SKKN Giải thích định tính một số hiện tượng Quang học

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 ch

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 là nhữngđiều đang xảy ra trong thế giới xung quanh ta Nó nói về các màu sắc trong một cầuvòng, về ánh sáng lóng lánh và tính cứng rắn của viên kim cương Nó có liên quanđến việc đi bộ, đi xe đạp, lái ô tô và cả việc điều khiển một con tàu vũ trụ Việchọc môn Vật lý không chỉ dừng lại ở sự tìm cách vận dụng các công thức Vật lý đểgiải cho xong các phương trình và đi đến những đáp số, mà còn phải giải thíchđược các hiện tượng Vật lý đang xảy ra trong thiên nhiên quanh ta, trong các đốitượng 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 khảo phầnQuang 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.

r K

N S

I i

tâm của mắt) Thường lấy Đ = 25cm Mắt bình thường có điểm cực viễn ở xa vôcùng, còn điểm cực cận cách mắt 10cm đến 20cm.

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

- Mắt viễn thị có độ tụ nhỏ hơn mắt bình thường; điểm cực cận của mắt viễn thị ởtương đối xa mắt Sửa tật viễn thị bằng cách đeo kính hội tụ

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

 = góc AOB với tg =

- Năng suất phân li của mắt bình thường:   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:  là góc trông ảnh của một vật qua dụng cụ, 0 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  xácđịnh và có một màu nhất định Một chùm ánh sáng trắng song song, gồm các ánhsáng đơn sắc có bước sóng từ 0,4 μm (tia tím) đến 0,76 μm (tia đỏ), đến lăng kínhm (tia tím) đến 0,76 μm (tia tím) đến 0,76 μm (tia đỏ), đến lăng kínhm (tia đỏ), đến lăng kínhkhi ló ra khỏi lăng kính, bị phân tích thành dãy nhiều màu, từ đỏ đến tím, gọi làquang 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 suất của 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 với nhaukhi gặp nhau, tạo nên vân sáng (cực đại giao thoa) và vân tối (cực tiểu giao thoa)trên màn quan sát

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 lại khigặp: “Đèn đỏ”, và tại sao lại phải “Đèn đỏ”? v.v Những hiện tượng rất thực tế, rấtgần gũi với chúng ta, nhiều lúc chúng ta xem đó là hiển nhiên, ta vô tình không cầnbiết 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, banngày nó sẽ phản quang ánh Mặt Trời xuống dưới, còn ban đêm có thể phản xạ ánhđèn xuống, làm cho gian buồng thêm sáng sủa, mà không ảnh hưởng gì tới mắtngười cả, vì người chẳng mấy khi ngửa cổ nhìn lâu trên trần nhà Thế thì tại saobốn mặt vách tường tốt nhất không sơn thành màu trắng nhỉ? Đó là vì bốn bứctường 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 tương đối chói chang thì mắt sẽ cảm thấy rất mệt mỏichính là vì lẽ đó Vì vậy, vách tường xung quanh phòng tốt nhất là sơn thành màuxanh nhạt, màu vàng lúa hoặc màu lam nhạt Ánh sáng phản xạ của chúng tươngđối dịu, sẽ không làm cho 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 phần năng lượng ánhsáng bị các phân tử không khí và các hạt đó tán xạ ra mọi phía, nên năng lượngchùm sáng càng giảm, khi truyền đi càng xa Phần ánh sáng mất do tán xạ tăng rấtnhanh khi bước sóng giảm, nên ánh sáng có bước sóng dài bị mất mát ít hơn vàtruyền 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 phân biệt

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 trên đường, thì từ xa

đi lại, lúc bắt đầu trông thấy đèn ta cũng đồng thời nhận ra màu đỏ của nó Như vậydùng đèn đỏ để báo hiệu nguy hiểm thì không sợ nhầm lẫn và lại có thể nhận thấyđược 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 đánh giầyvào 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 ra phản

xạ Giả dụ mặt bằng đó trơn bóng, thế thì có thể sinh ra phản quang rất mạnh, nhìnvào rất sáng Có lẽ bạn sẽ hỏi: Vì sao trên bề mặt của các vật thể như tường 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 Bạncầm một kính lúp quan sát tỉ mỉ một lúc, thì sẽ phát hiện bề mặt của các vật thể đóđều xù xì, thô ráp, cao thấp không đều Bề mặt thô ráp cũng có thể phản xạ ánhsáng Có điều phản xạ về bốn phương, tám hướng, chứ không phải tập trung vàomột hướng nhất định

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 mặt nướctới đáy chậu có vẻ như trở thành nông hơn Hiện tượng kì lạ này, rốt cuộc đã xảy ranhư thế nào?

khí của ánh sáng trước đã Thì ra trong cùng một loại môi trường, ánh sáng bao giờcũng truyền theo đường thẳng-đường ngắn nhất Song nó từ một loại môi trường đivào một môi trường khác, ví dụ như từ không khí vào nước, hoặc từ nước vàokhông khí, do tốc độ truyền của ánh sáng trong hai loại môi trường đó khác nhau,trên mặt phân cách của hai môi trường, ánh sáng sẽ bị cong lại, đi theo một đườnggấp khúc Loại hiện tượng này của ánh sáng gọi là khúc xạ ánh sáng Chậu nướccủa bạn trông thấy 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, đếnmặt phân cách giữa nước và không khí liền đổi hướng truyền theo đường thẳng, nógấp nghiêng với mặt nước một góc Cái đập vào mắt chúng ta chính là tia sáng đãgấp khúc đổi hướng Song con mắt không cảm nhận được, vẫn cứ tưởng rằng tiasáng đó theo đường thẳng chiếu tới, và ngộ nhận ảnh ảo do tia sáng đã bị đổi hướng

đó tạo ra con cá thật Như vậy vị trí của cá trong nước nhìn có vẻ nông hơn Lí lẽkhiến 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 ảo thuậtthế 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 đầu tóc,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, rồitần 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 chị lớptrên, nên thầy vừa giảng giải, lại vừa có ‘‘giáo cụ trực quang’’ chỉ cặn kẽ cho hai

em :

Những gương ta thường thấy này, được gọi chung là mặt gương Mặt gương

có ba loại Loại thường dùng trong các gia đình để soi mặt, chải đầu được gọi làgương phẳng Bề mặt của nó phẳng Một chùm tia sáng song song chiếu tới gươngthì ánh sáng phản xạ cũng là những tia sáng song song, cho nên gnười đứng songsong với mặt gương có hình dạng thế nào, sẽ thấy ảnh của mình như thế tronggương

Loại mặt gương thứ hai là có mặt gương cong lồi lên, gọi là gương cầu lồi.Loại gương này có hai đặc điểm Một là tia sáng từ bên ngoài chiếu tới thì qua sựphản xạ của gương cầu lồi sẽ tản rộng ra Nếu các em tới soi sẽ thấy béo lên Mộtđặc điểm khác là dùng gương cầu lồi, mắt người có thể nhìn tới phạm vi lớn hơn sovới khi nhìn vào gương phẳng Bởi vậy, gương soi để nhìn về phía sau của ôtô đềudùng mặt gương lồi là để người lái xe có thể nhìn thấy phạm vi sau xe rộng hơnmột chút, giúp cho điều khiển xe an toàn

Loại gương thứ ba là gương có mặt cong lõm xuống dưới gọi là gương cầulõm Loại gương này có hai đặc điểm, mà hai đặc điểm này lại ngược với gươnglồi Nó có thể làm cho các tia sáng hội tụ lại, nên khi soi sẽ thấy hình như gầy đi,nhỏ lại Thứ gương mà các thày thuốc dùng soi họng cho người bệnh là loại gươnglõm này Khi soi tia sáng sẽ hội tụ lại nơi cần soi như trong họng, lỗ tai, giúp thầythuốc nhìn thấy các biểu hiện các bệnh tật mà chuẩn đoán bệnh

nó Dùng tư tưởng khoa học, phương pháp khoa học và tri thức khoa học chính xác

sẽ giúp ta trả lời chính xác bản chất của các hiện tượng này

Những hiện tượng Quang học cũng vậy, chúng đều có nguyên nhân cả Đểtrả lời đúng, chính xác và nhanh chóng hiện tượng xảy ra, ngoài việc phải nắmvững kiến thức phần Quang học, ta còn phải xác định ‘‘mấu chốt’’ của vấn đề, xemnhững hiện tượng xảy ra đó thuộc mảng kiến thức nào của phần Quang học: Quanghình học, giao thoa, nhiễu xạ hay hiện tượng phát quang v.v để giới 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 nọnối tiếp cái kia (hình a) thì khi rọi một tia sáng vào gương thứ nhất tia sáng sẽ lầnlượt phản xạ trên các gương của dãy và đi theo một đường gấp khúc Muốn chođường 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 thựchiện 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 tới thành 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 theo thanh mà ló ra ở đầu kia Thanh

như thế đã hướng chùm sáng đi theo nó, và được gọi là

ống dẫn sáng

Trong thực tế, ống dẫn sáng được làm bằng một

bó sợi chất dẻo, để cho mềm và dễ uốn theo ý muốn

Nó được dùng trong y học để rọi sáng vào miệng khi

chuẩn đón các bệnh về răng, miệng, họng, để soi sáng các phần trong cơ thể, chẳnghạn 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 có mộtvòng tròn đường kính chừng 1mm gọi là điểm vàng, tâm hơi trũng xuống Trongđiểm vàng chỉ có toàn tế bào hình nón, nên điểm vàng là điểm nhạy sáng nhất củavõng mạc Mỗi tế bào nón được nối với đầu một dây thần kinh thị giác Khi nhìnmột vật bao giờ ta cũng hướng trục nhìn của mắt vào vật, để ảnh của vật vào đúngđiểm vàng Nếu ảnh của hai điểm khác nhau A và B rơi vào hai tế bào nón khácnhau trên điểm vàng, thì hai dây thần kinh ghi được hai cảm giác khác nhau, và mắtnhận biết được rằng đấy là hai điểm khác nhau Nhưng nếu vì vật ở xa, hoặc vì A

và B quá gần nhau đến mức ảnh của hai điểm rơi vào cùng một tế bào nhạy sángcủa võng mạc thì mắt chỉ ghi được một cảm giác độc nhất, tức là mắt sẽ thấy haiđiểm 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 , gọi là năng suất phân ly của mắt Đối với

người bình thường trong phòng sáng vừa phải,  có trị số chừng 1 phút, tức làchừng 3/10000rad Mắt có  đúng bằng 1 phút, thì có thị lực 10, thị lực 9 ứng với 

= 2’, thị lực 8 ứng với  = 3’v.v

Bảng đo thị lực gồm hơn một chục hàng chữ Chữ ở hàng số 10 thì nét rộng2mm, 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 chữ trên 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 tiêu chuẩn50lux, và thử đọc chữ ở các hàng, bắt đầu từ hàng số 1, bằng từng mắt một Nếuđọc được đến hàng số 9, nhưng không đọc được hàng số 10, thì ghi thị lực của mắt

là 9 Để phép đo được đúng, ngoài việc đảm bảo cho bảng có độ rọi chuẩn, nênđứng 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 tathường 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 mạnh hơn, cònnhững 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 xe lửa,vào một vật ở xa, thí dụ như vào cửa sổ của một ngôi nhà, thì thấy đường nét củangôi nhà thành ngoằn ngoèo, lung linh Đó là vì lớp không khí gần đầu máy nónglên và chuyển động lên phía trên (tạo thành dòng đối lưu trong không khí) Dòngkhí nóng có tỉ trọng nhỏ hơn, do đó có chiếc suất nhỏ hơn không khí xung quanh.Tia sáng từ vật tới mắt bạn khi đi qua dòng khí đó bị khúc xạ trở thành hơi congnên nhìn thấy vật ở một vị trí hơi khác so với khi tia sáng không bị cong Vì dòngkhí không đều và không ổ định nên những điểm khác nhau của vật bị dich chuyểnkhông đều nhau và vật bị “biến dạng”, mép cửa trở thành ngoằn ngoèo Và nhữngchổ ngoằn ngoèo lại thay đổi liên tục, nên ta thấy vật như lay động nhẹ Sao trêntrời lấp lánh cũng do cùng một nguyên nhân Các tia sáng từ sao đến mắt ta cũngqua một lớp khí quyển dày Ban ngày mặt đất bị Mặt Trời nung nóng nên trong khíquyển luôn luôn có dòng khí đối lưu nhỏ, chiếc suất khác nhau Tia sáng từ vì saotới mắt ta, khi đi qua những dòng khí ấy, bị khúc xạ thành hơi cong, lúc cong vềphía này, lúc cong về phía khác Do đó một mặt vị trí của ngôi sao hình như bịthay đổi liên tục, mặt khác số tia sáng rọi vào mắt cũng không đều, lúc nhiều, lúc ítkhiến ta thấy sao có lúc sáng hơn, 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 đi quamỏng hơn, tia sáng lại đi cùng phương với dòng khí, nên tia sáng không bị cong vàhầu như không lấp lánh

Nếu bạn qua sát kỹ, thì thấy rằng sao Hôm (hay Sao Mai), và nói chung hànhtinh thì không lấp lánh Đó là vì góc trông của hành tinh tương đối lớn (góc trông

của các sao đều bằng không), chùm sáng từ hành tinh rọi vào mắt tương đối rộngnên 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 độ sâu,

về hình nổi

Hai mắt cách nhau một khoảng 5-6cm Khi nhìn một vật bằng cả hai mắt, haiảnh phối cảnh của vật trên võng mạc của hai mắt hơi khác nhau một chút Khi thầnkinh thị giác của hai mắt “chập” hai cảm giác thu được với mỗi mắt, thành cảmgiác chung về hình ảnh của vật, thì hai cảm giác không “chập” hoàn toàn, và do đócho 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 ảnh thôngthường Lớp không khí nông ở kề sát mặt cát bị hun nóng trên sa mạc có nhữngtính chất của gương phẳng, đó là do lớp không khí này có mật độ nhỏ hơn lớpkhông khí nằm trên Tia sáng từ một vật ở xa rọi nghiêng, khi tới lớp không khí này

sẽ uống cong đường đi, rồi lại rời khỏi mặt đất và đạp vào mắt người quan sát, tựa

hồ như được phản xạ từ gương dưới một góc tới rất lớn Và đối với người quan sát,dường như trước mặt mình có một mặt nước phẳng lặng trải ra trong sa mạc (hìnhvẽ)

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 mặt đấtnóng phản xạ các tia sáng không giống như các gương phẳng, mà giống như mộtmặt nước, được khảo sát từ độ sâu của nước Ở đây đã xảy xa hiện tượng phản xạtoàn phần

Các hiện tượng tương tự đặt biệt xảy ra vào mùa hè tên các đường nhựa Cácđường này có màu thẫm, nên bị hun nóng dưới ánh nắng Mặt Trời Mặt đường mờđục từ xa trông tựa như một mặt nước đánh bóng và phản chiếu các vật 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 các thiênthể ấy to, hay nhỏ Và hiểu như thế, thì góc trông Mặt Trời, từ sáng đến trưa, và từtrưa đến chiều không thay đổi hay nói cho đúng hơn chỉ thay đổi một trị số cựcnhỏ, không đáng kể so với góc ấy Và như thế có nghĩa là Mặt Trăng, Mặt Trời lúcmới mọc cũng chỉ to như lúc ở trên đỉnh đầu thôi Và thực sự thì chụp ảnh hoặc đogóc trông hai thiên thể ấy, người ta thấy đúng là chúng không thay 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 Khitrăng lên cao giữa Mặt Trăng và mắt không có vật gì khác để so, nên ta thấy MặtTrăng có vẻ như gần Nhìn một vật ở gần, dưới một góc nhỏ ta cho nó là bé Khitrăng 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 lạikhông giảm, nên ta tưởng như nó to ra Để rứt khỏi ảo giác này, ta nên làm thínghiệm nhỏ sau đây: Lấy một tấm kính hơ lên ngọn đèn dầu hoả cho muội bám vàothành một lớp đều Và nhìn Mặt Trời lúc mọc qua tấm kính đó Qua tấm kính đenbạn không trông thấy vật gì khác ngoài Mặt Trời, và sẻ thấy nó cũng nhỏ như lúc ởđỉnh 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 độphóng đại lên càng nhiều lần, thì vật nhỏ đến mấy, cuối cùng cũng bị “ lôi ra ngoàiánh 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 tính chấtsóng, nên dự định trên không thực hiện được

Hãy quan sát mặt nước hồ, khi có những gợn sóng nhấp nhô: ngọn sóng nọcách ngọn sóng tiếp theo một khoảng không thay đổi chừng vài chục centimet Khisóng gặp cái thuyền, thì nó bị thuyền cản không cho truyền đi tiếp Nhưng cái sàocắm dưới nước lại không gây ảnh hưởng gì: sóng nước lướt qua cái sào, mà khônghề bị suy yếu chút nào Ta gọi khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp là bướcsóng Kích thước cái thuyền lớn hơn bước sóng, nên thuyền chắn được sóng, và sauthuyền không có sóng truyền tới Còn kích thước cái sào nhỏ hơn bước sóng, nênsào 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 qua tiêubản đặt trên kính hiển vi, thì chỉ chi tiết nào trên tiêu bản lớn hơn hay bằng bướcsóng ánh sáng, mới cản được ánh sáng và sinh ra một bóng tối Khi nhìn trong kínhhiển vi, ta trông thấy bóng tối ấy và nhận ra hình dáng của chi tiết Nhưng nếu chitiết ấy nhỏ hơn một nữa bước sóng, thì nó không cản được ánh sáng, không sinh rađược bóng tối, và ta sẽ không nhìn thấy nó, dù kính phóng đại bao nhiêu lần Vìvậy kính hiển vi, nhìn bằng mắt, chỉ giúp ta trông thấy những vi trùng lớn hơn 0,2phần nghìn milimet mà thôi Những sinh vật có kích thước nhỏ hơn không trôngthấy 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 của cácphần trên phim không hoàn toàn phù hợp với độ tương phản trên vật, đặt biệt là khichụp ngoài nắng Chẳng hạn, một lá cờ đỏ đang tung bay với mắt thì nổi hẳn trênnền trời xanh, nhưng khi chụp trên phim rồi in trên ảnh, ta thấy lá cờ bị tối, và nềntrời sáng hơn nhiều Để loại trừ ảnh hưởng này, người ta làm yếu bớt các tia sángmàu lam, màu tím, bằng cách bắt chùm sáng đi qua một kính lọc, trước khi rọi vàomáy

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 như thật.Kính lọc màu vàng sẫm vẫn cho các tia đỏ và vàng qua gần hết, nhưng hấp thụ cáctia lam và tím mạnh hơn, làm cho ảnh tương phản hơn vật, chẳng hạn làm cho nềntrời tối bớt, và các đám mây hiện rõ hơn Kính lọc màu da cam, và nhất là kính màu

đỏ hấp thụ hết ánh sáng màu lam, màu tím, nên cho những ảnh thật tương phản,khác hẳn thật, chẳng hạn, vật màu đỏ hiện rất sáng, vật màu lam, tím trở thành tối,trời mây bình thường mà hiện trên ảnh như sắp có giông Người sử thành thạo kínhlọc có thể gây được nhiều hiệu quả đặc sắc Khi chụp ảnh với kính lọc màu, phảichú 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 loang trênmặt 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 cùng phản

milimet-xạ ánh sáng như hai mặt của tấm cửa

Ta xét một điểm I trên màng mỏng M mà độ dày được vẽ to gấp nghìn lần độdày thật Tia sáng SIR1 phát đi từ một điểm S của nguồn, phản xạ ở mặt trên củamàng và rọi vào mắt Trong số rất nhiều tia sáng phát đi từ S, có một tia SKR2 phản

xạ ở mặt dưới của màng và cũng rọi vào mắt Vì màng rất mỏng, nên đối với mắt,hai tia IR1 và KR2 như là được phát đi từ cùng một điểm I Khi hai tia này đượcthuỷ tinh thể của mắt hội tụ lên võng mạc, chúng gặp nhau và giao thoa với nhau.Hai tia sáng đi từ điểm I, mà gặp nhau trên võng mạc của mắt, thì mắt nhìn rõ điểmI: ta nói là mắt điều tiết để nhìn vào mặt bản Hai tia sáng giao thoa với nhau, có thểhoặc tăng cường lẫn nhau, hoặc triệt tiêu nhau, tuỳ theo độ dày của màng và tuỳtheo bước sóng ánh sáng Chùm ánh sáng rọi vào màng là ánh sáng trắng, có đủ cácmàu, ứng với nhiều bước sóng khác nhau, nên cùng một lúc, ở cùng một điểm I,sóng ánh sáng màu này bị triệt tiêu, sóng ánh sáng màu khác lại được tăng cường,

và ánh sáng phản xạ thành có màu sắc, và màu sắc đó thay đổi theo chổ dày, chỗmỏng trên màng

10 VÌ SAO SOI MÌNH XUỐNG GIẾNG NƯỚC LẠI THẤY BÓNG MÌNH RÕ HƠN KHI SOI MÌNH XUỐNG CHẬU NƯỚC?

Khi soi mình xuống chậu nước thì ngoài ánh sáng phản xạ cho ảnh mình, mắt

cò nhận được ánh sáng tán xạ từ bên ngoài nhất là từ đáy chậu Ánh sáng này lạimạnh hơn ánh sáng phản xạ, nên lấn át ánh sáng phản xạ

Trường hợp giếng nước lại khác Do mặt nước ở dưới sâu, thành giếng chehầu hết ánh sáng tán xạ từ bên ngoài Nước lại sâu, hầu như không có ánh sáng tán