skkn giải thích hiện tượng quang học

skkn giải thích hiện tượng quang học tham khảo

PHẦN I: MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Vật lý học không phải chỉ là các phương trình và con số Vật lý học lànhững điều đang xảy ra trong thế giới xung quanh ta Nó nói về các màu sắctrong một cầu vòng, về ánh sáng lóng lánh và tính cứng rắn của viên kim cương

Nó có liên quan đến việc đi bộ, đi xe đạp, lái ô tô và cả việc điều khiển một contàu vũ trụ Việc học môn Vật lý không chỉ dừng lại ở sự tìm cách vận dụng cáccông thức Vật lý để giải cho xong các phương trình và đi đến những đáp số, màcòn phải giải thích được các hiện tượng Vật lý đang xảy ra trong thiên nhiênquanh ta, trong các đối tượng công nghệ của nền văn minh mà ta đang sử dụng

Mặt khác, thực tế việc giảng dạy Vật lý hiện nay, chủ yếu dành nhiều thờigian dạy học sinh nhận diện các kiểu, loại bài toàn khác nhau và cách thức vậndụng các công thức Vật lý cho từng kiểu, loại toán đó, mà ít chú trọng giúp họcsinh giải thích các hiện tượng Vật lý xảy ra trong tự nhiên

Xuất phát từ ý nghĩa và thực tế đó, tôi mạnh dạn nghiên cứu đề tài

“Giải thích định tính các hiện tượng Quang học”, nhằm giúp học sinh yêu

thích và hiểu hơn bản chất Vật lý của các hiện tượng Quang học

2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

Để hoàn thành đề tài này tôi chọn phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu:

+ Đọc các sách giáo khoa phổ thông, các sách đại học, sách tham khảophần Quang học

* CẤU TRÚC PHẦN NỘI DUNG GỒM:

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA QUANG HỌC VÀ MỘT VÀI HIỆN TƯỢNG QUANG HỌC THƯỜNG GẶP TRONG ĐỜI SỐNG.

II PHƯƠNG PHÁP CHUNG ĐỂ GIẢI ĐÁP NHANH NHỮNG CÂU HỎI ĐỊNH TÍNH QUANG HỌC.

III 30 HIỆN TƯỢNG QUANG HỌC PHỔ BIẾN TRONG TỰ NHIÊN.

- 

S

i i’

R N

PHẦN II: NỘI DUNG

Quang học là một môn học, trong đó người ta nghiên cứu các hiện tượng liên quan đến ánh sáng; từ sự truyền của ánh sáng đến sự tạo ra các ảnh; từ các tính chất của ánh sáng đến bản chất của áng sáng.

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA QUANG HỌC VÀ MỘT VÀI HIỆN TƯỢNG QUANG HỌC THƯỜNG GẶP TRONG ĐỜI SỐNG.

a Cơ sở lý thuyết cơ bản của quang học.

+ Định luật truyền thẳng ánh sáng

- Trong một môi trường trong suốt, đồng tính và đẳng hướng ánh sáng truyền theo đường thẳng.

+ Nguyên lí về tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng

- Đường đi của ánh sáng không đổi khi đảo ngược chiều truyền ánh sáng.

+ Định luật phản xạ ánh sáng

- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến

so với tia tới.

- Góc phản xạ bằng góc tới (i ’ = i)

+ Định luật khúc xạ ánh sáng

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới

- Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin của góc tới

(sin i) với sin của góc khúc xạ (sin r) luôn luôn là mọt số không đổi

Số không đổi này phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường và được

gọi là chiếc suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối

với môi trường chứa tia tới (môi trường 1)

Kí hiệu n 21

= n 21

+ Hiện tượng phản xạ toàn phần

- Khi ánh sáng truyền từ mặt phân cách của môi trường chiếc quang hơn (n 1 ) sang môi trường chiếc quang kém (n 2 ) thì góc khúc xạ r lớn hơn góc tới i.

- Góc khúc xạ lớn nhất bằng 90 0 ; tia khúc xạ nằm là là mặt phân cách hai môi trường thì góc tới tương ứng gọi là góc giới hạn i gh

- Với các góc tới có giá trị lớn hơn i gh , thì không còn xảy ra khúc xạ, toàn bộ áng sáng đều trở lại môi trường chiếc quang hơn Khi đó có hiện tượng phản xạ toàn phần.

N S

I i

- Mắt cận thị có độ tụ lớn hơn mắt bình thường không có tật, điểm cực viễn củamắt cận thị ở tương đối gần mắt Thường sửa tật cận thị bằng cách đeo kínhphân kỳ.

- Mắt viễn thị có độ tụ nhỏ hơn mắt bình thường; điểm cực cận của mắt viễn thị

ở tương đối xa mắt Sửa tật viễn thị bằng cách đeo kính hội tụ

- Góc trông α của một vật (hoặc ảnh) AB đặt thẳng góc với trục nhìn của mắt O

là α = góc AOB với tgα =

- Năng suất phân li của mắt bình thường: α ≈ 1’ = rad

+ Các dụng cụ quang học: Kính lúp, hiển vi, thiên văn.

-Độ bội giác G của một số dụng cụ quang học: G = ≈

Trong đó: α là góc trông ảnh của một vật qua dụng cụ, α0 là góc trông vật đặt ởđiểm cực cận của mắt

+ Tính chất sóng của ánh sáng

- Ánh sáng là sóng điện từ Ánh sáng đơn sắc nhìn thấy có một bước sóng λ xácđịnh và có một màu nhất định Một chùm ánh sáng trắng song song, gồm cácánh sáng đơn sắc có bước sóng từ 0,4 μm (tia tím) đến 0,76 μm (tia đỏ), đếnlăng kính khi ló ra khỏi lăng kính, bị phân tích thành dãy nhiều màu, từ đỏ đếntím, gọi là quang phổ của ánh sáng trắng Tia đỏ bị lệch (về phía dáy lăng kính)

ít nhất, tia tím bị lệch nhiều nhất Nguyên nhân của sự tán sắc đó là do chiếc suấtcủa thuỷ tinh (môi trường) phụ thuộc vào bước sóng (tần số) ánh sáng

- Hai sóng ánh sáng kết hợp, do hai nguồn sáng kết hợp phát ra, giao thoa vớinhau khi gặp nhau, tạo nên vân sáng (cực đại giao thoa) và vân tối (cực tiểu giaothoa) trên màn quan sát

+ Lượng tử ánh sáng

- Chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ được coi như dòng các phôtôn (lượng

tử ánh sáng), mỗi phôtôn mang năng lượng xác định ε = h f = h (f là tần số ánhsáng, h là hằng số Plăng; h = 6,625.10-34J.s; c = 3 108m/s) Cường độ ánh sáng tỉ

lệ với số phôtôn

- Hiện tượng quang điện là hiện tượng các electrôn bị bật ra (gọi là electrônquang điện) khi chiếu vào mặt kim loại chùm ánh sáng có bước sóng λ thíchhợp

b Một vài hiện tượng quang học thường gặp trong đời sống hằng ngày.

Có khi nào ta ngồi suy nghĩ: Tại sao trần nhà lại sơn màu trắng? còn bốnvách tường lại không sơn màu trắng? hay mỗi lần đi trên đường phải dừng lạikhi gặp: “Đèn đỏ”, và tại sao lại phải “Đèn đỏ”? v.v Những hiện tượng rấtthực tế, rất gần gũi với chúng ta, nhiều lúc chúng ta xem đó là hiển nhiên, ta vôtình không cần biết Nhưng khi hiểu được “chúng” thì đúng là thú vị thật

VÌ SAO TRẦN NHÀ TRONG BUỒNG SƠN MÀU TRẮNG, CÒN BỐN BỨC VÁCH TỐT NHẤT KHÔNG SƠN MÀU TRẮNG?

Vách tường trong buồng quét vôi thành màu gì hoặc hoa văn ra sao chẳngnhững vì mỹ quang, mà còn phải cân nhắc đến vấn đề ánh sáng nữa

Vật thể màu trắng phản quang rất mạnh Sơn trần nhà thành màu trắng,ban ngày nó sẽ phản quang ánh Mặt Trời xuống dưới, còn ban đêm có thể phản

xạ ánh đèn xuống, làm cho gian buồng thêm sáng sủa, mà không ảnh hưởng gìtới mắt người cả, vì người chẳng mấy khi ngửa cổ nhìn lâu trên trần nhà Thế thìtại sao bốn mặt vách tường tốt nhất không sơn thành màu trắng nhỉ? Đó là vìbốn bức tường nằm trong trường nhìn của

chúng ta

Bất cứ bạn ngồi hay đứng, nhìn trái,

nhìn phải hoặc nhìn trước nhìn ra sau, mắt đều

gặp phải bức tường Nếu bốn bức tường cũng

lại sơn thành màu trắng, thế thì ánh Mặt Trời

hoặc ánh đèn chiếu lên vách tường trắng sẽ

sinh ra phản quang rất mạnh, và trực tiếp rọi

vào mắt người, làm cho mắt cảm thấy rất khó

chịu Điều đó không có lợi đối với con mắt

Mọi người đều có thể nghiệm này: Đọc sách báo dưới ánh Mặt Trời tươngđối chói chang thì mắt sẽ cảm thấy rất mệt mỏi chính là vì lẽ đó Vì vậy, váchtường xung quanh phòng tốt nhất là sơn thành màu xanh nhạt, màu vàng lúahoặc màu lam nhạt Ánh sáng phản xạ của chúng tương đối dịu, sẽ không làmcho mắt bị kích thích

TẠI SAO TRONG GIAO THÔNG, NGƯỜI TA DÙNG ĐÈN ĐỎ ĐỂ BÁO HIỆU NGUY HIỂM, MÀ KHÔNG DÙNG ĐÈN MÀU KHÁC?

Có hai lý do Lý do thứ nhất, lý do khách quan, là trong bảy màu quang phổ, màu đỏ ứng với bước sóng lớn nhất, nên ánh sáng đỏ truyền trong

không khí được xa hơn Khi một chùm ánh sáng truyền trong không khí, nhất

là không khí có nhiều bụi hoặc hạt nước nhỏ (tức là sương mù), thì một phầnnăng lượng ánh sáng bị các phân tử không khí và các hạt đó tán xạ ra mọi phía,nên năng lượng chùm sáng càng giảm, khi truyền đi càng xa Phần ánh sáng mất

do tán xạ tăng rất nhanh khi bước sóng giảm, nên ánh sáng có bước sóng dài bịmất mát ít hơn và truyền được xa hơn ánh sáng các màu khác

Lý do thứ hai, lý do chủ quan là như sau: Khi đứng rất xa một đèn màu,

ta trông thấy đèn nhưng không nhận ra màu của nó Phải lại gần thêm, mới phânbiệt màu của ánh sáng đèn Nghĩa là đối với các màu lục, lam, vàng, tím

ngưỡng sáng (là lượng ánh sáng nhỏ nhất mà mắt phát hiện được) không trùng

với ngưỡng màu (lượng ánh sáng nhỏ nhất để nhận ra màu ánh sáng) Chỉ riêng

với màu đỏ, là hai ngưỡng đó trùng nhau: ban đêm nếu đặt một chiếc đèn đỏ trênđường, thì từ xa đi lại, lúc bắt đầu trông thấy đèn ta cũng đồng thời nhận ra màu

đỏ của nó Như vậy dùng đèn đỏ để báo hiệu nguy hiểm thì không sợ nhầm lẫn

và lại có thể nhận thấy được từ xa

VÌ SAO GIẦY DA BÔI XI VÀO CÀNG LAU CÀNG BÓNG?

Một đôi giầy da vừa cũ vừa bẩn, chỉ cần lau sạch bụi bặm, bôi xi đánhgiầy vào cẩn thận xát nhẹ một lượt thì đã biến thành vừa bóng vừa đẹp mắt rồi

Đó là lý do gì vậy?

Thì ra, ánh sáng chiếu tới bất cứ trên bề mặt nào cũng đều có thể xảy raphản xạ Giả dụ mặt bằng đó trơn bóng, thế thì có thể sinh ra phản quang rấtmạnh, nhìn vào rất sáng Có lẽ bạn sẽ hỏi: Vì sao trên bề mặt của các vật thể nhưtường nhà, bàn v.v không nhìn thấy phản quang rất mạnh nhỉ?

Bề mặt các vật thể như tường, bàn v.v không thực sự trơn bóng đâu.Bạn cầm một kính lúp quan sát tỉ mỉ một lúc, thì sẽ phát hiện bề mặt của các vậtthể đó đều xù xì, thô ráp, cao thấp không đều Bề mặt thô ráp cũng có thể phản

xạ ánh sáng Có điều phản xạ về bốn phương, tám hướng, chứ không phải tậptrung vào một hướng nhất định

Cái đó trong vật lý gọi là sự phản xạ khuếch tán v.v Vì vậy chúng takhông trông thấy ánh sáng phản xạ mạnh

Bề mặt của giầy da cũng không phải rất trơn bóng Nếu chiíec giầy bẩn thì

cố nhiên trở thành thô ráp hơn Như vậy nó không thể làm cho tia sáng tập trung

về một hướng nhất định Cho nên nhìn vào không thấy bóng lộn Mục đích của

việc bôi xi đánh giầy là để những hạt li ti trong xi lấp vào những chỗ trũng thấp trên bề mặt giầy da, làm cho nó trở nên bằng phẳng, và xi đánh giầy có một loại năng lực thẩm thấu Nó có thể lấp kín mọi lỗ nhỏ, sau đó dùng vải xát lên để xi được phủ đầy khắp, tình trạng thô ráp của bề mặt giầy da được cải thiện lên nhiều, ánh sáng phản xạ về một hướng nào đó, chiếc giầy liền bóng lộn lên nhiều Cho nên sau khi bôi xi lên giầy, càng xát nó càng bóng lên.

CHẬU THAU ĐỰNG ĐẦY NƯỚC, VÌ SAO KHI NHÌN NGHIÊNG THẤY NƯỚC

TRỞ THÀNH NÔNG HƠN?

Khi chậu thau đựng đầy nước, nhìn nghiêng từ bên cạnh, độ sâu từ mặtnước tới đáy chậu có vẻ như trở thành nông hơn Hiện tượng kì lạ này, rốt cuộc

đã xảy ra như thế nào?

Muốn làm sáng tỏ chân tướng của một cách triệt để thì cần phải hiểu rõmột số tính khí của ánh sáng trước đã Thì ra trong cùng một loại môi trường,ánh sáng bao giờ cũng truyền theo đường thẳng-đường ngắn nhất Song nó từmột loại môi trường đi vào một môi trường khác, ví dụ như từ không khí vào

độ truyền của ánh sáng trong hai loại môi

lại, đi theo một đường gấp khúc Loại

hiện tượng này của ánh sáng gọi là khúc xạ ánh sáng Chậu nước của bạn trôngthấy biến thành nông đi chính là do khúc xạ của ánh sáng gây nên.

Bạn xem kìa, dưới khe suối có con cá nhỏ, tia sáng từ thân cá phản xạ ra,đến mặt phân cách giữa nước và không khí liền đổi hướng truyền theo đườngthẳng, nó gấp nghiêng với mặt nước một góc Cái đập vào mắt chúng ta chính làtia sáng đã gấp khúc đổi hướng Song con mắt không cảm nhận được, vẫn cứtưởng rằng tia sáng đó theo đường thẳng chiếu tới, và ngộ nhận ảnh ảo do tiasáng đã bị đổi hướng đó tạo ra con cá thật Như vậy vị trí của cá trong nước nhìn

có vẻ nông hơn Lí lẽ khiến cho chậu nước trở thành nông hơn cũng như thế đấy

Trò đùa nghịch của tia sáng cũng giống như cách biến hoá của nhà ảothuật thế thôi Khi chúng ta nhận biết rõ đủ loại tính khí của tia sáng, thì sẽ

không bị nó “lừa gạt” nữa Người đánh cá có kinh nghiệm khi dùng cái xiên

để xỉa cá, người ấy quyết không xỉa thẳng vào con cá, vì rằng đó chẳng qua chỉ là ảo ảnh của cá Chắc chắn anh ta nhằm vào chỗ hơi xa và sâu hơn một chút dùng sức đâm tới Như vậy, một con cá giãy giụa tứ tung đã bị xiên

chặt Đó đúng là kinh nghiệm phong phú mà người đánh bắt cá tích luỹ được

qua thực tiễn lâu dài của mình

EM BÉO LÊN PHẢI KHÔNG?

Hai anh em Toàn, Thư mỗi lần đi học đều đứng trước gương để xem đầutóc, khăn quàng có chỉnh trang chưa

Một hôm, trên đường cùng đi học, hai anh em nhìn thấy chiếc ô tô đỗ bênđường, có cái gương gắn bên buồng lái xinh xinh Thư chạy lại soi thử một lúc,rồi tần ngần kêu lên:

Ôi, em béo thêm lên thì phải?

Toàn chạy lại nhìn thì quái lạ sao: Thư trong gương trông béo hẳn lên Emtới gần để soi thử thì chính em cũng béo lên!

Thế là thế nào nhỉ? Cả hai anh em chẳng hiểu vì sao, bèn bảo nhau tới hỏithầy dạy vật lý các lớp trên, ở gần nhà hai em

Vừa hay thầy lại đang chuẩn bị bài giảng ‘‘Quang học” cho các anh chịlớp trên, nên thầy vừa giảng giải, lại vừa có ‘‘giáo cụ trực quang’’ chỉ cặn kẽcho hai em :

Những gương ta thường thấy này, được gọi chung là mặt gương Mặtgương có ba loại Loại thường dùng trong các gia đình để soi mặt, chải đầu đượcgọi là gương phẳng Bề mặt của nó phẳng Một chùm tia sáng song song chiếutới gương thì ánh sáng phản xạ cũng là những tia sáng song song, cho nên người

đứng song song với mặt gương có hình dạng thế nào, sẽ thấy ảnh của mình nhưthế trong gương.

Loại mặt gương thứ hai là có mặt gương cong lồi lên, gọi là gương cầulồi Loại gương này có hai đặc điểm Một là tia sáng từ bên ngoài chiếu tới thìqua sự phản xạ của gương cầu lồi sẽ tản rộng ra Nếu các em tới soi sẽ thấy béolên Một đặc điểm khác là dùng gương cầu lồi, mắt người có thể nhìn tới phạm

vi lớn hơn so với khi nhìn vào gương phẳng Bởi vậy, gương soi để nhìn về phíasau của ôtô đều dùng mặt gương lồi là để người lái xe có thể nhìn thấy phạm visau xe rộng hơn một chút, giúp cho điều khiển xe an toàn

Loại gương thứ ba là gương có mặt cong lõm xuống dưới gọi là gươngcầu lõm Loại gương này có hai đặc điểm, mà hai đặc điểm này lại ngược vớigương lồi Nó có thể làm cho các tia sáng hội tụ lại, nên khi soi sẽ thấy hình nhưgầy đi, nhỏ lại Thứ gương mà các thày thuốc dùng soi họng cho người bệnh làloại gương lõm này Khi soi tia sáng sẽ hội tụ lại nơi cần soi như trong họng, lỗtai, giúp thầy thuốc nhìn thấy các biểu hiện các bệnh tật mà chuẩn đoán bệnh

Những hiện tượng Quang học cũng vậy, chúng đều có nguyên nhân cả

Để trả lời đúng, chính xác và nhanh chóng hiện tượng xảy ra, ngoài việc phảinắm vững kiến thức phần Quang học, ta còn phải xác định ‘‘mấu chốt’’ của vấn

đề, xem những hiện tượng xảy ra đó thuộc mảng kiến thức nào của phần Quanghọc: Quang hình học, giao thoa, nhiễu xạ hay hiện tượng phát quang v.v đểgiới hạn kiến thức và giải thích chính xác bản chất hiện tượng

III 30 HIỆN TƯỢNG QUANG HỌC PHỔ BIẾN TRONG TỰ NHIÊN.

1 CÓ THỂ DẪN ÁNH SÁNG ĐI THEO NHỮNG ỐNG CONG, NHƯ DẪN NƯỚC, ĐƯỢC KHÔNG?

Ánh sáng truyền theo đường thẳng, nhưng khi gặp một tấm gương, thì tiasáng bị hắt theo hướng khác Nếu ta đặt một dãy nhiều

gương phẳng, sao cho cái nọ nối tiếp cái kia (hình a) thì

khi rọi một tia sáng vào gương thứ nhất tia sáng sẽ lần

lượt phản xạ trên các gương của dãy và đi theo một

đường gấp khúc Muốn cho đường gấp khúc trở thành

một đường cong, thì các gương phải nhỏ, nhiều vô hạn,

và đặt nối tiếp nhau thành đường cong mà ta muốn tia

sáng đi theo Có thể thực hiện được điều đó bằng cách

dùng một mặt kim loại, nhẵn bóng, uốn thành một mặt

trụ Nhưng biện pháp tốt nhất là dựa vào sự phản xạ

toàn phần

Ta xét thanh trong suốt bằng thuỷ tinh, hoặc chất dẻo, uống cong (hình b)

và rọi một chùm tia sáng hẹp vào một đầu ống

Chiếc suất và độ cong của thanh đã được lựa chọn để cho các tia sáng tớithành bên của thanh dưới những góc lớn hơn góc giới hạn phản xạ toàn phần

Do đó, tới chỗ cong, tia sáng liên tiếp bị phản xạ toàn phần và cuối cùng, đi theothanh mà ló ra ở đầu kia Thanh như thế đã hướng chùm sáng đi theo nó, vàđược gọi là ống dẫn sáng

Trong thực tế, ống dẫn sáng được làm bằng một bó sợi chất dẻo, để chomềm và dễ uốn theo ý muốn Nó được dùng trong y học để rọi sáng vào miệngkhi chuẩn đón các bệnh về răng, miệng, họng, để soi sáng các phần trong cơ thể,chẳng hạn các bộ phận của cơ quan tiêu hoá

2 BẢNG ĐO THỊ LỰC ĐƯỢC CẤU TẠO NHƯ THẾ NÀO? ĐO THỊ LỰC THẾ NÀO CHO ĐÚNG?

Thị lực là con số đánh giá khả năng phân ly của mắt Võng mạc của mắtđược cấu tạo bởi hai loại tế bào: tế bào nón và tế bào que Giữa võng mạc cómột vòng tròn đường kính chừng 1mm gọi là điểm vàng, tâm hơi trũng xuống.Trong điểm vàng chỉ có toàn tế bào hình nón, nên điểm vàng là điểm nhạy sángnhất của võng mạc Mỗi tế bào nón được nối với đầu một dây thần kinh thị giác.Khi nhìn một vật bao giờ ta cũng hướng trục nhìn của mắt vào vật, để ảnh củavật vào đúng điểm vàng Nếu ảnh của hai điểm khác nhau A và B rơi vào hai tếbào nón khác nhau trên điểm vàng, thì hai dây thần kinh ghi được hai cảm giáckhác nhau, và mắt nhận biết được rằng đấy là hai điểm khác nhau Nhưng nếu vìvật ở xa, hoặc vì A và B quá gần nhau đến mức ảnh của hai điểm rơi vào cùngmột tế bào nhạy sáng của võng mạc thì mắt chỉ ghi được một cảm giác độc nhất,tức là mắt sẽ thấy hai điểm đó trùng nhau

Vậy, muốn phân biệt hai điểm A và B thì góc trông đoạn AB phải lớn hơnhay ít nhất là bằng một trị số giới hạn α, gọi là năng suất phân ly của mắt Đốivới người bình thường trong phòng sáng vừa phải, α có trị số chừng 1 phút, tức

là chừng 3/10000rad Mắt có α đúng bằng 1 phút, thì có thị lực 10, thị lực 9 ứngvới α = 2’, thị lực 8 ứng với α = 3’v.v

Bảng đo thị lực gồm hơn một chục hàng chữ Chữ ở hàng số 10 thì nétrộng 2mm, để khi đứng bảng 5m ta nhìn các chữ số của hàng ấy dưới góc 1’.Chữ hàng số 9 thì lớn gấp đôi, ở hàng số 8 thì lớn gấp 3 hàng số 10 Hàng chữtrên cùng, số 1, có nét rộng 22m, hàng số 11, 12 nhỏ hơn hàng số 10

Muốn đo thị lực phải đứng cách bảng 5m và bảng phải có độ rọi tiêuchuẩn 50lux, và thử đọc chữ ở các hàng, bắt đầu từ hàng số 1, bằng từng mắtmột Nếu đọc được đến hàng số 9, nhưng không đọc được hàng số 10, thì ghi thịlực của mắt là 9 Để phép đo được đúng, ngoài việc đảm bảo cho bảng có độ rọichuẩn, nên đứng một lát cho quen mắt rồi thử và thử đi thử lại một vài lần

3 TẠI SAO CÁC VÌ SAO LÁP LÁNH?

Những đêm hè quang mây không Trăng ngồi hóng mát ngoài sân, chúng

ta thường say mê ngắm bầu trời, với muôn vàng ngôi sao lấp lánh Nếu qua sát

kỹ, chúng ta sẽ thấy rằng, những ngôi sao ở thấp gần chân trời lấp lánh mạnhhơn, còn những ngôi sao ở cao, giữa vòm trời, thì không lấp lánh

Hẳn bạn đã nhiều lần nhìn thấy rằng, khi nhìn qua phía trên đầu máy xelửa, vào một vật ở xa, thí dụ như vào cửa sổ của một ngôi nhà, thì thấy đườngnét của ngôi nhà thành ngoằn ngoèo, lung linh Đó là vì lớp không khí gần đầumáy nóng lên và chuyển động lên phía trên (tạo thành dòng đối lưu trong khôngkhí) Dòng khí nóng có tỉ trọng nhỏ hơn, do đó có chiếc suất nhỏ hơn không khíxung quanh Tia sáng từ vật tới mắt bạn khi đi qua dòng khí đó bị khúc xạ trởthành hơi cong nên nhìn thấy vật ở một vị trí hơi khác so với khi tia sáng không

bị cong Vì dòng khí không đều và không ổ định nên những điểm khác nhau củavật bị dich chuyển không đều nhau và vật bị “biến dạng”, mép cửa trở thànhngoằn ngoèo Và những chổ ngoằn ngoèo lại thay đổi liên tục, nên ta thấy vậtnhư lay động nhẹ Sao trên trời lấp lánh cũng do cùng một nguyên nhân Các tiasáng từ sao đến mắt ta cũng qua một lớp khí quyển dày Ban ngày mặt đất bịMặt Trời nung nóng nên trong khí quyển luôn luôn có dòng khí đối lưu nhỏ,chiếc suất khác nhau Tia sáng từ vì sao tới mắt ta, khi đi qua những dòng khí

ấy, bị khúc xạ thành hơi cong, lúc cong về phía này, lúc cong về phía khác Do

đó một mặt vị trí của ngôi sao hình như bị thay đổi liên tục, mặt khác số tiasáng rọi vào mắt cũng không đều, lúc nhiều, lúc ít khiến ta thấy sao có lúc sánghơn, có lúc tối hơn, tức là thấy nó lấp lánh

Sao càng ở gần chân trời, lớp không khí mà tia sáng phải đi qua càng dày,sao càng lấp lánh mạnh Khi sao ở giữa đỉnh đầu, lớp không khí mà ánh sáng điqua mỏng hơn, tia sáng lại đi cùng phương với dòng khí, nên tia sáng không bịcong và hầu như không lấp lánh

Nếu bạn qua sát kỹ, thì thấy rằng sao Hôm (hay Sao Mai), và nói chunghành tinh thì không lấp lánh Đó là vì góc trông của hành tinh tương đối lớn (góctrông của các sao đều bằng không), chùm sáng từ hành tinh rọi vào mắt tươngđối rộng nên thăng giáng trong chùm không rõ rệt

4 NHÌN BẰNG HAI MẮT CÓ LỢI GÌ HƠN NHÌN MỘT MẮT?

Người ta có hai con mắt không phải do tạo hoá muốn người ta trông nhìnnhiều hơn ăn, nói Tác dụng của sự nhìn bằng hai mắt, là cho ta cảm giác về độsâu, về hình nổi

Hai mắt cách nhau một khoảng 5-6cm Khi nhìn một vật bằng cả hai mắt,hai ảnh phối cảnh của vật trên võng mạc của hai mắt hơi khác nhau một chút.Khi thần kinh thị giác của hai mắt “chập” hai cảm giác thu được với mỗi mắt,thành cảm giác chung về hình ảnh của vật, thì hai cảm giác không “chập” hoàntoàn, và do đó cho ta cảm giác về độ sâu về hình nổi

5 TẠI SAO XẢY RA HIỆN TƯỢNG ẢO ẢNH?

Chắc là mọi người đều biết nguyên nhân vật lý của hiện tượng ảo ảnhthông thường Lớp không khí nông ở kề sát mặt cát bị hun nóng trên sa mạc cónhững tính chất của gương phẳng, đó là do lớp không khí này có mật độ nhỏ hơnlớp không khí nằm trên Tia sáng từ một vật ở xa rọi nghiêng, khi tới lớp khôngkhí này sẽ uống cong đường đi, rồi lại rời khỏi mặt đất và đạp vào mắt ngườiquan sát, tựa hồ như được phản xạ từ gương dưới một góc tới rất lớn Và đối vớingười quan sát, dường như trước mặt mình có một mặt nước phẳng lặng trải ratrong sa mạc (hình vẽ).

Chú thích: Trên hình vẽ đường đi của tia sáng nghiêng so với mặt đất được phóng đại, vì

đường của tia sáng chếch xuống mặt đất không dốc đến thế.

Tuy vậy, đúng hơn phải nói rằng, lớp không khí bị hun nóng ở gần mặtđất nóng phản xạ các tia sáng không giống như các gương phẳng, mà giống nhưmột mặt nước, được khảo sát từ độ sâu của nước Ở đây đã xảy xa hiện tượngphản xạ toàn phần

Các hiện tượng tương tự đặt biệt xảy ra vào mùa hè tên các đường nhựa.Các đường này có màu thẫm, nên bị hun nóng dưới ánh nắng Mặt Trời Mặtđường mờ đục từ xa trông tựa như một mặt nước đánh bóng và phản chiếu cácvật ở xa Đường đi của tia sáng đó được trình bày trên hình vẽ bên

Chỉ cần quan sát một chút, bạn có thể thấy các hiện tượng tương tự khôngđến nỗi hiếm xảy ra như bạn vẫn thường nghĩ đâu

6 MẶT TRĂNG, MẶT TRỜI LÚC MỚI MỌC, HOẶC SẮP LẶN CÓ ĐÚNG LÀ TO HƠN LÚC Ở ĐỈNH ĐẦU KHÔNG?

Khi nói Mặt Trăng, Mặt Trời to, nhỏ ta phải hiểu là góc trông của cácthiên thể ấy to, hay nhỏ Và hiểu như thế, thì góc trông Mặt Trời, từ sáng đếntrưa, và từ trưa đến chiều không thay đổi hay nói cho đúng hơn chỉ thay đổi mộttrị số cực nhỏ, không đáng kể so với góc ấy Và như thế có nghĩa là Mặt Trăng,Mặt Trời lúc mới mọc cũng chỉ to như lúc ở trên đỉnh đầu thôi Và thực sự thìchụp ảnh hoặc đo góc trông hai thiên thể ấy, người ta thấy đúng là chúng khôngthay đổi

Thế thì tại sao khi Trăng mới mọc ta thấy nó “to như cái mâm” để khi lêncao chỉ còn “ nhỏ bằng cái đĩa”? Đó là vì mắt bị lừa chỉ là một ảo giác mà thôi.Khi trăng lên cao giữa Mặt Trăng và mắt không có vật gì khác để so, nên ta thấyMặt Trăng có vẻ như gần Nhìn một vật ở gần, dưới một góc nhỏ ta cho nó là bé.Khi trăng ở gần chân trời, giữa Trăng và mắt có xen nhiều vật: nhà, cây cối,nước, sông , ta có cảm giác là mặt trăng ở rất xa Cho là trăng ở xa mà góc

trông lại không giảm, nên ta tưởng như nó to ra Để rứt khỏi ảo giác này, ta nênlàm thí nghiệm nhỏ sau đây: Lấy một tấm kính hơ lên ngọn đèn dầu hoả chomuội bám vào thành một lớp đều Và nhìn Mặt Trời lúc mọc qua tấm kính đó.Qua tấm kính đen bạn không trông thấy vật gì khác ngoài Mặt Trời, và sẻ thấy

nó cũng nhỏ như lúc ở đỉnh đầu

7 CÓ PHẢI MUỐN NHÌN THẤY NHỮNG CON VI TRÙNG CỰC NHỎ CHỈ CẦN CHẾ TẠO NHỮNG KÍNH HIỂN VI PHÓNG ĐẠI NHIỀU LẦN LÀ ĐƯỢC KHÔNG?

Khi mới sản suất được kính hiển vi, người ta cũng đã nghĩ rằng, cứ tăng

độ phóng đại lên càng nhiều lần, thì vật nhỏ đến mấy, cuối cùng cũng bị “ lôi rangoài ánh sáng”

Chẳng hạn, cho kính phóng đại lên mười vạn lần, thì sẽ trông thấy con vitrùng dài một phần vạn milimet to thành 1cm Thực sự thì, do ánh sáng có tínhchất sóng, nên dự định trên không thực hiện được

Hãy quan sát mặt nước hồ, khi có những gợn sóng nhấp nhô: ngọn sóng

nọ cách ngọn sóng tiếp theo một khoảng không thay đổi chừng vài chụccentimet Khi sóng gặp cái thuyền, thì nó bị thuyền cản không cho truyền đi tiếp.Nhưng cái sào cắm dưới nước lại không gây ảnh hưởng gì: sóng nước lướt quacái sào, mà khôn ghề bị suy yếu chút nào Ta gọi khoảng cách giữa hai ngọnsóng liên tiếp là bước sóng Kích thước cái thuyền lớn hơn bước sóng, nênthuyền chắn được sóng, và sau thuyền không có sóng truyền tới Còn kích thướccái sào nhỏ hơn bước sóng, nên sào không cản được sóng

Ánh sáng mà mắt ta nhìn thấy cũng là một loại sóng, nhưng bước sóng rấtnhỏ, từ 0,4 đến 0,8 phần nghìn milimet Khi cho một chùm ánh sáng chiếu quatiêu bản đặt trên kính hiển vi, thì chỉ chi tiết nào trên tiêu bản lớn hơn hay bằngbước sóng ánh sáng, mới cản được ánh sáng và sinh ra một bóng tối Khi nhìntrong kính hiển vi, ta trông thấy bóng tối ấy và nhận ra hình dáng của chi tiết.Nhưng nếu chi tiết ấy nhỏ hơn một nữa bước sóng, thì nó không cản được ánhsáng, không sinh ra được bóng tối, và ta sẽ không nhìn thấy nó, dù kính phóngđại bao nhiêu lần Vì vậy kính hiển vi, nhìn bằng mắt, chỉ giúp ta trông thấynhững vi trùng lớn hơn 0,2 phần nghìn milimet mà thôi Những sinh vật có kíchthước nhỏ hơn không trông thấy được trên kính hiển vi thường được gọi là siêu

vi trùng Với kính hiển vi điện tử, người ta đã chụp được nhiều siêu vi trùng

8.CHỤP ẢNH NGOÀI TRỜI NẮNG, NHỮNG NGƯỜI CHƠI ẢNH GIÀU KINH NGHIỆM THƯỜNG LẮP THÊM KÍNH LỌC MÀU VÀNG HOẶC MÀU ĐỎ NHẰM MỤC ĐÍCH GÌ?

Phim ảnh dù đã được nhạy hoá, vẫn có độ nhạy lớn đối với ánh sáng màutím, màu lam, và nhỏ đối với màu vàng, màu đỏ.Vì thế nên độ tương phản củacác phần trên phim không hoàn toàn phù hợp với độ tương phản trên vật, đặtbiệt là khi chụp ngoài nắng Chẳng hạn, một lá cờ đỏ đang tung bay với mắt thìnổi hẳn trên nền trời xanh, nhưng khi chụp trên phim rồi in trên ảnh, ta thấy lá

cờ bị tối, và nền trời sáng hơn nhiều Để loại trừ ảnh hưởng này, người ta làm

yếu bớt các tia sáng màu lam, màu tím, bằng cách bắt chùm sáng đi qua mộtkính lọc, trước khi rọi vào máy.

Kính lọc màu vàng nhạt để các tia đỏ, vàng và da cam qua được gần hoàntoàn, và hấp thụ một phần các tia lam và tím, nên làm cho ảnh chụp giống nhưthật Kính lọc màu vàng sẫm vẫn cho các tia đỏ và vàng qua gần hết, nhưng hấpthụ các tia lam và tím mạnh hơn, làm cho ảnh tương phản hơn vật, chẳng hạnlàm cho nền trời tối bớt, và các đám mây hiện rõ hơn Kính lọc màu da cam, vànhất là kính màu đỏ hấp thụ hết ánh sáng màu lam, màu tím, nên cho những ảnhthật tương phản, khác hẳn thật, chẳng hạn, vật màu đỏ hiện rất sáng, vật màulam, tím trở thành tối, trời mây bình thường mà hiện trên ảnh như sắp có giông.Người sử thành thạo kính lọc có thể gây được nhiều hiệu quả đặc sắc Khi chụpảnh với kính lọc màu, phải chú ý lấy tăng ánh sáng một cách thích hợp

9 VÌ SAO DƯỚI ÁNH SÁNG BAN NGÀY, NHÌN BONG BÓNG XÀ PHÒNG HAY VẾT DẦU LOANG TRÊN VŨNG NƯỚC, TA THẤY CÓ NHIỀU MÀU SẶC SỠ?

Những vân màu sặc sỡ trên bong bóng xà phòng hoặc trên vết dầu loangtrên mặt nước là kết quả của sự giao thoa ánh sáng

Màng bong bóng xà phòng là một lớp nước mỏng-cỡ phần nghìn trong suốt, vết dầu loang cũng là một màng như vậy Hai mặt của màng cùngphản xạ ánh sáng như hai mặt của tấm cửa

milimet-Ta xét một điểm I trên màng mỏng M mà độ dày được vẽ to gấp nghìn lần

độ dày thật Tia sáng SIR1 phát đi từ một điểm S của nguồn, phản xạ ở mặt trêncủa màng và rọi vào mắt Trong số rất nhiều tia sáng phát đi từ S, có một tiaSKR2 phản xạ ở mặt dưới của màng và cũng rọi vào mắt Vì màng rất mỏng, nênđối với mắt, hai tia IR1 và KR2 như là được phát đi từ cùng một điểm I Khi haitia này được thuỷ tinh thể của mắt hội tụ lên võng mạc, chúng gặp nhau và giaothoa với nhau Hai tia sáng đi từ điểm I, mà gặp nhau trên võng mạc của mắt, thìmắt nhìn rõ điểm I: ta nói là mắt điều tiết để nhìn vào mặt bản Hai tia sáng giaothoa với nhau, có thể hoặc tăng cường lẫn nhau, hoặc triệt tiêu nhau, tuỳ theo độdày của màng và tuỳ theo bước sóng ánh sáng Chùm ánh sáng rọi vào màng làánh sáng trắng, có đủ các màu, ứng với nhiều bước sóng khác nhau, nên cùngmột lúc, ở cùng một điểm I, sóng ánh sáng màu này bị triệt tiêu, sóng ánh sángmàu khác lại được tăng cường, và ánh sáng phản xạ thành có màu sắc, và màusắc đó thay đổi theo chổ dày, chỗ mỏng trên màng