Tiến trình phát triển nhận thức của con người về bản chất ánh sáng luận văn thạc sỹ vật lý

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH -*** - TRẦN THỊ THU THỦY TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN NHẬN THỨC CỦA CON NGƯỜI VỀ BẢN CHẤT ÁNH SÁNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH QUANG HỌC VINH, 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH -*** - TRẦN THỊ THU THỦY TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN NHẬN THỨC CỦA CON NGƯỜI VỀ BẢN CHẤT ÁNH SÁNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH QUANG HỌC Mã số:60 44 01 09 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HUY CÔNG VINH, 2012 Ánh sáng “ điều kỳ diệu quanh ta” Nguyễn Huy Công (1) , Trần Thị Thu Thuỷ (2) Thế giới người bắt đầu ánh sáng, tình yêu thương nảy sinh từ giới Phải ánh sáng người thể thống ánh sáng tạo sống người cho ánh sáng câu trả lời “nó ai?” Ánh sáng nguồn sống Nó cho phép tri giác hiểu giới, tiến hóa giới, tương tác với giới, chinh phục vùng đất, đại dương không gian Ánh sáng giúp ta đánh giá vẻ đẹp, lộng lẫy hài hòa vũ trụ quanh ta Và ánh sáng cho người niềm tin hi vọng, khởi đầu mẻ, trái tim tràn đầy yêu thương ngày mai tươi sáng Hãy yêu sống ngày ta không nhìn thấy ánh sáng (1)Trường Đại học Điện lực (2)Học viên chuyên ngành quang học Khoá 18, Đại học Vinh LỜI CÁM ƠN Khoá luận tốt nghiệp kết nghiên cứu nhiều tháng nỗ lực thân em hướng dẫn, giúp đỡ nhiều người Qua khoá luận cho phép em bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Huy Công tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành khoá luận tốt nghiệp Em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy đào tạo cho em không kiến thức chuyên môn mà kỹ sống, học tập làm việc Khoá luận lời cảm ơn tới người thân em - người bên cạnh quan tâm em giúp đỡ em hoàn thành khoá luận VINH, 15/07/2012 Học viên Trần Thị Thu Thủy MỤC LỤC Trang Trang giới thiệu Lời cảm ơn Mục lục Danh mục hình vẽ, đồ thị Danh mục ký hiệu MỞ ĐẦU Chương 1: LƯỢ C SỬ HÌNH THÀNH CÁC QUAN ĐIỂ M VỀ BẢ N CHẤ T ÁNH SÁNG 1.1 Ánh sáng mắt người cổ trung đại 1.2 Quan điểm chất ánh sáng kỷ XVII đến XIX 1.2.1 Thế kỉ XVII- XVIII 1.2.1.1 Ánh sáng sóng Huygens 1.2.1.2 Ánh sáng hạt Newton 1.2.1.3 Sự hồi sinh thuyết sóng ánh sáng 1.2.2 Thế kỉ XIX 1.2.2.1 Giao thoa ánh sáng 1.2.2.2 Sự phân cực ánh sáng 1.2.2.3 Lý thuyết điện từ 1.3.2.4 Lý thuyết điện tử Kết luận chương 10 Chương2: 28 NHỮNG THÀNH TỰU KHOA HỌC TRONG THẾ KỶ XX VỀ ÁNH SÁNG 2.1 Lý thuyết lượng tử lượng 2.2 Lý thuyết lượng tử ánh sáng 10 13 13 13 16 19 20 20 23 24 26 27 28 32 2.3 Bản chất lưỡng tính sóng, hạt ánh sáng 2.4 Lý thuyết lượng tử trường ánh sáng Kết luận chương Chương 3: MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA LASER TRONG ĐỜI SỐNG 3.1 Nguyên lý khuếch đại ánh sáng 3.2 Cơ chế tạo nghịch đảo nồng độ laser rắn 3.3 Sơ lược lịch sử phát triển laser 3.4 Một số ứng dụng laser đời sống 3.4.1 Sử dụng Laser thông tin liên lạc, điều 36 37 39 40 40 42 46 49 49 khiển 3.4.2 Sử dụng Laser công nghiệp, khí 3.4.3 Sử dụng Laser đo lường tiêu chuẩn 3.4.4 Sử dụng Laser y học 3.4.5 Sử dụng Laser thiên văn, khí tượng 3.4.6 Sử dụng Laser nghiên cứu vũ trụ Kết luận chương 55 57 58 60 60 60 61 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Chương I: 14 Hình 1.1: Ánh sáng sóng Hình 1.2: Sự phản xạ sóng ánh sáng Hình 1.3: Sự khúc xạ sóng ánh sáng Hình 1.4: Sự phản xạ hạt ánh sáng Hình 1.5: Sự khúc xạ ánh sáng Hình 1.6: Thí nghiệm hai khe Young Hình 1.7: Hạt sóng qua kính phân cực đặt vuông góc Hình 1.8: Sự truyền sóng điện từ 14 15 15 17 17 21 22 25 Chương II: Hình 2.1: Phân bố Planck W (ω) 29 29 33 34 Hình 2.2: Thí nghiệm hiệu ứng quang điện Hình 2.3 Hình ảnh vân giao thoa Chương III: Hình 3.1: Cơ chế khuếch đại ánh sáng Hình 3.2: Laser thể rắn hồng ngọc Hình 3.3: Vệ tinh SPOT quỹ đạo cách trái đất 832 km Hình 3.4: Hình ảnh minh họa tiểu hành tinh đâm vào trái đất Hình 3.5: Tiểu hành tinh Apophis nhằm hướng Trái Đất (Ảnh minh họa từ internet) Hình 3.6: Ảnh minh họa phi hành gia dùng chất nổ phá hủy tiểu hành tinh Hình 3.7: Dùng laser để hàn vật liệu với độ xác cao Hình 3.8: Laser cường độ mạnh dùng vật liệu nhanh xác 41 41 47 50 51 52 54 55 55 Hình 3.9: Ứng dụng laser phép đo khoảng cách Đồ thị tổng quan tiến trình phát triển ánh sáng 57 61 BẢNG CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT E( W): lượng ánh sáng −34 h: số Planck, ( h = 6,626.10 J s ) c: vận tốc ánh sáng chân không ν : tần số sóng điện từ k: số Boltzmann, k = 1,38(24).10-23 J/K = 8,617(15).10-5 eV/K T: nhiệt độ tuyệt đối ( K ) ε : độ điện thẩm chân không ε : số điện môi µ : độ từ thẩm chân không µ : độ từ thẩm môi trường n : chiết suất môi trường λ : bước sóng ánh sáng σ : độ dẫn điện I: cường độ ánh sáng truyền qua môi trường hoạt I0: Cường độ ánh sáng chân không G : độ phẩm chất môi trường hoạt G h : hệ số mát môi trường hoạt MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Như biết, ánh sáng đối tượng mà người tiếp xúc mở mắt chào đời đối tượng tiếp xúc cuối người vĩnh biệt giới để cõi vĩnh Người bạn ánh sáng mang đến sống song hành với sống hàng ngày sinh từ đâu? Bản chất ánh sáng nào? Có câu hỏi thắc mắc mà người đặt cho ánh sáng Tuy ánh sáng loài người say mê nghiên cứu, dường người bạn lại thích chơi trò “đánh đố” Gần gũi với người đến vậy, việc hiểu chất thực “người bạn” cách thức mô tả vấn đề khoa học hóc búa phức tạp Hết hệ sang hệ khác, hết kỷ sang kỷ kia, người miệt mài tìm tòi chất Có giai đoạn tưởng chừng tìm ra, “gợi ý” chất ánh sáng lại xuất người lại tiếp tục kiếm tìm Có nhà khoa học định nghĩa cách độc đáo: “Ánh sáng chỗ tối khoa học” Vì việc tìm hiểu trình bày cách tổng quan, đầy đủ tiến trình phát triển lý thuyết ánh sáng, theo suy nghĩ, việc làm thiết thực có ý nghĩa, giúp có dịp nắm bắt cách toàn diện ánh sáng, đồng thời biết nâng niu trân trọng thành tựu, phát kiến vĩ đại nhà vật lý từ trước Đó nhà khoa học miệt mài làm việc có kiến thức quý báu ánh sáng làm sở để phát nhiều hiệu ứng mới, phái minh thành tựu khoa học Với lý trên, chọn đề tài: TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN NHẬN THỨC CỦA CON NGƯỜI VỀ BẢN CHẤT ÁNH SÁNG Điều có ý nghĩa việc tạo nên niềm đam mê học tập nghiên cứu, tìm hiểu ánh sáng hệ trẻ tương lai đất nước Vấn đề chất ánh sáng chỗ tối Khoa học làm rõ, giúp cho nhân loại hiểu chất thực ánh sáng tiến bước xa đường chinh phục ánh sáng Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo Phụ lục, Luận văn gồm 03 chương nội dung: • Chương nói lược sử hình thành quan điểm chất ánh sáng • Chương trình bày thành tựu khoa học kỷ 20 ánh sáng • Chương 3, trình bày ứng dụng thiết bị có sử dụng ánh sáng - laser MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Xây dựng hệ thống kiến thức đầy đủ, logic, khoa học chất ánh sáng Đồng thời cung cấp cho độc giả hệ thống kiến thức phục vụ cho công việc học tập, nghiên cứu cho công việc giảng dạy sau ánh sáng ĐỐI TƯỢNGVÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU a Các quan điểm chất ánh sáng -Sự đời quan điểm nào? -Nội dung quan điểm b Các lý thuyết chất ánh sáng c Sử dụng Laser đời sống -Sử dụng Laser thông tin liên lạc, điều khiển -Sử dụng Laser công nghiệp, -Sử dụng Laser đo lường tiêu chuẩn -Sử dụng Laser y học -Sử dụng Laser thiên văn, khí tượng -Sử dụng Laser nghiên cứu vũ trụ 3.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU -Từ lúc văn minh loài người bắt đầu xuất -Tập trung nghiên cứu quan điểm, thuyết có tính chất tảng phát triển Khoa học nói riêng Vật lý nói chung 10 chi tiết máy siêu nhỏ Tia laser làm nên “mũi dao khắc”, khắc khoét đủ hình dáng lên ống thép nhà máy hoá chất, bồn chứa, ống dẫn dầu-khí, để cưa cắt thép hợp kim dầy (tới 20 mm) phục vụ công nghệ đóng tàu biển Ngoài ra, để phá tàu niên hạn, xe quân lý đưa vào lò luyện thép, phải dùng laser hoá học công suất tới 100 KW làm Hoặc để chạm khắc lên vật liệu khác giấy carton, nhựa, gỗ laser áp dụng để hàn đủ thứ kim loại (từ kim loại mềm đến kim loại cứng mà ta gặp) * Để phục vụ cho công nghiệp nghiên cứu khoa học, người Nga sớm xây dựng máy phát laser vùng ngoại ô Matxcơva với công suất bước đầu MW Để khởi động máy phát này, người ta phải cắt điện phạm vi rộng lớn quanh vùng Nhưng người Đức lại có cách nhìn thực dụng hơn, họ sớm thiết lập nhiều công ty cung cấp công nghệ laser, nhờ chiếm đến 40% thị phần mặt hàng thị trường giới, hàng năm sản xuất tới 600 máy laser đáp ứng nhu cầu công nghiệp nội địa theo đơn đặt hàng nhiều nước Đặc biệt, có máy gia công sử dụng công nghệ laser thích hợp cho doanh nghiệp vừa nhỏ Những hãng ô-tô tiếng BMW Peugeot dùng laser vào rôbốt để đảm trách công đoạn: lắp ráp, hàn, sơn thao tác rô bốt trở nên xác, nhanh tiện lợi Để phục vụ cho công trình công nghiệp nhà máy điện, khu vực nhạy cảm, hệ thống viễn thông, người Pháp thiết lập hệ thống thu lôi laser Saint Privat - d’Allier Đó vùng thường xảy dông - sét mùa hè Hệ thống hợp thành “hàng rào” bảo vệ Những chùm tia laser chiếu thẳng vào lúc khởi đầu tia chớp có tác dụng ống máng để dồn sét vào nơi người định sẵn * Trong lĩnh vực công nghiệp nhẹ thương mại, laser ứng dụng vào công đoạn cắt vải đạt độ xác cao, rà soát mã số sản phẩm công nghiệp, báo giá mặt hàng cho người thu ngân lưu giữ vào máy, phát tiền giả, in bao bì sản phẩm, đánh dấu sợi cáp nhỏ công nghiệp điện tử, hay vẽ đường nét (theo thiết kế) lên vi mạch 3.4.3 Sử dụng Laser đo lường tiêu chuẩn Tia laser có độ ổn định tần số trở thành thước đo chiều dài chuẩn Các xạ laser Cd để làm tần số chuẩn, xạ laser He - Ne để đo tốc độ ánh sang[4] 58 Hình 3.9: Ứng dụng Laser phép đo khoảng cách 3.4.4 Sử dụng Laser y: Người ta sớm dùng laser dao mổ, kết hợp với nội soi nên tăng thêm xác điều trị phẫu thuật u bướu lành tính ác tính nội tạng bệnh nhân laser kết nối với máy tính phẫu thuật mắt, phẫu thuật thần kinh, tai mũi họng, khai thông mạch máu bị tắc xác hiệu Có thể dùng tia laser để đốt vết sắc tố da, tẩy vết săm, tẩy mụn [6] 59 3.4.4.1 Trong chẩn đoán: Có nhiều thiết bị chẩn đoán sử dụng laser : - Máy Dopler Laser thăm dò, đo dòng máu thể - Máy chụp cắt lớp laser - Các máy dò tìm, đo đạc, dẫn đường chẩn đoán 3.4.4.2 Trong điều trị: Ứng dụng laser điều trị phong phú: - Da liễu : tẩy xóa u, mụn, đốm sắc tố nốt ruồi tàn nhang, bớt bẩm sinh vv… - Nhãn khoa: nhiều ứng dụng điều trị hàn gắn tổn thương võng mạc, điều trị tổn thương giác mạc, phẩu thuật sửa chữa tật khúc xạ mắt phẩu thuật điều trị bệnh lý khác mắt - Hệ thống tiêu hóa: Tán sỏi ống mật chủ, thủ thuật ngoại khoa điều trị khối u đường tiêu hóa, tạo hình thực quản, việc hàn gắn tổn thương mạch máu nội tạng trường hợp ung thư, viêm loét đường tiêu hóa, vv… - Sản phụ khoa: Điều trị tổn thương bệnh lý cổ tử cung để tránh nguy ung thư hóa - Tai – Mũi – Họng: Điều trị tổn thương dây êm, bệnh lý tổn thương vùng họng hầu - Thần kinh: Điều trị tổn thương dạng u hệ thống thần kinh - Hô hấp: Điều trị khối u phổi, tổn thương bệnh lý u, hàn gắn tổn thương khí quản đặt ống nội khí quản gây mê hay thủ thuật mở khí quản cấp cứu - Tim mạch: Phá hủy mảng xơ vữa thành động mạch 3.4.4.3 Dao mổ laser: Người ta sử dụng laser nhiệt để phẫu thuật dao mổ tia sáng laser Điển hình dao mổ laser CO Khi chiếu tia laser, tổ chức thể nơi tia qua bay nhanh tạo nên đường cắt sắt dao Do tác dụng nhiệt, hai bên đường cắt sẽ hình thành cột hàng rào sinh học bảo vệ vết mổ nên vết mổ vô trùng không bị chảy máu.Vì chùm tia laser CO2 không nhìn thấy nên máy phát laser phải gắn thêm laser He –Ne công suất 1-2 MW phát tia màu đỏ dẫn đường 60 Những ưu điểm dao mổ laser: Độ vô khuẩn cao laser tạo nhiệt độ cao đường rạch tiếp xúc dụng cụ thể - Laser CO2 có khả vùa rạch đường mổ vửa cầm máu - Tạo hàng rào sinh học bảo vệ chung quanh đường rạch - Ít gây tổn thương cho tổ chức lân cận vết mổ - Thời gian mổ ngắn - Săn sóc hậu phẩu thuận lợi - Áp dụng thuận lợi trường hợp mà dao mổ thường hiệu Đặc biệt, dao mổ laser sử dụng để phẩu thuật phận sâu thể mà không làm tổn thương phần thể qua Nó tác dụng chọn lọc phần mô tổ chức định sẵn Như phẩu thuật tổn thương, khối u sọ não, tủy sống, phẩu thuật mắt vv… 3.4.4.4 Tác dụng kích thích sinh học: Có nhiều loại laser công suất thấp sử dụng để khai thác khả kích thích trình sinh học Nhiều công trình nghiên cứu thực tế ứng dụng lâm sàng cho thấy hiệu ứng kích thích sinh học chiếu laser có nhiều ứng dụng mang lại hiệu cao công việc phòng bệnh chữa bệnh, trì sức khỏe người * Chiếu điều trị vết thương: + Sát trùng vết thương + Tiêu hủy tế bào mô chết + Tăng cường chống viêm, giảm đau + Tăng sinh mô lành + Kích thích tổ chức hạt vết thương phát triển nhanh + Thúc đẩy nhanh trình lành sẹo hồi phục chức * Chiếu kích thích tổ chức lành: + Để hồi phục tăng cường sức khỏe + Để trì tăng cường hoạt động sinh lý bình thường quan thể + Điều chỉnh rối loạn tăng cường hoạt động hệ tim mạch + Duy trì chức bình thường hoạt động tâm thần kinh + Châm cứu laser + Tăng lưu lượng máu đến vùng chiếu 61 3.4.5 Sử dụng Laser thiên văn, khí tượng: Dùng tia laser đo nồng độ hạt nước đám mây để dự đoán thời tiết Bằng cách thả bóng thám không trước đây, việc xác định thời tiết thường lâu tốn 3.4.6 Sử dụng Laser nghiên cứu vũ trụ: Tia laser sử dụng rộng rãi nghiên cứu vũ trụ, ví dụ như: - Tia laser sử dụng để xác định vị trí vật thể vũ trụ - Theo dõi tàu vũ trụ liên lạc với chúng - Điều khiển tàu vũ trụ KẾT LUẬN CHƯƠNG III "Thuyết Lượng tử" làm cách mạng vĩ đại bao quát hiểu biết người giới nguyên tử, gây ảnh hưởng sâu sắc toàn diện triệt để lên nhiều ngành khoa học khác, làm thay đổi mặt công nghiệp giới giới quan người Từ nhiều thập niên qua, thuyết Lượng tử âm thầm vào phong phú hóa sống đời thường người Xung quanh ta có mặt ứng dụng thuyết lượng tử chẳng hạn công nghệ laser; y học (chuẩn đoán điều trị bệnh, săn sóc thẩm mỹ…), đo đạc khoảng cách cực lớn, ngành thiên văn (đo khoảng cách từ trái đất đến hành tinh khoảng cách hành tinh vũ trụ…), thiết lập dẫn đường loại bom, tên lửa dẫn đường laser, thông tin liên lạc, điều khiển, công nghiệp, khí: hàn cắt kim loại…,cả thiên văn, khí tượng… KẾT LUẬN LUẬN VĂN Việc nhận thức chất ánh sáng vô quan trọng bí ẩn ánh sáng dần mở Với kết luận ch ất “Lưỡng tính sóng hạt ánh sáng” Vật lý học đại tựa hai cột trụ kiên cố thuyết lượng tử Max Planck thuyết tương đối Albert Einstein."Thuyết Lượng tử" làm cách mạng vĩ đại bao quát hiểu biết người giới nguyên tử, gây ảnh hưởng sâu sắc toàn diện triệt để lên nhiều ngành khoa học khác, làm thay đổi 62 mặt công nghiệp giới giới quan người Từ nhiều thập niên qua, thuyết Lượng tử âm thầm vào phong phú hóa sống đời thường người… Quá trình hình thành quan điểm chất ánh sáng tóm tắt hình sau đây: Đồ thị tổng quan tiến trình phát triển ánh sáng Qua biểu đồ phát triển quan điểm chất ánh sáng, ta thấy rõ trình phát triển theo quy luật phát triển vật lí học, trình tiến hóa từ thấp đến cao, trải qua giai đoạn biến đổi cách mạng xen kẽ với trình tiến hóa yên tĩnh Quá trình học tập sáng tạo học sinh Kiến thức phải xây dựng từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp, từ chất đến chất Không thể nóng vội ý chí đưa kiến thức cách ạt vào chất việc Như học sinh hiểu trình chất vật, tượng vật lý Không trình học tập học sinh trình tiến hóa 63 từ thấp đến cao có giai đoạn em bùng nổ tư duy, lực sáng tạo phát triển toàn diện, nhiên có giai đoạn em phát triển êm đềm, giáo viên không nên nóng vội, vội vàng ép em sáng tạo, vội vàng bắt ép em phải thật phát triển Giáo viên nên có phương pháp sư phạm hợp lý, giúp cho học sinh từ từ vượt qua giai đoạn Đặc biệt giai đoạn để em ôn lại kiến thức cố kiến thức em nhận thức trình bùng nổ tư giai đoạn trước Đây giai đoạn quan trọng trình nhận thức em Đây giai đoạn củng cố xem xét lại nội dung kiến thức cũ chuẩn bị tiền đề sở vật chất cho giai đoạn phát triển mặt tư em Do người giáo viên phải có biện pháp để giúp em giai đoạn này, để em củng cố kiến thức học, tạo tiền đề cho bước nhảy vọt tư giai đoạn Nhìn vào đồ thị nhận thấy trình đến tảng kiến thức xuất phát từ tảng kiến thức cũ Kiến thức cũ không kiến thức ngành khoa học mà kiến thức rút từ ngành khoa học khác Do trình giảng dạy, người giáo viên không xem nhẹ phần nào, không xem phần không thi Đại Học, hay không thi Tốt Nghiệp dạy qua loa Sự phát triển bền vững phát triển hài hòa tất mặt học sinh: kiến thức tự nhiên xã hội, thể lực Cùng với kế hoạch giảng dạy khoa học xuyên suốt liên tục trình dạy học Đối với quan niệm chất ánh sáng, học sinh tiếp cận kiến thức chương trình vật lí lớp 12, cụ thể chương VI chương VII Tựa đề chương VI “Sóng ánh sáng” chương VII “Lượng tử ánh sáng” Như chương trình học, học sinh biết quan niệm chất ánh sáng sóng, từ thời kì sóng ánh sáng hồi sinh đầu kỉ XIX kỉ XX với công trình Einstein, ánh sáng có lưỡng tính sóng-hạt Học sinh tìm hiểu ánh sáng nhìn nhận chất giai đoạn ngắn, em nhìn tổng quát phát triển quan điểm chất ánh sáng Đối với em học sinh Newton nhà bác học lỗi lạc quan thuộc, em không nhớ đến định luật Newton, em lại đến đóng góp ông ngành quang học Tuy lí thuyết 64 Newton lí thuyết hoàn toàn đắn thể nhìn nhận người có tính chất khoa học chất hạt ánh sáng Theo ý kiến thân, em nghĩ trình giảng dạy mình, thân người giáo viên nên đưa thông tin lí thuyết hạt Newton vào học ánh sáng, song song với trình giảng dạy lí thuyết sóng ánh sáng Huyghens, Young, Fresnel… Không người giáo viên nên làm rõ “mâu thuẫn” hai lí thuyết trình “đấu tranh” để khẳng định tính đắn thuyết sóng Như học sinh có cách nhìn thích thú ánh sáng Hiện nay, cách dạy học khuyến khích dạy theo hướng phát huy tính chủ động, tích cực học sinh Như với kiến thức tìm hiểu tiểu luận này, người giáo viên tự xây dựng cho cách dạy thích hợp nhất, cấu trúc hấp dẫn kích thích thích thú học sinh, từ em có chủ động tự tìm hiểu vấn đề thú vị Bên cạnh đó, xét mặt giáo dục tư ý thức, cách giảng dạy giáo viên hướng học sinh đến cách nhìn đắn trình phát triển lí thuyết vật lí Các em nhận thức để có lí thuyết vật lí đắn việc đơn giản, sớm chiều, mà trình có đấu tranh để đến chân lí Do em học sinh, tiếp nhận kiến thức vật lí, em cần thiết phải biết, hiểu trân trọng lí thuyết đó, đặc biệt người giáo viên phải có nhiệm vụ cung cấp cho học sinh ứng dụng thực tế kiến thức đó, để em hiểu rõ tầm quan trọng việc khám phá kiến thức Việc giảng dạy cho học sinh trình phát triển có tác dụng giúp em biết cách tư đắn tìm hiểu vấn đề Đó cần phải có tư sáng tạo giả thuyết để từ giải thích vấn đề kiểm chứng giả thiết Bản thân học sinh phải thấy giải thích vấn đề mà giả thiết đặt chưa thỏa mãn hoàn toàn em cần phải biết chỉnh sửa để có giả thiết thích hợp Như thông qua cách giảng dạy ánh sáng mà có lồng ghép giảng dạy hình thành quan điểm chất ánh sáng 65 cách dạy để nâng cao tầm hiểu biết đồng thời khơi dậy em học sinh ý thức tư sáng tạo, biết tự tìm tòi không theo lối mòn đặt DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] David Halliday-Robert Resnick, Cơ sở vật lý Tập – Quang học NXB Giáo Dục,1999 [2] N H Công, N H Bằng, Bài giảng quang học lượng tử , Trường Đại học Vinh, 2011 [3] Silvia Arroyo Camejo, Thế giới lượng tử kỳ bí, NXB Trẻ, 2008 Douglas Feikema, Analysis of the Laser Propelled Lightcraft Vehicle, Glenn Research Center, Cleveland, Ohio, June 2000 [4] Http://vi.wikipedia.org/wiki [5] Http://thuvienvatly.com 66 [6] Http://www.khoahoc.com.vn PHỤ LỤC Một số ứng dụng ánh sáng sóng điện từ 67 Năm 1878, David E Hughes người truyền nhận sóng radio ông nhận thấy cân cảm ứng tạo âm đầu thu điện thoại tự chế ông Sóng radio chủ yếu dùng thông tin liên lạc • Sóng dài (30KHz-300KHz): thường dùng liên lạc thành phố • Sóng trung (300KHz-3000KHz): thường dùng liên lạc thành phố lớn • Sóng ngắn (3000KHz-30MHz): liên lạc xa • Sóng cực ngắn: Thường dùng phát truyền hình phát FM, liên lạc vũ trụ Radar Radar phát vật khoảng cách phản hồi sóng radio, cho biết bề mặt vật Sóng vi ba Percy Lebaron Spencer người phát minh lò viba Sóng vi ba sinh từ nguồn magnetron, bị phản xạ qua lại tường ngăn nấu, bị hấp thụ thức ăn, từ làm nóng thức ăn 68 T-rays (tia T) Tia T cho phép nhìn xuyên vật thể: để phát chất nguy hiểm bưu kiện che giấu Tia T có khả trở thành lọai vũ khí mạnh chiến chống tội ác chiếu xuyên qua thời tiết xấu, bụi bặm khói tốt tia hồng ngọai hệ thống dò tìm khác Tia T có lượng thấp, dùng an toàn người, không giống tia X Do khả thâm nhập nông cạn vào thể người, tia T dùng để scan lớp biểu bì hoặc, nhờ ống thông, scan ruột phận khác để dò tìm dấu hiệu ung thư • Vào năm 1800, nhà Thiên văn học, Sir William Herschel khám phá loại tia không nhìn thấy nằm vùng màu đỏ ánh sáng khả kiến ông gọi calorific ray • Ngày gọi tia hồng ngoại Tia X-Ray (tia X) Tháng 11/1895, Wilhelm C Rơntgen phát tia X Tháng 12/1895, ông chụp bàn tay vợ Đó “bản chụp hình xương người lịch sử y học” 69 Tia X sử dụng nhiều để chiếu điện, chụp điện, để chẩn đoán bệnh tìm chỗ xương gãy, mảnh kim loại người…, để chữa bệnh Tia X lượng cao dùng trình chế tạo nghiên cứu động cơ, giúp nâng cao độ bền, giảm trọng lượng tiết kiệm nhiên liệu Tia X giúp kỹ sư tìm điểm cục có độ mềm không mong muốn khối máy nhôm đúc, chủ yếu trình làm lạnh có tốc độ hạ nhiệt không ổn định 70 Tia gamma Tia gamma có bước sóng vào khoảng 10-14 m đến 10-10 m Sự khác xạ gamma tia X nguồn gốc: xạ gamma phát từ hạt nhân nguyên tử, tia X sinh nhân Dao gamma: phương tiện phẫu thuật xạ gamma tập trung, định vị ba chiều, cho phép xác định xác điều trị khối u khối dị dạng động tĩnh mạch lần phẫu thuật điều kiện gây tê cục Glast rọi ánh sáng vào số hoạt động mãnh liệt vũ trụ, làm thoát lượng khổng lồ dạng tia Gamma Nó quét bầu trời với vụ nổ vũ trụ khối lượng lớn, lỗ đen khổng lồ trung hòa điện tử HẾT 71 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Huy Công Phản biện 1: TS Đoàn Hoài Sơn Phản biện 2: TS Chu Văn Lanh Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm luận văn thạc sỹ họp Trường Đại học Vinh vào hồi 15 30 phút ngày 30 tháng 09 năm 2012 72 [...]... thức của con người về ánh sáng * Luận văn có thể được xem như một bức tranh kiến thức cơ bản khái quát về lược sử hình thành các quan điểm về bản chất ánh sáng từ thời cổ đại cho đến nay Qua bức tranh này chúng ta thấy, mặc dầu ánh sáng là người hàng xóm” gần gũi với con người song không phải một sớm, một chiều mà con người có thể hiểu đúng, hiểu đầy đủ về bản chất của nó Rất may là cho đến nay, con. .. điểm đầu tiên về ánh sáng Và những thế kỷ sau bí ẩn về ánh sáng dần được hé mở Qua việc tìm hiểu những quan điểm về bản chất của ánh sáng trong thời cổ và trung đại, chúng ta có thể nhận ra tầm quan trọng trong việc nhận thức bản chất của ánh sáng khi những quan điểm về bản chất của ánh sáng xuất hiện rất sớm ngay từ lúc nền văn minh loài người bắt đầu xuất hiện Mặc dù có những hạn chế về nhiều mặt... bản chất của ánh sáng với hai quan điểm trái ngược nhau: quan điểm cho rằng bản chất ánh sáng là sóng và quan điểm cho rằng bản chất ánh sáng là hạt Suốt thế kỷ này, lý thuyết hạt ánh sáng của Newton đã lấn át tuyệt đối lý thuyết sóng ánh sáng mà Huygens đề xuất Do đó thuyết thuyết hạt ánh sáng được các nhà vật lý trong thời kì này chấp nhận nhưng vẫn có một quan điểm chống lại quan điểm ánh sáng là... ích giúp cho quá trình giảng dạy của mình về quang học được chính xác và sinh động hơn 6 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu những vấn đề cơ bản của ánh sáng, thành tựu và một số ứng dụng quan trọng của ánh sáng, không đi sâu vào kiến thức chuyên ngành 11 Chương 1 LƯỢC SỬ HÌNH THÀNH CÁC QUAN ĐIỂM VỀ BẢN CHẤT ÁNH SÁNG Con đường hình thành quan điểm về ánh sáng: Ánh sáng là một trong... thời kỳ này quá trình nhận thức về bản chất ánh sáng của loài người cũng đã có những nét đáng lưu ý 1.2 QUAN ĐIỂM VỀ BẢN CHẤT ÁNH SÁNG THẾ XVII ĐẾN XIX 1.2.1 Thế kỉ XVII- XVIII 1.2.1.1 Huygens: Cha đẻ lý thuyết sóng ánh sáng Christiaan Huygens (1629-1695) trong một gia đình ưu tú ở Hà Lan, được coi là nhà toán học và vật lý học lớn nhất thời kỳ giữa Galileo và Newton Theo Huygens, ánh sáng không thể... Bacon (1214-1292), người Anh Trong các sách chuyên luận về ánh sáng và màu sắc, ông đã cố gắng tổng hợp các quan niệm của Aristote về ánh sáng và màu sắc (vốn là các “dạng thức phi vật chất) và các quan niệm của Alhazen (màu sắc được truyền bởi các tia phát ra từ tất cả các điểm của vật) Theo Bacon, mọi vật phóng theo đường thẳng về tất cả các hướng một cái gì đó thuộc tính chất của nó mà ông gọi là... hiểu quá trình lịch sử về sự tồn tại các quan điểm về bản chất ánh sáng 1.1 ÁNH SÁNG TRONG CON MẮT CỦA NGƯỜI CỔ VÀ TRUNG ĐẠI Empédocle (khoảng 490 - 435 TCN) là tác giả của lý thuyết về thị giác xa xưa nhất Liên quan đến ánh sáng, Empédocle cho rằng mắt truyền các “tia thị giác” đến thế giới bên ngoài Sở dĩ có lý thuyết về các tia thị giác này một phần là do niềm tin dân gian cho rằng các con mắt có... quá trình bổ sung cho nhau Mắt phát ra lửa, lửa kết hợp với ánh sáng xung quanh để tạo thành một chùm sáng duy nhất Chùm sáng này được phóng thẳng ra phía trước cho đến khi gặp bề mặt của một vật; ở đó, nó gặp tia các hạt do vật phát ra dưới tác dụng của ánh sáng xung quanh và kết hợp với chùm sáng ban đầu Tia các hạt này chứa thông tin về tình trạng của vật, màu sắc và kết cấu của nó Sau đó chùm sáng. .. chất ánh sáng Lịch sử đã cho thấy rằng từ thời xa xưa, các nhà Khoa học đã tìm hiểu bản chất của ánh sáng bằng việc đưa ra các giả thuyết để giải thích vì sao động vật lại có thể nhìn thấy các đối tượng vật chất khác Trong quá trình lịch sử này nổi lên hai quan niệm về bản chất ánh sáng khác hẳn nhau đó là: quan điểm cho rằng ánh sáng có cấu tạo từ các hạt, đại diện là Newton Quan điểm kia cho rằng ánh. .. chất của nó Rất may là cho đến nay, con người đã qua giai đoạn tìm hiểu bản chất của ánh sáng nói riêng và của trường điện từ nói chung Vấn đề bây giờ là trên cơ sở các hiểu biết về ánh sáng, con người đang tìm cách sử dụng nó một cách thiết thực và hiệu quả nhất để phục vụ lại cho chính con người * Hy vọng rằng luận văn sẽ là một tài liệu tham khảo cho các nhà vật lý nói chung và cho các thầy, cô giáo ... THỦY TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN NHẬN THỨC CỦA CON NGƯỜI VỀ BẢN CHẤT ÁNH SÁNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH QUANG HỌC Mã số:60 44 01 09 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HUY CÔNG VINH, 2012 Ánh sáng. .. chúng, ω/c = k sóng ánh sáng Như thấy từ phần một, theo tiến trình phát triển nhận thức người, hiểu chất ánh sáng Ánh sáng dạng vật chất, có chất lưỡng tính sóng hạt Trong số tượng, chất sóng chiếm... trình phát triển nhận thức người ánh sáng * Luận văn xem tranh kiến thức khái quát lược sử hình thành quan điểm chất ánh sáng từ thời cổ đại Qua tranh thấy, ánh sáng người hàng xóm” gần gũi với người