh sáng dẫn đến nhận định ánh sáng phải sóng ngang Như vậy, chất “ ête” phải chất rắn để lan truyền sóng ngang, nghĩa mơi trường ête phải có mật độ cứng định Nhưng cách mà Trái đất lại chuyển động môi trường cứng mà không bị chậm lại va vào Mặt Trời? Bằng cách mà ête lại lúc vừa chất rắn đàn hồi lại vừa chất lỏng tinh tế được? Đó vấn đề khiến cho nhà khoa học cuối kỉ XIX quan tâm? Có hay khơng có mơi trường đặc biệt “ête” lan truyền sóng ánh sáng? Năm 1887, nhà vật lý người Mỹ, Albert Michelson (1852-1931), đồng nghiệp ông Edward Morley (1838-1923) thực thí nghiệm tài tình để kiểm tra tồn ête.Hai ông chế tạo dụng cụ gọi giao thoa kế, dựa nguyên lý giao thoa Thomas Young Trong giao thoa kế này, chùm sáng có tần số Trang chia làm hai chùm Hai chùm theo hai đường khác có chiều dài, theo phương chuyển động trái đất, theo phương vng góc sau kết hợp với Đúng thời điểm chúng tách khỏi nhau, hai chùm tia hồn tồn trùng khít với nhau, chúng kết hợp kết hợp phụ thuộc vào vận tốc hai chùm tia thời điểm Nếu có xét đến chuyển động Trái đất chắn vận tốc hai chùm tia khác nhau, kết thu lại hồn tồn khác, hai chùm tia trùng khít lúc bị tách ra, điều có nghĩa vận tốc ánh sáng truyền theo hai phương khác khơng thay đổi Trong dự đốn, với giao thoa kế mình, Michelson Morley ngun tắc đo chênh lệch với cỡ vận tốc khoảng 1,5 km/s, tức phần hai mươi vận tốc Trái đất qua chất ête giả thuyết Nhưng rõ ràng sau nhiều lần thực thí nghiệm hai ông kết luận vận tốc ánh sáng không thay đổi dù lan truyền theo phương Hình 1.1: Edward Morley (trái) Albert Michelson (phải), hai nhà vật lý người Mỹ Sau thí nghiệm Michelson Morley, người dần phải chấp nhận chất “ête”chỉ sản phẩm trí tưởng tượng, có nhiều nhà khoa học cố gắng để “cứu” lấy khái niệm Và chuyện dừng lại đó, Albert Einstein (1879-1955) khẳng định nguyên nhân thật đơn giản để lí giải vấn đề trên, ông cho môi trường ête khơng tồn tại, sóng ánh sáng, khác với sóng khác, khơng cần phải có mơi trường để lan truyền Ánh sáng lan truyền khơng gian hồn tồn trống rỗng Và Einstein giải thích quan điểm thuyết tương đối hẹp Như năm 1905, người có nhìn đắn sóng ánh sáng, đặc biệt loại bỏ khái niệm môi trường “ete” nhà khoa học trước thường đề cập đến Nhưng năm đó, luồng gió lại thổi tới vấn đề chất ánh sáng với cơng trình Albert Einstein “Hiệu ứng quang điện” Hiệu ứng quang điện tượng electron khỏi bề mặt kim loại có ánh sáng chiếu vào Theo quan điểm cổ điển với cường độ ánh sáng mạnh electron ngày tích tụ nhiều lượng để khỏi kim loại, thực tế thí nghiệm lại khơng phải Einstein nhận thấy rằng, chiếu ánh sáng có tần số thấp vào kim loại, hiệu ứng khơng thể xảy ra, dù chiếu với cường độ mạnh Ngược lại chiếu ánh sáng với tần số cao, ánh sáng cực tím hiệu ứng lại xảy mà khơng cần khoảng thời gian để electron tích lũy lượng Để giải thích tượng kì lạ này, Einstein đặt vấn đề cần xem xét lại chất ánh sáng Ông đưa giả thuyết táo bạo hiệu ứng quang điện Trang giải thích sóng ánh sáng bị kim loại hấp thụ sóng liên tục mà cấu thành từ “hạt” hay lượng tử lượng xác định Năng lượng khơng thể tùy tiện lấy bất kì, mà bội số tần số Einstein khai triển thuyết lượng tử Planck đưa thuyết photon, cho lượng ánh sáng tập trung hạt nhỏ gọi photon hay quang tử Trong khn khổ giả thuyết Einstein giải thích tất kiện thực nghiệm quan sát Như vậy, lần ánh sáng lại khẳng định chất hạt nó, nhiên ta thấy quan niệm “hạt ánh sáng” Einstein đưa khác với quan niệm trước Newton, khơng phải hạt học đơn giản quan niệm Newton mà có thuộc tính riêng Nhờ vào giả thuyết lượng tử ánh sáng Einstein hoàn toàn giải thích thí nghiệm hiệu ứng quang điện Sau 10 năm, thập niên 1920, lí thuyết Einstein tính chất hạt ánh sáng lần củng cố thí nghiệm nhà vật lí người Mĩ Arthur H.Compton, người chứng minh photon có xung lượng, yêu cầu cần thiết để củng cố lí thuyết vật chất lượng hốn đổi cho nhau, hiệu ứng sau gọi hiệu ứng Compton Đó tượng xảy Compton nghiên cứu khuếch tán (hay tán xạ) tia X graphit (than chì) Trong thí nghiệm mình, ơng nhận thấy cho chùm tia X có độ dài sóng λ qua khối graphit, chùm tia bị khuếch tán Khi khảo sát chùm tia khuếch tán góc khuếch tán ϕ nhờ máy quang phổ, người ta thấy ngồi vạch ứng với độ dài sóng λ cịn vạch ứng với độ dài sóng λ ’ lớn λ Compton giải thích tượng va chạm photon với electron chất khuếch tán, photon hạt có tính học Nếu thừa nhận ánh sáng có chất sóng Compton khơng thể giải thích tượng xảy ra, chấp nhận ánh sáng có chất hạt, sử dụng thuyết photon Einstein ơng giải thích trọn vẹn tượng Hình 1.2: Tán xạ photon Như vậy, đầu kỉ thứ XX tồn câu hỏi đặt cho nhà khoa học: chất ánh sáng sóng hay hạt Trước tượng quang điện xuất người dễ dàng tin ánh sáng sóng điện từ với tượng liên quan đến truyền ánh sáng giao thoa, nhiễu xạ,…Tuy nhiên đầu kỉ XX, với lí thuyết sóng ánh sáng người khơng thể lí giải cho tượng tương tác ánh sáng vật chất hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton… Để có đáp án cho tượng này, người phải chấp nhận quan điểm hạt photon Einstein Vậy ánh sáng thực chất sóng hay hạt? Cùng khoảng thời gian nghiên cứu Compton, nhà khoa học người Pháp Louis Victor-de Broglie cho tất vật chất xạ có tính chất vừa giống sóng vừa giống hạt Dưới dẫn Max Planck, De Broglie ngoại suy Trang công thức tiếng Einstein liên hệ khối lượng với lượng chứa số Planck: E = mc = hf Trong đó: E lượng hạt, m khối lượng, c vận tốc ánh sáng, h số Planck, f tần số Cơng trình De Broglie, liên hệ tần số sóng với lượng khối lượng hạt, mang tính sở phát triển lĩnh vực cuối dùng để giải thích chất vừa giống sóng vừa giống hạt ánh sáng Đó ngành học lượng tử Qua ta thấy, vấn đề đặt kỉ XX tìm hiểu ánh sáng tranh chấp hai quan điểm để xác định quan điểm mà lại thống chúng lại lí thuyết Ngày cơng nhận ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt Hai tính chất tồn thể thống ánh sáng tùy điều kiện tượng khảo sát, chất hay chất ánh sáng Ta coi sóng hạt hai tính phụ ánh sáng Giữa hai mặt sóng hạt ánh sáng có liên hệ, có tính thống nhất, khơng hồn tồn hai mặt độc lập với Hình 1.3: Louis de Broglie (1892-1987), người Pháp Cho đến đầu kỉ XX, việc thừa nhận kết hợp hai chất sóng hạt giúp người hiểu cách bao quát đặc tính ánh sáng “Ánh sáng khơng sóng chẳng hạt, nói ánh sáng lưỡng tính sóng – hạt thực chất nhà khoa học muốn đề cập đến ánh sáng đối tượng vật lí học mà chất vừa giống sóng vừa giống hạt” Quan điểm thực khép lại tranh luận chất ánh sáng sóng hay hạt Nhiệm vụ vật lí học ánh sáng tìm hiểu chất vơ đặc biệt này, nữa, đối tượng “lưỡng tính sónghạt” khơng tồn ánh sáng mà suy rộng cho hạt vật chất, ta biết lí thuyết De Broglie 1.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ NHỮNG ĐỊNH LUẬT VỀ QUANG HỌC 1.2.1 Một số khái niệm Quang học ngành vật lý nghiên cứu lan truyền ánh sáng mơi trường Vì ánh sáng trường hợp riêng xạ điện từ, quang học coi lĩnh vực điện từ học nhiều kết quang học mở rộng Trang cho xạ điện từ khác Tuy yếu tố lịch sử, quang học ngày có vị trí ngành vật lý riêng có nhánh riêng nó: quang hình, quang lý Quang học có ứng dụng rộng rãi nghiên cứu công nghệ khoa đo lường, công nghệ điện tử, y học 1.2.2 Những định luật quang học 1.2.2.1 Nguyên lý Fermat Ta biết rằng, theo ngun lí truyền thẳng ánh sáng mơi trường đồng tính quang học (chiết suất mơi trường điểm) ánh sáng truyền theo đường thẳng, nghĩa khoảng cách ngắn hai điểm cho trước Khi truyền từ môi trường sang mơi trường khác (có chiết suất khác nhau), ánh sáng bị phản xạ khúc xạ mặt phân cách hai môi trường, nghĩa tia sáng bị gãy khúc Vậy trường hợp chung, hai điểm cho trước ánh sáng truyền theo đường ngắn khơng? Ta khảo sát thí nghiệm sau: Hình 1.4: Minh họa nguyên lý Fermat Xét gương êlipôit trịn xoay M1 có mặt mặt phản xạ Tại tiêu điểm F1 gương, ta đặt nguồn sáng điểm Theo tính chất êlipxơit, tia sáng xuất phát từ F1, sau phản xạ mặt gương, qua tiêu điểm F2, đồng thời đường tia sáng hai tiêu điểm Trên hình vẽ ta xét hai đường F1OF2 F1O'F2 Bây giả sử ta có thêm hai gương M2 M3 tiếp xúc với gương êlipxôit O Đường (∆ ) pháp tuyến chung gương O (hình 1.4) Thực tế cho biết F1OF2 đường truyền có thực ánh sáng gương Ta rút nhận xét sau: - So với tất đường từ F1 đến gương M2 đến F2 đường truyền thực F1OF2 ánh sáng đường dài (mọi đường khác ngắn đường tương ứng phản xạ êlipxôit) - Đối với gương M3, đường thực F1OF2 đường ngắn (mọi đường khác dài đường tương ứng phản xạ êlipxôit) - Đối với gương êlipxơit M1, có vơ số đường truyền thực ánh sáng từ F1 tới M1 tới F2 Các đường truyền Vậy đường truyền thực ánh sáng từ điểm tới điểm khác cực trị Ta phát biểu cách tổng quát khái niệm quang lộ: ánh sáng từ điểm A tới điểm B mơi trường có chiết suất n, quang lộ định nghĩa λ = n.AB Nguyên lý FERMAT phát biểu sau : "Quang lộ từ điểm tới điểm khác phải cực trị" Ta phát biểu ngun lí dựa vào thời gian truyền ánh sáng Trang Thời gian ánh sáng truyền quang lộ nds dt = nds/c , c = vận tốc ánh sáng chân không Thời gian truyền từ A tới B là: A t= nds c ∫B A ∫ nds Quang lộ B cực trị Vậy thời gian truyền ánh sáng từ điểm tới điểm khác cực trị Ta thấy điều kiện quang lộ cực trị không phụ thuộc chiều truyền ánh sáng Vì đường truyền thực ánh sáng từ A đến B phải đường truyền thực từ B đến A tính chất chung ánh sáng, gọi tính truyền trở lại ngược chiều Từ định lý FERMAT, ta suy định luật khác đường truyền ánh sáng 1.2.2.2 Định luật truyền thẳng ánh sáng "Trong mơi trường đồng tính, ánh sáng truyền theo đuờng thẳng" Thực vậy, mơi trường đồng tính, suất n điểm Quang lộ cực trị có nghĩa qng đường (hình học) cực trị Mặt khác, hình học ta biết: đường thẳng đường ngắn nối liền hai điểm cho trước Ta tìm lại định luật truyền thẳng ánh sáng 1.2.2.3 Định luật phản xạ ánh sáng Xét mặt phản xạ (P) hai điểm A, B cho trước Về mặt hình học, ta có vơ số đường từ A, phản xạ (P) tới B Trong vô số đường hình học đó, ta cần xác định đường đường ánh sáng Theo nguyên lý FERMAT, đường có quang lộ cực trị Trước hết, ta chứng tỏ đường phải mặt phẳng (Q) chứa A, B thẳng góc với mặt phản xạ (P) (Hình 1.5) Hình 1.5: Tia tới tia phản xạ không nằm mặt phẳng Thật vậy, tia sáng tới mặt (P) điểm I1 không nằm mặt phẳng (Q) ta ln ln từ I1 kẻ đường thẳng góc với giao tuyến MN (P) (Q), có AIB < AI1B Vậy điểm tới hai tia sáng phải nằm mặt phẳng (Q), nghĩa quang lộ phải nằm (Q), tức phải nằm mặt phẳng tới Trang Hình 1.6: Định luật phản xạ ánh sáng Tiếp theo, ta cần xác định điểm tới I MN Đó giao điểm AB' với MN (B' điểm đối xứng với B qua mặt (P)) Thực vậy, với điểm J khác MN, ta ln có: AIB < AJB Từ hình 1.6, ta dễ dàng suy : góc tới i = góc phản xạ i' Vậy tóm lại, từ ngun lý FERMAT, ta tìm lại định luật phản xạ ánh sáng: "Tia phản xạ nằm mặt phẳng tới Tia phản xạ tia tới hai bên đường pháp tuyến Góc phản xạ góc tới" 1.2.2.4 Định luật khúc xạ ánh sáng Hình 1.7: Định luật khúc xạ ánh sáng Xét mặt phẳng (P) ngăn cách hai mơi trường có chiết suất tuyệt đối n1 n2 Hai điểm A B nằm hai bên mặt phẳng (P) Ta xác định đường truyền tia sáng từ A tới B Chứng minh tương tự trường hợp phản xạ, ta thấy tia sáng hai môi trường phải nằm mặt phẳng Đó mặt phẳng Q chứa A, B vng góc với mặt phẳng P (mặt phẳng Q mặt phẳng tới) Trong mặt phẳng Q, ta xác định đường truyền thực tia sáng Trên hình 1.7, MN giao tuyến hai mặt phẳng P Q Giả sử (AIB) quang lộ thực Ta biểu diễn quang lộ (AIB) theo biến số x (x xác định vị trí I MN) (AIB) =•λ = n1AI + n2IB λ = n1 h12 + x + n2 h22 + ( p − x )2 Là quang lộ thực vậy, theo nguyên lý FERMAT ta phải có: dl x = n1 − n2 dx h12 + x p−x h22 + ( p − x ) =0 hay n1sini1 – n2sini2 = sin i1 n = = n 2.1 hay sin i2 n1 (hằng số) Trang Vậy ta tìm định luật khúc xạ ánh sáng "Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới Tia tới tia khúc xạ hai bên đường pháp tuyến Tỉ số sin góc tới sin góc khúc xạ số hai môi trường cho trước" Nhắc lại : n2.1 = chiết suất tỉ số đối môi trường thứ hai với môi trường thứ Chiết suất tuyệt đối môi trường chiết suất tỉ đối môi trường chân khơng • TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT: Sự phản xạ tồn phần Khi chiết suất mơi trường thứ hai nhỏ mơi trường thứ nhất, thí dụ : ánh sáng truyền từ thủy tinh khơng khí, ta có : n2.1 < Suy góc khúc xạ i2 lớn góc i1 Vậy i2 đạt đến trị số lớn π/2 i1 có trị số xác định sin λ = n2.1, λ gọi góc tới giới hạn Nếu góc tới lớn góc giới hạn toàn lượng ánh sáng bị phản xạ trở lại mơi trường thứ (khơng có tia khúc xạ) Đó phản xạ tồn phần Trên ta thấy, định luật quang hình học chứng minh từ nguyên lý FERMAT Ta tìm lại định luật từ nguyên lý Huyghens Nguyên lý Huyghens nguyên lý chung cho q trình sóng Điều trực tiếp chứng minh chất sóng ánh sáng Tuy nhiên, phần quang hình, ta nhằm xác định đường truyền ánh sáng qua môi trường chưa để ý tới chất ánh sáng Các hàng ngàn năm, định luật quang học tìm cách riêng biệt, độc lập với nhau, phương pháp thực nghiệm Tiến thêm bước, từ quan sát thực tế, người ta thừa nhận nguyên lý chung Rồi từ nguyên lý chung, suy định luật Đó phương pháp tiên đề để xây dựng môn khoa học 1.3 NHỮNG NHÀ VẬT LÝ HỌC GẮN LIỀN VỚI QUANG HỌC 1.3.1 Albert Einstein (1879 – 1955) 1.3.1.1 Cuộc đời Einstein sinh ngày 14 tháng năm 1879 thị trấn nhỏ Ulm bên dịng sơng Danube thuộc bang Baden-Württemberg Đức Einstein bỏ quốc tịch Đức năm 1896 nhận quốc tịch Thụy Sĩ năm 1901 Sau tốt nghiệp trường Eidgenössische Technische Hochschule (một trường đại học kỹ thuật) vào năm 1900 Zurich, Thụy Sĩ, ơng dạy tốn trường đại học kỹ thuật khác Winterthur, từ 1902 đến 1908, bắt đầu làm việc cho văn phòng cấp sáng chế kỹ thuật Bern, với chức vụ giám định viên kỹ thuật hạng III Đây thời gian Einstein có phát kiến quan trọng vật lý lý thuyết, tảng cho nghiệp ông sau này, hoàn toàn làm nhiều liên hệ trực tiếp với đồng nghiệp tài liệu khoa học Einstein nhận tiến sĩ từ Đại học Zurich năm 1905 năm xuất cơng trình khoa học có thuyết tương đối hẹp Sau phát kiến nguyên lý tương đương trọng trường năm 1907, Einstein trở thành giảng viên Đại học Bern năm 1908, thành giáo sư vật lý Đại học Zurich năm 1909 bắt đầu biết đến nhà khoa học hàng đầu 1911, chuyển đến giảng Đại học KarlFerdinand Praha (thủ đô Tiệp Khắc lúc đó), ơng đưa tiên đốn thuyết tương đối rộng ánh sáng phải theo đường cong qua gần Mặt Trời Một năm sau trở lại Zurich tiếp tục phát triển lý thuyết trọng trường tính tốn tensor, với giúp đỡ bạn học nhà toán học Marcel Grossmann Năm 1914 ông quay lại Đức, trở thành thành viên Viện Hàn lâm Khoa học Đức Năm 1915, lần đầu thuyết tương đối rộng xuất Năm 1919, đo đạc với ánh sáng mặt Trang 1970: Các nhà nghiên cứu Corning Glass (Mĩ), Robert Maurer, Donald Keck, Peter Schultz, chế tạo sợi quang chất lượng cao dùng viễn thông Những nghiên cứu sơ khai ban đầu từ trước kỷ XX có giá trị sâu sắc, tản quan trọng cho phát triển vượt bậc, cho nghiên cứu, phát minh lĩnh vực quang học từ kỷ XX trở 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VẬN TỐC ÁNH SÁNG 2.3.1 Phương pháp Römer Năm 1676, nhà thiên văn Đan Mạch Römer(1644 – 1710) đài thiên văn Paris quan sát che khuất vệ tinh Mộc nhận thấy rằng, khoảng hai lần che khuất liên tiếp ngắn Trái Đất đến gần Mộc Khoảng trung bình hai lần che khuất tính sau 398 ngày đêm, nghĩa sau thời gian vị trí tương đối Trái Đất, Mặt Trời Mộc lặp lại, khơng đổi từ năm sang năm khác Hình 2.11: Quan sát Rưmer Rưmer giải thích điều ánh sáng lan truyền với vận tốc hữu hạn khoảng cách mà ánh sáng qua thay đổi tùy thuộc vào vị trí Trái Đất quỹ đạo (hình 2.11) Thời gian chậm trễ che khuất vị trí thứ hai Trái Đất so với lúc xảy che khuất tính từ quan sát vị trí thứ thời gian cần thiết ánh sáng qua đường kính quỹ đạo Trái Đất Việc xác định thời gian cho phép ta tìm vận tốc ánh sáng, đường kính quỹ đạo Trái Đất biết Römer thu vận tốc ánh sáng 215000km/s Những phép đo đại vận tốc ánh sáng theo phương pháp ông cho kết 300870km/s 2.3.2 Phương pháp Bradley Năm 1727, nhà thiên văn Bradley(1693 – 1762) khám phá tượng tinh sai, nội dung sau: Tất tinh tú năm vẽ bầu trời elip có bán trục lớn quan sát thấy từ Trái Đất góc ϕ = 20,5" Hiện tượng giải thích chuyển động Trái Đất quỹ đạo quanh Mặt Trời với vận tốc v = 29,8km/s Trang 38 Để quan sát từ Trái Đất chuyển động, cần phải hướng ống kính thiên văn phía trước theo phương chuyển động Thực vậy, sau thời gian ánh sáng qua ống, thị kính với Trái Đất chuyển động phía trước (hình 2.12) Hiển nhiên rằng: v c Gương tgϕ = Bánh xe có cưa Nguồn sáng Hình 2.12: Sơ đồ thí ngiệm Bradley 2.3.3 Phương pháp Fizeau Năm 1849, A.Fizeau(1819 – 1896) lần xác định vận tốc ánh sáng cách dùng nguồn sáng mặt đất điều kiện phòng thí nghiệm (hình 2.13) Ánh sáng từ nguồn S chiếu A bán suốt, phản xạ phần nó, qua bánh xe cưa B đến gương C, sau phản xạ gương ánh sáng lại qua phần qua A quan sát thị kính D B C A Hình 2.13: Phương pháp Fizeau Ứng với tần số quay v1 bánh xe, người quan sát không thấy ánh sáng nữa, ứng với tần số v2 lớn hơn, người quan sát lại thấy ánh sáng Rõ ràng sau thời gian ánh sáng đoạn BC lại trở ứng với tần số v1 luồng sáng phát từ khe hai trở lại chạm phải răng, ứng với tần số v2 luồng sáng phát (từ khe hai răng) trở lại gặp luồng sáng bên cạnh (từ khe cạnh khe trước) Nếu n số bánh xe l = BC vận tốc ánh sáng là: Trang 39 c= 2l 2l = l l 2nv1 2nv Fizeau thu kết quả: c = 315000km/s 2.3.4 Phương pháp Foucault Phương pháp Léon Foucault (1819 – 1868) thực năm 1862 dựa ý kiến đề xuất Arago vào năm 1838 Sơ đồ thí nghiệm trình bày hình 2.14 Ánh sáng từ nguồn S hướng gương quay A nhờ thấu kính, phản xạ gương theo hướng gương cầu lõm thứ hai B có tâm nằm trục quay, phản xạ trở lại gương A Sau phản xạ gương A, ánh sáng quan sát cách dùng D bán suốt qua thị kính Hình 2.14: Bộ dụng cụ thí nghiệm phương pháp Foucault Sau thời gian t ánh sáng qua khoảng cách AB hai lần Cũng thời gian gương A quay với tần số quay biết quay góc, mà ta dễ dàng xác định dựa theo dịch chuyển chấm sáng thị kính so với chấm sáng từ gương đứng yên Phương pháp Foucault cho phép tiến hành phép đo vận tốc ánh sáng nước sau rút khoảng cách AB đến 4m Người ta thấy phù hợp với thuyết sóng ánh sáng, vận tốc ánh sáng nước nhỏ khơng khí 2.3.5 Phương pháp Michelson Trang 40 Năm 1926, nhà vật lý người Mỹ Albert Abraham Michelson(1852 – 1931), sau cải biến phương pháp Foucault xác định vận tốc ánh sáng xác Trong sơ đồ thí nghiệm Michelson (hình 2.15) gương quay lăng trụ thép có tám mặt Ánh sáng đoạn đường toàn phần khoảng thời gian Hình 2.15: Giao thoa kế Michelson lăng trụ quay 1/8 vịng quay Vì lăng trụ quay góc nhỏ hơn, ánh sáng phản xạ từ lăng trụ không quan sát thấy ống thị kính 2.3.6 Phương pháp Bergtrand Năm 1949, Bergtrand thu giá trị xác vận tốc ánh sáng cách dùng tượng Kerr thiết bị có sơ đồ nêu hình 2.16 Chùm sáng có cường độ thay đổi với tần số 8,3.106Hz nhờ ngắt Kerr K lan truyền từ nguồn S đến gương B, sau phản xạ gương này, gương C tụ tiêu tế bào quang điện F Độ nhạy tế bào tự động thay đổi với tần số cường độ chùm tia sáng Hình 2.16: Phương pháp Bergtrand Dịng quang điện trung bình phụ thuộc vào hiệu số pha dao động cường độ sáng dao động tế bào quang điện hiệu số pha phụ thuộc vào đoạn đường ánh sáng, nghĩa phụ thuộc vào vị trí gương B Nếu ứng với vị trí gương, dịng quang điện cực đại hiệu số pha không Nếu đưa gương B xa khỏi nguồn sáng, dịng quang điện trung bình giảm, sau lại đạt giá trị cực đại Nếu độ dịch chuyển gương x ánh sáng đoạn đường 2x khoảng thời gian chu kỳ dao động cường độ Trang 41 Phương pháp Bergtrand có độ xác cao phương pháp sử dụng số phương tiện sơ đồ điện, dùng phương pháp số không để ấn định cực đại cực tiểu dịng quang điện theo số khơng điện kế nhạy Các kết thí nghiệm xác định vận tốc ánh sáng phương pháp khác nêu bảng sau (bảng 2.1): Bảng 2.1: Kết thí nghiệm xác định vận tốc ánh sáng Người nghiên cứu Römer Bradley Fizeau Foucault Cornu (Theo PP Fizeau) Perroten (Theo PP Fizeau) Michelson Michelson Bergtrand (Giá trị đại) Năm thí nghiệm 1676 1727 1849 1862 1786 1902 1902 1926 1949 1958 Trang 42 Vận tốc ánh sáng Km/s 300870 299640 315000 298000 300000 299870 299890 299796 299792,7 299792,5 Sai số cực đại Km/s 2700 750 750 2200 300 50 60 18 1,1 0,4 Chương 3: VẬN DỤNG GIẢI THÍCH THÀNH CƠNG MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG ÁNH SÁNG 3.1 HIỆN TƯỢNG CẦU VỒNG 3.1.1 Mô tả tượng Hình 3.1: Hiện tượng cầu vồng Cầu vồng tượng tán sắc ánh sáng từ Mặt Trời khúc xạ phản xạ qua giọt nước mưa Các màu sắc cầu vồng nằm theo thứ tự đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím Các xạ hồng ngoại tử ngoại nằm vùng ánh sáng nhìn thấy mắt người, nên khơng diện Tùy vào số lần phản xạ mà người ta phân làm cầu vồng bậc 1, bậc Trong cầu vồng bậc rõ (chỉ có lần phản xạ nên lượng sáng mạnh nhất) Thường cầu vồng nhìn thấy cầu vồng bậc Tuy nhiên đơi ta cịn quan sát thêm cầu vồng bậc mà trật tự màu sắc lại ngược lại với cầu vồng bậc cường độ sáng yếu 3.1.2 Cơ sở kiến thức Hiện tượng tán sắc ánh sáng tượng chùm ánh sáng trắng bị tách thành nhiều chùm ánh sáng có màu sắc khác qua mơi trường suốt lăng kính Phản xạ ánh sáng tượng phản xạ toàn tia sáng tới, xảy mặt phân cách hai môi trường suốt Điều kiện để có phản xạ tồn phần: + Ánh sáng truyền từ môi trường tới mơi trường chiết quang + Góc tới lớn góc giới hạn 3.1.3 Giải thích tượng Giải thích tượng dựa phân tích ánh sáng ngang qua lăng kính ánh sáng trắng tổng hợp màu phổ thấy Newton Trang 43 Khi ánh sáng mặt trời chiếu qua nước mưa, phân thành màu đỏ, cam, vàng, xanh , lam, chàm, tím giọt nước mưa hành động lăng kính nhỏ Khi qua lăng kính, ánh sáng trắng bị khúc xạ màu nghiêng theo góc khác ta thấy màu khác trải dài thành giải dạng hình cung Hình 3.2: Giải thích tượng cầu vồng Tia sáng mặt trời biểu diễn mũi tên chiếu đến từ bên trái Khi ánh sáng chiếu vào góc độ, tách nhiều màu sắc lăng kính Ánh sáng hầu hết xuyên qua màng giọt nước Như bề mặt vật chất suốt nào, số ánh sáng xuyên qua, số khác phản chiếu lại tuỳ thuộc góc chiếu sáng bề mặt Màng sau giọt nước mưa mặt cong Các tia sáng chiếu tới mặt cong giới hạn góc cho tia sáng phản xạ lại không xuyên qua màng Tất tia sáng phản xạ quay trở lại mặt đối diện mà chúng chiếu tới, tia sáng màu ló với góc độ Các tia ló tách nhiều màu sắc nhiên pha trộn ánh sáng phản chiếu tất giọt nước khác từ hướng khác dẫn đến tổng hợp ánh sáng trắng Vì bầu trời phía ngồi cầu vồng sáng phía Khi quan sát, ta thấy tia sáng phản chiếu góc giới hạn giọt nước với góc độ góp phần tạo nên cầu vồng 3.2 HIỆN TƯỢNG ẢO ẢNH 3.2.1 Mơ tả tượng Một đồn lữ hành rảo bước mặt sa mạc nóng bỏng Trời chiều, họ mong tới ốc đảo trước đêm buông xuống Bỗng họ thấy từ xa vũng nước lấp lống, in bóng cọ xanh mát Họ bước vội tới, đến nơi, họ ngạc nhiên thất vọng thấy cọ mặt cát khơ, khơng giọt nước Đó tượng ảo ảnh mà đoàn lữ hành gặp sa mạc Trang 44 Hình 3.3: Hiện tượng ảo ảnh 3.2.2 Cơ sở kiến thức Phản xạ ánh sáng tượng phản xạ toàn tia sáng tới, xảy mặt phân cách hai môi trường suốt Điều kiện để có phản xạ tồn phần: + Ánh sáng truyền từ môi trường tới môi trường chiết quang + Góc tới lớn góc giới hạn 3.2.3 Giải thích tượng Trong sa mạc, vào cuối ngày im gió, lớp khơng khí gần mặt cát có nhiệt độ cao, nhận nhiệt tỏa từ mặt cát nóng Nhiệt độ cao chiết suất lớp khí nhỏ Do đó, lên cao, chiết suất khơng khí tăng Ta tưởng tượng chia khơng khí bề mặt sa mạc thàh nhiều lớp mỏng, chiết suất lớp tăng dần lên cao Xét tia sáng xiên xuống từ điểm A, từ lớp khí (1) xuống lớp khí (2), góc khúc xạ lớn góc tới (vì n2 < n1) Cứ vậy, tia sáng bị gãy khúc hình 3.4 Khi từ lớp khí xuống lớp khí Khi tia sáng xuống thấp lớp khí có góc tới lớn góc giới hạn igh, tia sáng bị phản xạ tồn phần, hắt lên Do ta đường gãy khúc liên tiếp từ A tới mắt, giả sử điểm O Khi bề dày lớp khơng khí vơ nhỏ đường gãy khúc trở thành đường cong đặn xuống từ A lên tới mắt O Tia sáng tới măt dường xuất phát từ điểm A’ đối xứng với A qua mặt đất Hình 3.4: Đường tia sáng qua lớp khơng khí sa mạc Với đồn lữ hành trên, họ nhìn thấy đỉnh A cọ tia sáng trực tiếp từ đỉnh tới mắt nhìn thấy đỉnh A’ tia sáng bị phản xạ tồn phần giải thích trên, giống họ nhìn thấy cọ in bóng mặt nước Khi đường nhựa buổi trưa hè, ta thường thấy xa xa phía trước, mặt đường có vũng nước; lại gần thấy mặt đường khô Đây tượng ảo ảnh tương tự tượng Trường hợp ngược lại, lên cao chiết suất không khí giảm, đơi xảy vùng nước rộng, đường tia sáng từ vật tới mắt người quan sát bị uốn cong ngược lại với trường hợp trên, nên người quan sát thấy ảnh tàu bầu trời (Hình 3.5) Trang 45 Hình 3.5 Hình 3.6: Thành phố ảo biển 3.3 HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ ÁNH SÁNG 3.3.1 Mô tả tượng Hình 3.7: Sự phản xạ từ mặt nước Sự phản xạ ánh sáng (và dạng khác xạ điện từ) xảy sóng chạm phải bề mặt ranh giới khác không hấp thụ lượng xạ làm bật sóng khỏi bề mặt Ví dụ phản xạ ánh sáng đơn giản bề mặt hồ nước phẳng lặng, ánh sáng tới bị phản xạ theo kiểu có trật tự, tạo ảnh rõ ràng quang cảnh xung quanh hồ Ném đá xuống hồ (xem hình 3.7), nước bị nhiễu loạn hình thành sóng, làm phá vỡ phản xạ làm tán xạ tia sáng phản xạ theo hướng 3.3.2 Cơ sở kiến thức Phản xạ ánh sáng tượng phản xạ toàn tia sáng tới, xảy mặt phân cách hai môi trường suốt Điều kiện để có phản xạ tồn phần: + Ánh sáng truyền từ môi trường tới mơi trường chiết quang + Góc tới lớn góc giới hạn 3.3.3 Giải thích tượng Một số lời giải thích sớm cho phản xạ ánh sáng xuất phát từ nhà toán học Hy Lạp cổ đại Euclid, người dẫn loạt thí nghiệm vào khoảng năm 300 trước Trang 46 Cơng ngun, có hiểu biết tốt cách ánh sáng bị phản xạ Tuy nhiên, phải thiên niên kỉ kỉ nhà khoa học người Arab Alhazen đề định luật mơ tả xác điều xảy với tia sáng chạm phải bề mặt phẳng bật trở lại vào khơng gian Sóng ánh sáng đến gọi sóng tới, sóng bật khỏi bề mặt gọi sóng phản xạ Ánh sáng trắng khả kiến có hướng đến bề mặt gương góc (tới) bị phản xạ trở lại vào không gian mặt gương góc khác (góc phản xạ) với góc tới, biểu diễn hình 3.8 cho hoạt động chùm tia sáng phát từ đèn flash tác dụng lên bề mặt gương phẳng, nhẵn Như vậy, góc tới với góc phản xạ ánh sáng khả kiến bước sóng khác thuộc phổ xạ điện từ Ý tưởng thường gọi định luật phản xạ Điều quan trọng cần lưu ý ánh sáng không tách thành màu thành phần nó khơng bị “bẻ cong” bị khúc xạ, bước sóng bị phản xạ góc Bề mặt phản xạ ánh sáng tốt phải nhẵn, ví dụ gương thủy tinh mặt kim loại láng bóng, tất bề mặt phản xạ ánh sáng mức độ Hình 3.8: Giải thích phản xạ ánh sáng Do ánh sáng hành xử số kiểu giống sóng số kiểu khác lại giống hạt, nên vài lí thuyết phản xạ ánh sáng độc lập đời Theo thuyết sóng, sóng ánh sáng trải từ nguồn phát theo hướng, va chạm lên gương, bị phản xạ góc xác định góc mà ánh sáng tới Quá trình phản xạ làm đảo ngược sóng sau trước, lí người ta lại nhìn thấy ảnh lộn ngược Hình dạng sóng ánh sáng phụ thuộc vào kích thước nguồn sáng khoảng cách mà ánh sáng truyền để chạm tới gương Mặt sóng phát từ nguồn gần gương bị cong nhiều, mặt sóng phát từ nguồn xa gần thẳng, nhân tố ảnh hưởng tới góc phản xạ Theo thuyết hạt, khác biệt với ý tưởng sóng vài chi tiết quan trọng, ánh sáng đến gương dạng dòng hạt nhỏ xíu, gọi photon, chúng bật khỏi bề mặt Trang 47 gương chạm phải Vì hạt nhỏ, chúng truyền gần (hầu liên tục) nảy trở lại từ điểm khác nhau, nên trật tự chúng bị đảo ngược lại, tạo ảnh gương Tuy nhiên, ánh sáng sóng hạt kết phản xạ Ánh sáng phản xạ tạo ảnh gương Lượng ánh sáng bị phản xạ vật, cách thức bị phản xạ, phụ thuộc nhiều vào mức độ nhẵn kết cấu bề mặt vật Khi khiếm khuyết bề mặt nhỏ bước sóng ánh sáng tới (như trường hợp gương), tất ánh sáng bị phản xạ giống Tuy nhiên, giới thực, đa số vật có bề mặt gồ ghề biểu phản xạ khuếch tán, với ánh sáng tới bị phản xạ theo hướng Nhiều vật mà nhìn thấy ngẫu nhiên sống hàng ngày (con người, xe hơi, nhà cửa, động vật, cối, ) tự chúng không phát ánh sáng khả kiến mà phản xạ ánh sáng Mặt Trời tự nhiên ánh sáng nhân tạo tới chúng Thí dụ, táo trơng có màu đỏ chói có bề mặt tương đối nhẵn phản xạ ánh sáng đỏ hấp thụ bước sóng khơng phải màu đỏ (như màu xanh cây, xanh dương, vàng) ánh sáng Sự phản xạ ánh sáng phân loại thơ thành hai loại phản xạ Sự phản xạ phản chiếu định nghĩa ánh sáng phản xạ từ bề mặt nhẵn mộc góc xác định, cịn phản xạ khuếch tán tạo bề mặt gồ ghề có xu hướng phản xạ ánh sáng theo hướng Trong môi trường sống hàng ngày chúng ta, phản xạ khuếch tán xảy nhiều so với phản xạ phản chiếu Trang 48 Chương 4: VẬN DỤNG VÀO CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ THPT Hoạt động giáo dục tuyên truyền nhằm nâng cao nhận thức học sinh tất vấn đề đời sống Từ năm học 2008 – 2009, Bộ Giáo Dục Đào Tạo phát động phong trào “ Xây dựng trường học thân thiện, học sinh tích cực”, dạy học ln phải trọng tới chủ động, tích cực sáng tạo học sinh tiết học Các nội dung kiến thức lồng ghép thêm vào giảng thực tất môn học để gây hứng thú học tập cho học sinh, môn thuộc ban KHTN Tốn, Hố học, Vật Lí, Sinh học môn xưa xem nguyên tắc khô khan Đối với riêng môn Vật Lí mơn học có nhiều nội dung kiến thức xây dựng từ thực tiễn có nhiều ứng dụng đời sống việc lồng ghép kiến thức có đề tài vào giảng khơng gây hứng thú học tập cho học sinh mà giúp học sinh vận dụng kiến thức học vào đời sống hàng ngày giúp em trang bị thêm kiến thức tốt hơn, nhớ lâu em khơng cịn ngỡ ngàng gặp phải kiến thức bậc học cao Như dạy học giáo viên dạy học sinh kiến thức mà giúp học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn em gặp phải Điều giúp hiệu công tác dạy học nâng cao rõ rệt Giáo viên lồng ghép nội dung liên quan đến lịch sử nghiên cứu ánh sáng kiến thức liên quan vào chương trình Phổ thông cách: lồng ghép nội dung trực tiếp vào giáo án, trình dạy học lớp giáo viên đề cập nhắc sơ lược phần kiến thức có liên quan Đặc biệt nội dung mà giáo viên cần lồng ghép không chiếm nhiều thời gian tiết học Các kiến thức lồng ghép mang tính giới thiệu thơng tin đến em nhằm tạo cho em có hứng thú tò mò em tiết học 4.1 SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ LỚP 11 4.1.1 Chương VI: “Khúc xạ ánh sáng” Lý thuyết sóng ánh sáng, Christiaan Huygens (1629 – 1695) đưa ra, cho dòng ánh sáng lan truyền sóng Lý thuyết giải thích nhiều tượng mang tính chất sóng ánh sáng giao thoa, nhiễu xạ, đồng thời giải thích tốt tượng khúc xạ phản xạ René Descartes (1596 -1650) nhà triết học, toán học, vật lý học người Pháp Mà sau “lý thuyết sóng ánh sáng” trở thành phương tiện để nhà vật lí người Đức phát triển thành “lưỡng tính sóng hạt” ánh sáng Ở chương tìm hiểu hai tượng khúc xạ ánh sáng phản xạ tồn phần Vì nên vận dụng vào thục tiễn cho học sinh giải thích số tượng thực tế mà em quan sát sống Chẳng hạn như: tượng cầu vồng hay thìa để ly nước ta lại thấy thìa dường bị gãy khúc,… Từ làm cho em hứng thú kích thích tìm tịi, khám phá thực tế em 4.1.2 Chương VII: “Mắt Các dụng cụ quang học” Đây chương vận dụng kiến thức quang học mà ta học vào thực tế, mà cụ thể dụng cụ quang học, người ta dựa vào kiến thức để chế tạo nên dụng cụ dụng cụ vận dụng nào, dựa kiến thức để ta sử dụng nó? Đó câu hỏi giúp tăng tính tị mị học sinh, làm cho học sinh cảm thấy hăng say học giúp cho học sinh dễ nắm kiến thức Trang 49 Trong chương giúp học sinh tìm hiểu dụng cụ quang học như: lăng kính, thấu kính mỏng, kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn Do đó, nên giới thiệu cho học sinh biết trình nghiên cứu nhà khoa học từ thời xa xưa, lăng kính khám phá ra? Hay giới thiệu hình ảnh lịch sử xuất kính lúp, kính hiển vi từ thời sơ khai Như vừa tạo cho lớp khơng khí sơi tập trung học sinh kiến thức khơng có sách giáo khoa 4.2 SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ LỚP 12 4.2.1 Chương V: “Sóng ánh sáng” Lý thuyết sóng ánh sáng, Christiaan Huygens (1629 – 1695) đưa ra, cho dòng ánh sáng lan truyền sóng Lý thuyết giải thích nhiều tượng mang tính chất sóng ánh sáng giao thoa, nhiễu xạ, đồng thời giải thích tốt tượng khúc xạ phản xạ Cịn theo quan điểm Einstein ánh sáng có tính chất sóng hạt, người ta gọi “lưỡng tính sóng - hạt ánh sáng”:“Trong tượng quang học ánh sáng thường thể hai tính chất Khi tính chất sóng thể rõ chất hạt bị mờ nhạt, ngược lại” Trong chương tìm hiểu tượng ánh sáng như: tán sắc ánh sáng, tượng giao thoa, số tia sáng đặc biệt tia hồng ngoại, tử ngoại, tia X Do vận dụng kết có để giải thích cho học sinh hiểu tượng Đồng thời nên giới thiệu sơ lược cho học sinh biết nhà vật lý học Newton cho học sinh biết nói đến thí nghiệm tán sắc ánh sáng Newton đầu chương Trang 50 Phần KẾT LUẬN Qua nghiên cứu thực đề tài , nhận thấy đạt số kết sau: Hiểu rõ đươc khái niệm liên quan đến ánh sáng quang học, đồng thời biết rõ tiểu sử thành công, cống hiến nhà Vật lý học vĩ đại Đã tìm hiểu những tượng thực tế mà thấy ngày, tưởng tượng tự nhiên, điều hiển nhiên xảy kết kiến thức vật lý học Quá trình nghiên cứu nhà khoa học từ thời tiền sử trước kỷ XX đạt nhiều thành tựu quan trọng, q trình nghiên cứu đầy khó khăn Chính kiến thức, thành tựu làm tảng quan trọng cho khám phá, nghiên cứu sau này, tiền đề để người tiếp tục phát triển lĩnh vực quang học Từ kiến thức tảng nghiên cứu vận dụng vào giải thích thành công nhiều tượng từ thực tế quan sát Từ hệ thống kiến thức đề tài, vận dụng vào giảng dạy lồng ghép chương trình Vật lí bậc học Trung học phổ thông Đối với quan niệm ánh sáng, học sinh tiếp cận kiến thức chương trình vật lí lớp 11, với khéo léo người giáo viên dẫn dắt học sinh ngược lại lịch sử để hiểu trình nghiên cứu người lúc trước sau vận dụng vào thực tế giúp cho học sinh dễ dàng khắc sâu kiến thức Việc giảng dạy lồng ghép trở thành cách làm hữu hiệu phổ biến Vấn đề người giáo viên sử dụng nội dung lồng ghép nào, mức độ nghệ thuật lồng ghép để phát huy tính tích cực học tập lòng say mê khoa học điều mà giáo viên ln phấn đấu cố gắng hồn thành mục tiêu giáo dục nhằm tạo người có ích cho xã hội Trang 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Khanh Giáo Trình Quang học Khoa Sư Phạm Đại Học Cần Thơ Năm 2000 Nguyễn Trần Trác, Diệp Ngọc Anh Giáo Trình Quang Học Khoa Vật Lý Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh Năm 2004 N.I Kariakin, K.N Bưxtrov, P.X Kirêev Sách Tra Cứu Tóm Tắt Về Vật Lý NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Năm 2004 4.Trịnh Xuân Thuận (Phạm Văn Thiều - Ngô Vũ dịch) Những Con Đường Của Ánh Sáng – Vật Lý Siêu Hình Học Của Ánh Sáng Và Bóng Tối NXB Trẻ - TP.HCM Năm 2007 Trần Nghiêm Lịch Sử Quang Học Dịch từ http://micro.magnet.fsu.edu/ Website: http://www.Violet.vn Website: http://www.hdu.edu.vn Website: http://www.thainguyen.edu.vn Website: http://www.vi.wikipedia.org 10 Website: http://www.thuvienvatly.com 11 Website: http://www.360.thuvienvatly.com 12 Website: http://tusach.thuvienkhoahoc.com 13 Website: http://tailieuvatly.com 14 Website: http://tailieu.vn 15 Website: http://idoc.vn Trang 52 ... LÝ HỌC TRƯỚC THẾ KỶ XX 2.1 MỘT VÀI QUAN ĐIỂM VỀ ÁNH SÁNG TRƯỚC THẾ KỶ XX 2.1.1 Huygens (1629 – 1695 ) : Cha đẻ lý thuyết sóng ánh sáng Theo Huygens, sáng bắt nguồn từ dịch chuyển hạt vật sáng tới... "Ánh sáng nóng" ánh sáng có bước sóng nằm gần vùng đỏ Ánh sáng có quang phổ trải từ đỏ đến tím ánh sáng trắng; cịn ánh sáng có bước sóng tập trung vùng quang phổ hẹp gọi "ánh sáng đơn sắc" Ánh. .. tượng khám phá, nghiên cứu việc vận dụng kiến thức học vào thực tế cho hợp lý? Chính em chọn đề tài ? ?Lịch sử nghiên cứu ánh sáng trước kỷ XX? ?? để giúp em có hiểu biết đắn tự nhiên Ánh sáng người bạn