Giải thích định tính các hiện tượng Quang học

Chùm ánh sáng rọi vào màng là ánh sáng trắng, có đủ các màu, 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 mà[r]

Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” PHẦN I: MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Vật lý học không phải là các phương trình và số Vật lý học là điều xảy giới xung quanh ta Nó nói các màu sắc cầu vòng, ánh sáng lóng lánh và tính cứng rắn viên kim cương Nó có liên quan đến việc bộ, xe đạp, lái ô tô và việc điều khiển tàu vũ trụ Việc học môn Vật lý không dừng lại tìm cách vận dụng các công thức Vật lý để giải cho xong các phương trình và đến đáp số, mà còn phải giải thích các tượng Vật lý xảy thiên nhiên quanh ta, các đối tượng công nghệ văn minh mà ta sử dụng Mặt khác, thực tế việc giảng dạy Vật lý nay, chủ yếu dành nhiều thời gian dạy học sinh nhận diện các kiểu, loại bài toàn khác và cách thức vận dụng các công thức Vật lý cho kiểu, loại toán đó, mà ít chú trọng giúp học sinh giải thích các tượng Vật lý xảy tự nhiên Xuất phát từ ý nghĩa và thực tế đó, tôi mạnh dạn nghiên cứu đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học”, nhằm giúp học sinh yêu thích và hiểu chất Vật lý các tượng Quang học 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 phần Quang học - Phương pháp thống kê: + Chọn các tượng có chương trình phổ thông và gần gũi với đời sống ngày - Phương pháp phân tích và tổng hợp kinh nghiệm quá trình giảng dạy và thực tế đời sống Phạm vi nghiên cứu đề tài này là phần Quang học chương trình lớp 12 hành * 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  Page of 27  Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” PHẦN II: NỘI DUNG Quang học là môn học, đó người ta nghiên cứu các tượng liên quan đến ánh sáng; từ truyền ánh sáng đến tạo các ảnh; từ các tính chất ánh sáng đến chất 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 quang học + Định luật truyền thẳng ánh sáng - Trong môi trường suốt, đồng tính và đẳng hướng ánh sáng truyền theo đường thẳng + Nguyên lí tính thuận nghịch chiều truyền ánh sáng - Đường ánh sáng không đổi đảo ngược chiều truyền ánh sáng N + Định luật phản xạ ánh sáng S R - Tia phản xạ nằm mặt phẳng tới và phía bên pháp tuyến so với tia tới i i’ - Góc phản xạ góc tới (i’ = i) I + Định luật khúc xạ ánh sáng - Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới và bên pháp tuyến so với tia tới - Đối với cặp môi trường suốt định thì tỉ số sin góc tới (sin i) với sin góc khúc xạ (sin r) luôn luôn là mọt số không đổi N S Số không đổi này phụ thuộc vào chất hai môi trường và i gọi là suất tỉ đối môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) môi trường chứa tia tới (môi trường 1) I r Kí hiệu n 21 K sin i = n 21 sin r + Hiện tượng phản xạ toàn phần - Khi ánh sáng truyền từ mặt phân cách môi trường quang (n1) sang môi trường quang kém (n2) thì góc khúc xạ r lớn góc tới i - Góc khúc xạ lớn 900; 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 i gh, thì không còn xảy khúc xạ, toàn áng sáng trở lại môi trường quang Khi đó có tượng phản xạ toàn phần + Máy ảnh - Vật kính máy ảnh là thấu kính hội tụ (hoặc hệ thấu kính tương đương với thấu kính hội tụ) cho ảnh vật cần chụp rõ trên phim (ảnh) + Mắt - Thủy tinh thể mắt có vai trò vật kính máy ảnh, còn võng mạc có vai trò phim - Khi nhìn vật đặt điểm cực viễn CV, mắt không cần điều tiết Còn nhìn vật đặt điểm cực cận CC mắt phải điều tiết tối đa chóng mỏi mắt Giới hạn nhìn rõ mắt là khoảng CVCC Khoảng cách thấy rõ ngắn là Đ = OCC (O là quang Page of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” tâm mắt) Thường lấy Đ = 25cm Mắt bình thường có điểm cực viễn xa vô cùng, còn điểm cực cận cách mắt 10cm đến 20cm - Mắt cận thị có độ tụ lớn mắt bình thường không có tật, điểm cực viễn mắt cận thị tương đối gần mắt Thường sửa tật cận thị cách đeo kính phân kỳ - Mắt viễn thị có độ tụ nhỏ mắt bình thường; điểm cực cận mắt viễn thị tương đối xa mắt Sửa tật viễn thị cách đeo kính hội tụ - Góc trông  vật (hoặc ảnh) AB đặt thẳng góc với trục nhìn mắt O là AB  = góc AOB với tg = OA - Năng suất phân li mắt bình thường:   1’ = rad 3400 + Các dụng cụ quang học: Kính lúp, hiển vi, thiên văn tg  -Độ bội giác G số dụng cụ quang học: G =  0 tg0 Trong đó:  là góc trông ảnh vật qua dụng cụ, 0 là góc trông vật đặt điểm cực cận mắt + Tính chất sóng ánh sáng - Ánh sáng là sóng điện từ Ánh sáng đơn sắc nhìn thấy có bước sóng  xác định và có màu định Một chùm ánh sáng trắng song song, gồm các ánh sáng đơn sắc có bước sóng từ 0,4 μm (tia tím) đến 0,76 μm (tia đỏ), đến lăng kính ló khỏi lăng kính, bị phân tích thành dãy nhiều màu, từ đỏ đến tím, gọi là quang phổ ánh sáng trắng Tia đỏ bị lệch (về phía dáy lăng kính) ít nhất, tia tím bị lệch nhiều Nguyên nhân tán sắc đó là suất thuỷ tinh (môi trường) phụ thuộc vào bước sóng (tần số) ánh sáng - Hai sóng ánh sáng kết hợp, hai nguồn sáng kết hợp phát ra, giao thoa với gặp nhau, tạo nên vân sáng (cực đại giao thoa) và vân tối (cực tiểu giao thoa) trên màn quan sát + Lượng tử ánh sáng - Chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng  coi dòng các phôtôn (lượng tử c ánh sáng), phôtôn mang lượng xác định ε = h f = h (f là tần số ánh sáng,  -34 h là số Plăng; h = 6,625.10 J.s; c = 10 m/s) Cường độ ánh sáng tỉ lệ với số phôtôn - Hiện tượng quang điện là tượng các electrôn bị bật (gọi là electrôn quang điện) chiếu vào mặt kim loại chùm ánh sáng có bước sóng  thích hợp b Một vài tượng quang học thường gặp đời sống ngày Có nào ta ngồi suy nghĩ: Tại trần nhà lại sơn màu trắng? còn bốn vách tường lại không sơn màu trắng? hay lần trên đường phải dừng lại gặp: “Đèn đỏ”, và lại phải “Đèn đỏ”? v.v Những tượng thực tế, Page of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” gần gũi với chúng ta, nhiều lúc chúng ta xem đó là hiển nhiên, ta vô tình không cần biết Nhưng hiểu “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 buồng quét vôi thành màu gì hoa văn vì mỹ quang, mà còn phải cân nhắc đến vấn đề ánh sáng Vật thể màu trắng phản quang mạnh Sơn trần nhà thành màu trắng, ban ngày nó 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 gì tới mắt người cả, vì người chẳng ngửa cổ nhìn lâu trên trần nhà Thế thì bốn mặt vách tường tốt không sơn thành màu trắng nhỉ? Đó là vì bốn tường nằm trường nhìn chúng ta Bất bạn ngồi hay đứng, nhìn trái, nhìn phải nhìn trước nhìn sau, mắt gặp phải tường Nếu bốn tường lại sơn thành màu trắng, thì ánh Mặt Trời ánh đèn chiếu lên vách tường trắng sinh phản quang mạnh, và trực tiếp rọi vào mắt người, làm cho mắt cảm thấy khó chịu Điều đó không có lợi mắt Mọi người có thể nghiệm này: Đọc sách báo ánh Mặt Trời tương đối chói chang thì mắt cảm thấy mệt mỏi chính là vì lẽ đó Vì vậy, vách tường xung quanh phòng tốt là sơn thành màu xanh nhạt, màu vàng lúa màu lam nhạt Ánh sáng phản xạ chúng tương đối dịu, 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 Lý thứ nhất, lý khách quan, là bảy màu quang phổ, màu đỏ ứng với bước sóng lớn nhất, nên ánh sáng đỏ truyền không khí xa Khi chùm ánh sáng truyền không khí, là không khí có nhiều bụi hạt nước nhỏ (tức là sương mù), thì phần lượng ánh sáng bị các phân tử không khí và các hạt đó tán xạ phía, nên lượng chùm sáng càng giảm, truyền càng xa Phần ánh sáng tán xạ tăng nhanh bước sóng giảm, nên ánh sáng có bước sóng dài bị mát ít và truyền xa ánh sáng các màu khác Lý thứ hai, lý chủ quan là sau: Khi đứng xa đèn màu, ta trông thấy đèn không nhận màu nó Phải lại gần thêm, phân biệt màu ánh sáng đèn Nghĩa là các màu lục, lam, vàng, tím ngưỡng sáng (là lượng ánh sáng nhỏ mà mắt phát được) không trùng với ngưỡng màu (lượng ánh sáng nhỏ để nhận màu ánh sáng) Chỉ riêng với màu đỏ, là Page of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” hai ngưỡng đó trùng nhau: ban đêm đặt đèn đỏ trên đường, thì từ xa lại, lúc bắt đầu trông thấy đèn ta đồng thời nhận màu đỏ nó Như dùng đèn đỏ để báo hiệu nguy hiểm thì không sợ nhầm lẫn và lại có thể nhận thấy từ xa VÌ SAO GIẦY DA BÔI XI VÀO CÀNG LAU CÀNG BÓNG? Một đôi giầy da vừa cũ vừa bẩn, cần lau bụi bặm, bôi xi đánh giầy vào cẩn thận xát nhẹ lượt thì đã biến thành vừa bóng vừa đẹp mắt Đó là lý gì vậy? Thì ra, ánh sáng chiếu tới trên bề mặt nào có thể xảy phản xạ Giả dụ mặt đó trơn bóng, thì có thể sinh phản quang mạnh, nhìn vào sáng Có lẽ bạn hỏi: Vì trên bề mặt các vật thể tường nhà, bàn v.v không nhìn thấy phản quang mạnh nhỉ? Bề mặt các vật thể tường, bàn v.v không thực trơn bóng đâu Bạn cầm kính lúp quan sát tỉ mỉ lúc, thì phát bề mặt các vật thể đó xù xì, thô ráp, cao thấp không Bề mặt thô ráp có thể phản xạ ánh sáng Có điều phản xạ bốn phương, tám hướng, không phải tập trung vào hướng định Cái đó vật lý gọi là phản xạ khuếch tán v.v Vì chúng ta không trông thấy ánh sáng phản xạ mạnh Bề mặt giầy da không phải trơn bóng Nếu chiíec giầy bẩn thì cố nhiên trở thành thô ráp Như nó không thể làm cho tia sáng tập trung hướng định Cho nên nhìn vào không thấy bóng lộn Mục đích việc bôi xi đánh giầy là để hạt li ti xi lấp vào chỗ trũng thấp trên bề mặt giầy da, làm cho nó trở nên phẳng, và xi đánh giầy có loại lực thẩm thấu Nó có thể lấp kín lỗ nhỏ, sau đó dùng vải xát lên để xi phủ đầy khắp, tình trạng thô ráp bề mặt giầy da cải thiện lên nhiều, ánh sáng phản xạ hướng nào đó, giầy liền bóng lộn lên nhiều Cho nên sau 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? Page of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” Khi chậu thau đựng đầy nước, nhìn nghiêng từ bên cạnh, độ sâu từ mặt nước tới đáy chậu có vẻ trở thành nông Hiện tượng kì lạ này, rốt đã xảy nào? Muốn làm sáng tỏ chân tướng cách triệt để thì cần phải hiểu rõ số tính khí ánh sáng trước đã Thì cùng loại môi trường, ánh sáng truyền theo đường thẳng-đường ngắn Song nó từ loại môi trường vào môi trường khác, ví dụ từ không khí vào nước, từ nước vào không khí, tốc độ truyền ánh sáng hai loại môi trường đó khác nhau, trên mặt phân cách hai môi trường, ánh sáng bị cong lại, theo đường gấp khúc Loại tượng này ánh sáng gọi là khúc xạ ánh sáng Chậu nước bạn trông thấy biến thành nông chính là khúc xạ ánh sáng gây nên Bạn xem kìa, khe suối có cá nhỏ, tia sáng từ thân cá phản xạ ra, đến mặt phân cách nước và không khí liền đổi hướng truyền theo đường thẳng, nó gấp nghiêng với mặt nước góc Cái đập vào mắt chúng ta chính là tia sáng đã gấp khúc đổi hướng Song mắt không cảm nhận được, tưởng tia sáng đó theo đường thẳng chiếu tới, và ngộ nhận ảnh ảo tia sáng đã bị đổi hướng đó tạo cá thật Như vị trí cá nước nhìn có vẻ nông Lí lẽ khiến cho chậu nước trở thành nông Trò đùa nghịch tia sáng giống cách biến hoá nhà ảo thuật thôi Khi chúng ta nhận biết rõ đủ loại tính khí tia sáng, thì không bị nó “lừa gạt” Người đánh cá có kinh nghiệm dùng cái xiên để xỉa cá, người không xỉa thẳng vào cá, vì đó chẳng qua là ảo ảnh cá Chắc chắn nhằm vào chỗ xa và sâu chút dùng sức đâm tới Như vậy, cá giãy giụa tứ tung đã bị xiên chặt Đó đúng là kinh nghiệm phong phú mà người đánh bắt cá tích luỹ qua thực tiễn lâu dài mình EM BÉO LÊN PHẢI KHÔNG? Hai anh em Toàn, Thư lần học đứng trước gương để xem đầu tóc, khăn quàng có chỉnh trang chưa Một hôm, trên đường cùng học, hai anh em nhìn thấy ô tô đỗ bên đường, có cái gương gắn bên buồng lái xinh xinh Thư chạy lại soi thử lúc, tần ngần kêu lên: Ôi, em béo thêm lên thì phải? Toàn chạy lại nhìn thì quái lạ sao: Thư gương trông béo hẳn lên Em tới gần để soi thử thì chính em béo lên! Thế là nào nhỉ? Cả hai anh em chẳng hiểu vì sao, bèn bảo tới hỏi thầy dạy vật lý các lớp trên, gần nhà hai em Page of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” Vừa hay thầy lại chuẩn bị bài giảng ‘‘Quang học” cho các anh chị lớp trên, nên thầy vừa giảng giải, lại vừa có ‘‘giáo cụ trực quang’’ cặn kẽ cho hai em : Những gương ta thường thấy này, gọi chung là mặt gương Mặt gương có ba loại Loại thường dùng các gia đình để soi mặt, chải đầu gọi là gương phẳng Bề mặt nó phẳng Một chùm tia sáng song song chiếu tới gương thì ánh sáng phản xạ là tia sáng song song, cho nên gnười đứng song song với mặt gương có hình dạng nào, thấy ảnh mình gương 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 phản xạ gương cầu lồi tản rộng Nếu các em tới soi thấy béo lên Một đặc điểm khác là dùng gương cầu lồi, mắt người có thể nhìn tới phạm vi lớn so với nhìn vào gương phẳng Bởi vậy, gương soi để nhìn phía sau ôtô dùng mặt gương lồi là để người lái xe có thể nhìn thấy phạm vi sau xe rộng chút, giúp cho điều khiển xe an toàn Loại gương thứ ba là gương có mặt cong lõm xuống gọi là gương cầu lõm Loại gương này có hai đặc điểm, mà hai đặc điểm này lại ngược với gương lồi Nó có thể làm cho các tia sáng hội tụ lại, nên soi thấy hình gầy đi, nhỏ lại Thứ gương mà các thày thuốc dùng soi họng cho người bệnh là loại gương lõm này Khi soi tia sáng hội tụ lại nơi cần soi họng, lỗ tai, giúp thầy thuốc nhìn thấy các biểu các bệnh tật mà chuẩn đoán bệnh II PHƯƠNG PHÁP CHUNG ĐỂ GIẢI ĐÁP NHANH NHỮNG CÂU HỎI ĐỊNH TÍNH QUANG HỌC Những tượng tự nhiên xảy xung quanh ta đa dạng, phong phú, muôn hình muôn vẽ Tuy nhiên, tất tượng đếu có nguyên nhân nó Dùng tư tưởng khoa học, phương pháp khoa học và tri thức khoa học chính xác giúp ta trả lời chính xác chất các tượng này Những tượng Quang học vậy, chúng có nguyên nhân Để trả lời đúng, chính xác và nhanh chóng tượng xảy ra, ngoài việc phải nắm vững kiến thức phần Quang học, ta còn phải xác định ‘‘mấu chốt’’ vấn đề, xem tượng xảy đó thuộc mảng kiến thức nào phần Quang học: Quang Page of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” hình học, giao thoa, nhiễu xạ hay tượng phát quang v.v để giới hạn kiến thức và giải thích chính xác chất tượng III 30 HIỆN TƯỢNG QUANG HỌC PHỔ BIẾN TRONG TỰ NHIÊN CÓ THỂ DẪN ÁNH SÁNG ĐI THEO NHỮNG ỐNG CONG, NHƯ DẪN NƯỚC, ĐƯỢC KHÔNG? Ánh sáng truyền theo đường thẳng, gặp gương, thì tia sáng bị hắt theo hướng khác Nếu ta đặt dãy nhiều gương phẳng, cho cái nối tiếp cái (hình a) thì rọi tia sáng vào gương thứ tia sáng phản xạ trên các gương dãy và theo đường gấp khúc Muốn cho đường gấp khúc trở thành đường cong, thì các gương phải nhỏ, nhiều vô hạn, và đặt nối tiếp thành đường cong mà ta muốn tia sáng theo Có thể thực điều đó cách dùng mặt kim loại, nhẵn bóng, uốn thành mặt trụ Nhưng biện pháp tốt là dựa vào phản xạ toàn phần Ta xét suốt thuỷ tinh, chất dẻo, uống cong (hình b) và rọi chùm tia sáng hẹp vào đầu ống Chiếc suất và độ cong đã lựa chọn các tia sáng tới thành bên góc lớn góc giới hạn phản xạ toàn phần Do đó, tới chỗ cong, tia sáng liên tiếp bị phản xạ toàn phần và cuối cùng, theo mà ló đầu Thanh đã hướng chùm sáng theo nó, và gọi là ống dẫn sáng Trong thực tế, ống dẫn sáng làm bó sợi chất dẻo, mềm và dễ uốn theo ý muốn Nó dùng y học để rọi sáng vào miệng chuẩn đón các bệnh răng, miệng, họng, để soi sáng các phần thể, chẳng hạn các phận quan tiêu hoá BẢNG ĐO THỊ LỰC ĐƯỢC CẤU TẠO NHƯ THẾ NÀO? ĐO THỊ LỰC THẾ NÀO CHO ĐÚNG? Thị lực là số đánh giá khả phân ly mắt Võng mạc mắt cấu tạo hai loại tế bào: tế bào nón và tế bào que Giữa võng mạc có vòng tròn đường kính chừng 1mm gọi là điểm vàng, tâm trũng xuống Trong điểm vàng có toàn tế bào hình nón, nên điểm vàng là điểm nhạy sáng võng mạc Mỗi tế bào nón nối với đầu dây thần kinh thị giác Khi nhìn vật ta hướng trục nhìn mắt vào vật, để ảnh vật vào đúng điểm vàng Nếu ảnh hai điểm khác A và B rơi vào hai tế bào nón khác trên điểm vàng, thì hai dây thần kinh ghi hai cảm giác khác nhau, và mắt Page of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” nhận biết là hai điểm khác Nhưng vì vật xa, vì A và B quá gần đến mức ảnh hai điểm rơi vào cùng tế bào nhạy sáng võng mạc thì mắt ghi cảm giác độc nhất, tức là mắt thấy hai điểm đó trùng Vậy, muốn phân biệt hai điểm A và B thì góc trông đoạn AB phải lớn hay ít là trị số giới hạn , gọi là suất phân ly mắt Đối với người bình thường phòng sáng vừa phải,  có trị số chừng phút, tức là chừng 3/10000rad Mắt có  đúng phút, thì có thị lực 10, thị lực ứng với  = 2’, thị lực ứng với  = 3’v.v Bảng đo thị lực gồm chục hàng chữ Chữ hàng số 10 thì nét rộng 2mm, để đứng bảng 5m ta nhìn các chữ số hàng góc 1’ Chữ hàng số thì lớn gấp đôi, hàng số thì lớn gấp hàng số 10 Hàng chữ trên cùng, số 1, có nét rộng 22m, hàng số 11, 12 nhỏ hàng số 10 Muốn đo thị lực phải đứng cách bảng 5m và bảng phải có độ rọi tiêu chuẩn 50lux, và thử đọc chữ các hàng, hàng số 1, mắt Nếu đọc đến hàng số 9, không đọc hàng số 10, thì ghi thị lực mắt là Để phép đo đúng, ngoài việc đảm bảo cho bảng có độ rọi chuẩn, nên đứng lát cho quen mắt thử và thử thử lại vài lần 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 lấp lánh Nếu qua sát kỹ, chúng ta thấy rằng, ngôi thấp gần chân trời lấp lánh mạnh hơn, còn ngôi cao, vòm trời, thì không lấp lánh Hẳn bạn đã nhiều lần nhìn thấy rằng, nhìn qua phía trên đầu máy xe lửa, vào vật xa, thí dụ vào cửa sổ ngôi nhà, thì thấy đường nét ngôi nhà thành ngoằn ngoèo, lung linh Đó là vì lớp không khí gần đầu máy nóng lên và chuyển động lên phía trên (tạo thành dòng đối lưu không khí) Dòng khí nóng có tỉ trọng nhỏ hơn, đó có suất nhỏ không khí xung quanh Tia sáng từ vật tới mắt bạn qua dòng khí đó bị khúc xạ trở thành cong nên nhìn thấy vật vị trí khác so với tia sáng không bị cong Vì dòng khí không và không ổ định nên điểm khác vật bị dich chuyển không và vật bị “biến dạng”, mép cửa trở thành ngoằn ngoèo Và chổ ngoằn ngoèo lại thay đổi liên tục, nên ta thấy vật lay động nhẹ Sao trên trời lấp lánh cùng nguyên nhân Các tia sáng từ đến mắt ta qua lớp khí dày Ban ngày mặt đất bị Mặt Trời nung nóng nên khí luôn luôn có dòng khí đối lưu nhỏ, suất khác Tia sáng từ vì tới mắt ta, qua dòng khí ấy, bị khúc xạ thành cong, lúc cong phía này, lúc cong phía khác Do đó mặt vị trí ngôi hình bị thay đổi liên tục, mặt khác số tia sáng rọi vào mắt không đều, lúc nhiều, lúc ít khiến ta thấy có lúc sáng hơn, có lúc tối hơn, tức là thấy nó lấp lánh Page of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” Sao càng gần chân trời, lớp không khí mà tia sáng phải qua càng dày, càng lấp lánh mạnh Khi đỉnh đầu, lớp không khí mà ánh sáng qua mỏng hơn, tia sáng lại cùng phương với dòng khí, nên tia sáng không bị cong và không lấp lánh Nếu bạn qua sát kỹ, thì thấy Hôm (hay Sao Mai), và nói chung hành tinh thì không lấp lánh Đó là vì góc trông hành tinh tương đối lớn (góc trông các không), chùm sáng từ hành tinh rọi vào mắt tương đối rộng nên thăng giáng chùm không rõ rệt NHÌN BẰNG HAI MẮT CÓ LỢI GÌ HƠN NHÌN MỘT MẮT? Người ta có hai mắt không phải tạo hoá muốn người ta trông nhìn nhiều ăn, nói Tác dụng nhìn hai mắt, là cho ta cảm giác độ sâu, hình Hai mắt cách khoảng 5-6cm Khi nhìn vật hai mắt, hai ảnh phối cảnh vật trên võng mạc hai mắt khác chút Khi thần kinh thị giác hai mắt “chập” hai cảm giác thu với mắt, thành cảm giác chung hình ảnh vật, thì hai cảm giác không “chập” hoàn toàn, và đó cho ta cảm giác độ sâu hình TẠI SAO XẢY RA HIỆN TƯỢNG ẢO ẢNH? Chắc là người biết nguyên nhân vật lý tượng ảo ảnh thông thường Lớp không khí nông kề sát mặt cát bị hun nóng trên sa mạc có tính chất gương phẳng, đó là lớp không khí này có mật độ nhỏ lớp không khí nằm trên Tia sáng từ vật xa rọi nghiêng, tới lớp không khí này uống cong đường đi, lại rời khỏi mặt đất và đạp vào mắt người quan sát, tựa hồ phản xạ từ gương góc tới lớn Và người quan sát, dường trước mặt mình có mặt nước phẳng lặng trải sa mạc (hình vẽ) Chú thích: Trên hình vẽ đường tia sáng nghiêng so với mặt đất phóng đại, vì đường tia sáng chếch xuống mặt đất không dốc đến Tuy vậy, đúng phải nói rằng, lớp không khí bị hun nóng gần mặt đất nóng phản xạ các tia sáng không giống các gương phẳng, mà giống Page 10 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” mặt nước, khảo sát từ độ sâu nước Ở đây đã xảy xa tượng phản xạ toàn phần Các tượng tương tự đặt biệt xảy vào mùa hè tên các đường nhựa Các đường này có màu thẫm, nên bị hun nóng ánh nắng Mặt Trời Mặt đường mờ đục từ xa trông tựa mặt nước đánh bóng và phản chiếu các vật xa Đường tia sáng đó trình bày trên hình vẽ bên Chỉ cần quan sát chút, bạn có thể thấy các tượng tương tự không xảy bạn thường nghĩ đâu 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 các thiên thể to, hay nhỏ Và hiểu thế, thì góc trông Mặt Trời, từ sáng đến trưa, và từ trưa đến chiều không thay đổi hay nói cho đúng thay đổi trị số cực nhỏ, không đáng kể so với góc Và có nghĩa là Mặt Trăng, Mặt Trời lúc mọc to lúc trên đỉnh đầu thôi Và thực thì chụp ảnh đo góc trông hai thiên thể ấy, người ta thấy đúng là chúng không thay đổi Thế thì Trăng mọc ta thấy nó “to cái mâm” để lên cao còn “ nhỏ cái đĩa”? Đó là vì mắt bị lừa là ảo giác mà thôi Khi trăng lên cao Mặt Trăng và mắt không có vật gì khác để so, nên ta thấy Mặt Trăng có vẻ gần Nhìn vật gần, góc nhỏ ta cho nó là bé Khi trăng gần chân trời, Trăng và mắt có xen nhiều vật: nhà, cây cối, nước, sông , ta có cảm giác là mặt trăng xa Cho là trăng xa mà góc trông lại không giảm, nên ta tưởng nó to Để rứt khỏi ảo giác này, ta nên làm thí nghiệm nhỏ sau đây: Lấy kính hơ lên đèn dầu hoả cho muội bám vào thành lớp Và nhìn Mặt Trời lúc mọc qua kính đó Qua kính đen bạn không trông thấy vật gì khác ngoài Mặt Trời, và sẻ thấy nó nhỏ lúc đỉnh đầu 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 sản suất kính hiển vi, người ta đã nghĩ rằng, tăng độ phóng đại lên càng nhiều lần, thì vật nhỏ đến mấy, cuối cùng bị “ lôi ngoài ánh sáng” Chẳng hạn, cho kính phóng đại lên mười vạn lần, thì trông thấy vi trùng dài phần vạn milimet to thành 1cm Thực thì, ánh sáng có tính chất sóng, nên dự định trên không thực Hãy quan sát mặt nước hồ, có gợn sóng nhấp nhô: sóng cách sóng khoảng không thay đổi chừng vài chục centimet Khi sóng gặp cái thuyền, thì nó bị thuyền cản không cho truyền tiếp Nhưng cái sào cắm nước lại không gây ảnh hưởng gì: sóng nước lướt qua cái sào, mà khôn Page 11 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” ghề bị suy yếu chút nào Ta gọi khoảng cách hai sóng liên tiếp là bước sóng Kích thước cái thuyền lớn bước sóng, nên thuyền chắn sóng, và sau thuyền không có sóng truyền tới Còn kích thước cái sào nhỏ bước sóng, nên sào không cản sóng Ánh sáng mà mắt ta nhìn thấy là loại sóng, bước sóng nhỏ, từ 0,4 đến 0,8 phần nghìn milimet Khi cho chùm ánh sáng chiếu qua tiêu đặt trên kính hiển vi, thì chi tiết nào trên tiêu lớn hay bước sóng ánh sáng, cản ánh sáng và sinh bóng tối Khi nhìn kính hiển vi, ta trông thấy bóng tối và nhận hình dáng chi tiết Nhưng chi tiết nhỏ bước sóng, thì nó không cản ánh sáng, không sinh bóng tối, và ta không nhìn thấy nó, dù kính phóng đại bao nhiêu lần Vì kính hiển vi, nhìn mắt, giúp ta trông thấy vi trùng lớn 0,2 phần nghìn milimet mà thôi Những sinh vật có kích thước nhỏ không trông thấy trên kính hiển vi thường gọi là siêu vi trùng Với kính hiển vi điện tử, người ta đã chụp 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 nhạy hoá, có độ nhạy lớn ánh sáng màu tím, màu lam, và nhỏ màu vàng, màu đỏ.Vì nên độ tương phản các phần trên phim không hoàn toàn phù hợp với độ tương phản trên vật, đặt biệt là chụp ngoài nắng Chẳng hạn, lá cờ đỏ tung bay với mắt thì hẳn trên trời xanh, chụp trên phim in trên ảnh, ta thấy lá cờ bị tối, và trời sáng nhiều Để loại trừ ảnh hưởng này, người ta làm yếu bớt các tia sáng màu lam, màu tím, cách bắt chùm sáng qua kính lọc, trước rọi vào máy Kính lọc màu vàng nhạt để các tia đỏ, vàng và da cam qua gần hoàn toàn, và hấp thụ phần các tia lam và tím, nên làm cho ảnh chụp giống thật Kính lọc màu vàng sẫm cho các tia đỏ và vàng qua gần hết, hấp thụ các tia lam và tím mạnh hơn, làm cho ảnh tương phản vật, chẳng hạn làm cho trời tối bớt, và các đám mây rõ Kính lọc màu da cam, và là kính màu đỏ hấp thụ hết ánh sáng màu lam, màu tím, nên cho ảnh thật tương phản, khác hẳn thật, chẳng hạn, vật màu đỏ sáng, vật màu lam, tím trở thành tối, trời mây bình thường mà trên ảnh có giông Người sử thành thạo kính lọc có thể gây nhiều hiệu đặc sắc Khi chụp ảnh với kính lọc màu, phải chú ý lấy tăng ánh sáng cách thích hợp 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? Page 12 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” Những vân màu sặc sỡ trên bong bóng xà phòng trên vết dầu loang trên mặt nước là kết giao thoa ánh sáng Màng bong bóng xà phòng là lớp nước mỏng-cỡ phần nghìn milimettrong suốt, vết dầu loang là màng Hai mặt màng cùng phản xạ ánh sáng hai mặt cửa Ta xét điểm I trên màng mỏng M mà độ dày vẽ to gấp nghìn lần độ dày thật Tia sáng SIR1 phát từ điểm S nguồn, phản xạ mặt trên màng và rọi vào mắt Trong số nhiều tia sáng phát từ S, có tia SKR2 phản xạ mặt màng và rọi vào mắt Vì màng mỏng, nên mắt, hai tia IR1 và KR2 là phát từ cùng điểm I Khi hai tia này thuỷ tinh thể mắt hội tụ lên võng mạc, chúng gặp và giao thoa với Hai tia sáng từ điểm I, mà gặp trên võng mạc mắt, thì mắt nhìn rõ điểm I: ta nói là mắt điều tiết để nhìn vào mặt Hai tia sáng giao thoa với nhau, có thể tăng cường lẫn nhau, triệt tiêu nhau, tuỳ theo độ dày màng và tuỳ theo bước sóng ánh sáng Chùm ánh sáng rọi vào màng là ánh sáng trắng, có đủ các màu, ứng với nhiều bước sóng khác nhau, nên cùng lúc, cùng điểm I, sóng ánh sáng màu này bị triệt tiêu, sóng ánh sáng màu khác lại tăng cường, và ánh sáng phản xạ thành có màu sắc, và màu sắc đó thay đổi theo chổ dày, chỗ mỏng trên màng Chú thích: Tia SIR1 phản xạ mặt trên, tia SKR2 phản xạ mặt màng gặp điểm I’ trên võng mạc và giao thoa với Chùm sáng rọi vào điểm I rộng, mắt lại nhỏ, nên chùm tia lọt vào mắt là chùm hẹp, nên có thể quan sát vân giao thoa, mà không cần dùng khe hẹp, thí nghiệm Y-âng 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 ánh sáng tán xạ từ bên ngoài là từ đáy chậu Ánh sáng này lại mạnh ánh sáng phản xạ, nên lấn át ánh sáng phản xạ Page 13 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” Trường hợp giếng nước lại khác Do mặt nước sâu, thành giếng che hầu hết ánh sáng tán xạ từ bên ngoài Nước lại sâu, không có ánh sáng tán xạ từ đáy giếng lên (nước càng sâu càng hấp thụ nhiều ánh sáng truyền qua) Vì soi xuống giếng nước mắt không bị loá vì ánh sáng tán xạ từ ngoài, còn nhận áng sáng phản xạ, nên nhìn thấy bóng mình rõ 11 VÌ SAO THỦY TINH MÀU KHI VỠ VỤN THÀNH HẠT NHỎ THÌ NHỮNG HẠT NHỎ NÀY CÓ MÀU TRẮNG? Thuỷ tinh màu là thuỷ tinh pha thêm hoá chất hấp thụ số màu và cho số ánh sáng đơn sắc qua Chẳng hạn thuỷ tinh màu đỏ hấp thụ các tia lục, lam, tím và cho tia đỏ truyền qua Nhìn ánh sáng truyền qua thuỷ tinh ta thấy màu nó Nhưng nhìn ánh sáng phản xạ và tán xạ trên mặt thuỷ tinh thì khó phân biệt thủy tinh màu gì Sự hấp thụ tia đơn sắc thuỷ tinh màu còn phụ thuộc vào khoảng cách truyền qua môi trường tức là vào bề dày thuỷ tinh Nếu thuỷ tinh càng dày, ánh sáng càng bị hấp thụ nhiều, thì màu thủy tinh càng sẫm Khi thủy tinh màu bị vỡ vụn thành hạt nhỏ, ánh sáng truyền qua số hạt không bị hấp thụ bao nhiêu, sau đó phản xạ và tán xạ từ các hạt khác và mắt ta nhìn thuỷ tinh vỡ vụn ánh sáng phản xạ và tán xạ Đó là lý ánh sáng trắng ta thấy thủy tinh dù có màu gì, vỡ vụn trở thành màu trắng Đối với các chất lỏng có màu, tượng xảy tương tự Nếu ta làm chất lỏng đó thành bọt thì bọt gì có màu trắng chẳng hạn bia màu vàng, bọt bia lại có màu trắng 12 CÓ TÀNG HÌNH ĐƯỢC KHÔNG? MUỐN TÀNG HÌNH PHẢI THỰC HIỆN NHỮNG ĐIỀU KIỆN GÌ? Ngụy trang chiến tranh có thể coi là hình thức đơn giản tàng hình Ta đội mũ cài lá, mặc áo đốm xanh để màu sắc ta không khác biệt với rừng cây Một số sinh vật vì lý sinh tồn có màu sắc giống môi trường sống để ngụy trang Ta đã biết cần thay đổi màu ánh sáng đèn chiếu có thể làm cho diễn viên trên sân khấu”biến mất” Nhưng tất các kiểu “tàng hình” nói trên chưa phải là tàng hình thực Ở đây ta muốn nói đến tàng hình thực sự, nghĩa là ánh sáng ban ngày người tàng hình đứng chỗ nào không có thể nhìn thấy Muốn người định tàng hình phải làm nào khử tất điều kiện để người khác nhìn thấy mình Ta nhìn thấy vật nhờ tương phản độ sáng màu sắc vật Nếu vật suốt ta có thể nhìn thấy nhờ ánh sáng Page 14 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” phản xạ và tán xạ từ vật suất vật khác môi trường xung quanh Như vậy, muốn trở thành vô hình thực sự, điều kiện phải thực là làm cho thể hoàn toàn suốt và có chiết suất chiết suất môi trường (không khí) Lúc đó ánh sáng chiếu tới và ánh sáng truyền qua không cho dấu hiệu nào thể đó Để làm vậy, có cách là làm cho phận thể loãng và nhẹ không khí Nói cách khác là không thể nào tàng hình không khí Nhưng môi trường có suất lớn-nướcchẳng hạn-thì điều kiện trên có thể thực Nếu chưa thực với thể người, thì ít người ta đã thực số vi sinh vật Nhưng giả sử có người nắm bí tàng hình, thì không gây náo động bất ngờ, vài truyện phim khoa học viễn tưởng, vì các lý sau đây: Người tàng hình bị lộ nguyên hình người ta dùng các phương tiện quan sát khác dùng ống nhòm hồng ngoại Cơ thể người tàn hình có nhiệt đọ 370C, đó là nguồn phát hồng ngoại Người tàn hình trở thành người mù, vì thuỷ tinh thể mắt không còn có tác dụng hội tụ ánh sáng thấu kính Người tàn hình không ăn uống gì chỗ có người, vì thức ăn chưa tiêu hoá, chưa tàng hình với người Người tàng hình mà gặp trời mưa, chân giẫm phải bùn, bùn bám vào chân, thì bị lộ-trong phim truyện người tàng hình vì để dấu chân trên tuyết mà bị lộ Vậy dù có người tàng hình thật nữa, chẳng sợ “đột nhập” vào phòng bạn 13 VÌ SAO MẶT TRỜI, MẶT TRĂNG LÚC MỌC VÀ LẶN CÓ MÀU ĐỎ? Ánh sáng từ Mặt Trời, Mặt Trăng tới chúng ta phải qua khí Trái Đất Gặp các phân tử không khí, và là các bụi bậm lơ lửng không khí, ánh sáng đó bị tán xạ, và phần ánh sáng tán xạ đó không tới mắt chúng ta Ta đã biết, các thành phần màu (đỏ, vàng, lục, lam, tím) ánh sáng trắng bị tán xạ không đều: ánh sáng đỏ ít nhất, xogn đến ánh sáng vàng; ánh sáng lam và tím bị tán xạ nhiều Do đó, sau qua khí quyển, tới mắt ta, thì ánh sáng lam và tím bị tán xạ nhiều ánh sáng đỏ, vàng và ánh sáng nhận được, các thành phần đỏ, vàng thành trội hơn, so với ánh sáng tới Lúc trưa (hay đêm) Mặt Trời (hay Mặt Trăng)-chiếu sáng vuông góc với mặt đất, các tia sáng qua lớp không khí tương đối mỏng, nên phần ánh sáng tán xạ là nhỏ, và ánh sáng có đủ các thành phần ánh sáng trắng: ta thấy Mặt Trời, Mặt Trăng có màu trắng Nhưng lúc Mặt Trời mọc lặn các tia sáng là mặt đất nên phải qua lớp không khí dày gấp Page 15 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” hàng chục lần, lớp không khí gần mặt đất này lại đầy bụi nên tán xạ ánh sáng mạnh Trong ánh sáng tới mắt ta các thành phần lam, tím bị yếu nhiều, các thành phần đỏ và vàng trở thành trội, và làm cho ánh sáng ngả sang màu vàng, màu đỏ Vì ta thấy, Mặt trời sát chân trời, thì có màu đỏ, lên cao chút thì chuyển sang màu hồng, màu vàng, vì lớp không khí mà ánh sáng qua càng mỏng dần và cuối cùng có màu trắng Màu sắc vàng, hồng các đám mây chiều xuất nguyên nhân này Ánh sáng Măt Trời tới đám mây đã phải qua lớp không khí dày nhiều bụi, từ đám mây tới mắt ta lại qua lớp không khí lần nữa, nên càng bị tán xạ nhiều Vì mây có thể có màu vàng, Mặt Trời còn khá cao 14 TẠI SAO CẦU VỒNG CÓ BẢY MÀU CẦU VỒNG? Bí mật bảy màu cầu vồng đã Niutơn, nhà bác học vĩ đại khám phá thí nghiệm sau đây: Ông dùng cái lăng kính, tức là khối thuỷ tinh suốt, đã mài thành hình lăng trụ tam giác Trong buồng đóng kín cửa, ông cho chùm ánh sáng trắng Mặt Trời qua lỗ tròn nhỏ F (đục cánh cửa) rọi xiên vào mặt kính và ló khỏi mặt thứ hai (hình vẽ) Chú thích: nghiệm tán sắc ánh sáng Thí Đặt tờ giấy trắng T để hứng chùm tia ló, ông thấy vệt sáng dài, có các màu sắc xếp theo thứ tự sau đây: Đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím đúng bảy màu cầu vòng Niutơn gọi dãy sáng có màu sắc là quang phổ Mặt Trời, và đã giải thích đúng đắn xuất nó Theo ông, ánh sáng Mặt Trời, ánh sáng đèn điện, có màu trắng, lại nhiều chùm ánh sáng có dạng khác nhau, hỗn hợp với sinh Chùm ánh sáng có màu-chẳng hạn chùm ánh sáng đỏ-gọi là ánh sáng đơn sắc Mọi chùm ánh sáng đơn sắc từ không khí vào thuỷ tinh bị khúc xạ và lệch gần pháp tuyến Nhưng các tia đơn sắc có màu khác bị khúc xạ khác nhau: tia đỏ lệch ít nhất, đến tia da cam, tia vàng v.v Cho chùm ánh sáng trắng qua lăng kính, thì qua mặt thứ lăng kính, các chùm tia màu sắc khác bị khúc xạ khác nhau, nên không trùng nữa, mà tách rời nhau; lúc Page 16 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” tới mặt thứ hai, các tia đơn sắc từ thuỷ tinh không khí lại rời xa thêm Thành thử rọi vào tờ giấy, chùm tia đơn sắc tạo nên vệt sáng có màu định, và các vẹt sáng này xếp liền tạo thành quang phổ Hiện tượng này gọi là tán sắc ánh sáng, xuất ánh sáng từ môi trường sang môi trường khác, chẳng hạn từ không khí sang thuỷ tinh, từ không khí vào nước Lăng kính nhờ có hai mặt khúc xạ nên làm cho các tia đơn sắc rời xa nhiều thêm, khiến ta dễ thấy hơn, thật ra, thuỷ tinh, ánh sáng đã bị phân tích thành quang phổ Bảy màu cầu vồng chính là ánh sáng Mặt Trời bị tán sắc truyền các hạt mưa nhỏ sinh Vì cầu vồng thường xuất trước sau các trận mưa rào nhẹ mùa hè, lúc mà không khí có số lượng hạt mưa đủ để khúc xạ nhiều ánh sáng, không quá nhiều để còn ánh nắng Ta có thể dung bơm nước cứu hoả có thể tạo cầu vồng nhân tạo cách dễ dàng Buổi sáng, buổi chiều nắng, đứng quay lưng Mặt Trời, dùng cái bơm phun hạt nước nhỏ lên trời, và hướng mắt phía các hạt nước ấy, ta thấy cầu vồng thực 15 CẦU VỒNG LÀ ẢNH THẬT HAY ẢNH ẢO? CÓ CHỤP ĐƯỢC ẢNH CẦU VỒNG KHÔNG? Ta biết rằng, các tia sáng từ giọt nước rọi vào mắt, thì mắt trông thấy cầu vồng tựa các tia sáng phát từ các điểm trên trời Do đó ta thấy hình cầu vồng vẽ trên trời Vậy các tia sáng tạo nên hình ảnh cầu vồng không hội tụ vào mặt phẳng nào cả, nghĩa là ta không thể hứng ảnh cầu vồng lên màn, và cầu vồng là ảnh ảo Ta trông thấy cầu vồng, nhờ có thuỷ tinh thể mắt hội tụ các tia sáng nói trên lên võng mạc Vì vậy, người ta nói hai người không trông thấy cùng cầu vồng Vật kính máy ảnh có tác dụng hội tụ ánh sáng lên phim ảnh, thuỷ tinh thể mắt, nên thu ảnh cầu vồng lên phim, tức là, dùng máy ảnh, ta chụp ảnh cầu vồng 16 VÌ SAO BAN NGÀY NHÌN NGỌN ĐÈN ĐIỆN NGOÀI PHỐ (CÒN THẮP SÁNG) TA KHÔNG THẤY LÓA MẮT NHƯ VỀ BAN ĐÊM, MẶC DẦU CƯỜNG ĐỘ SÁNG CỦA ĐÈN KHÔNG THAY ĐỔI? Hiện tượng lóa mắt thường gặp, điều kiện chiếu sáng thường thay đổi đột ngột, khiến mắt không kịp thích nghi Chẳng hạn, rạp chiếu bóng, hết phim, đèn điện loạt bật sáng, thì mắt bị lóa; mùa hè ngoài đường nắng, vén mành mành bước vào nhà, ta bị lóa mắt, và phải đứng định thần vài phútmới trông rõ vật buồng Nguyên nhân lóa mắt, là các tế bào nhạy sáng mắt thay đổi độ nhạy chậm điều kiện chiếu sáng Mắt cấu tạo để nhìn điều kiện chiếu sáng khác nhau, từ chỗ sáng, đường phố lúc trưa hè, Page 17 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” đến chỗ tối “đêm ba mươi”: võng mạc mắt có hai loại tế bào; tế bào nón hoạt động đủ ánh sáng, (ban ngày) tế bào que hoạt động thiếu ánh sáng (chiều, tối) Cả hai loại tế bào này lại có độ nhạy tăng dần, lượng ánh sáng rọi vào mắt giảm Trước thuỷ tinh thể mắt, lại còn có ngươi, tự động mở rộng thiếu ánh sáng, và tự động thu hẹp ánh sáng bên ngoài quá mạnh Nhờ phối hợp khéo léo ba quá trình trên, mắt có thể hoạt động chỗ tối tốt gần chỗ sáng Nhưng, mắt mở rộng hay thu hẹp cách tự động và nhanh chóng, thì các tế bào nhạy sáng mắt thay đổi từ từ Khi ta ngoài đường sáng, khép nhỏ hết sức, và tế bào nón hoạt động với độ nhạy thấp, còn tế bào que không hoạt động Nếu ta đột ngột bước vào nhà tối, thì mở rộng, để lượng ánh sáng rọi vào mắt nhiều hơn, tế bào nhạy sáng mắt chưa kịp tăng độ nhạy Do đó, ta chưa nhìn rõ các vật nhà Phải một, hai phút sau, độ nhạy các tế bào nón tăng đến mức đủ giúp cho mắt nhìn rõ vật Trong một, hai phút chờ đợi ấy, mắt ta bị loá Ngược lại vậy, từ hnà bước ngoài sân nắng, độ nhạy các tế bào nhạy sáng chưa kịp giảm, ta bị lóa Ban ngày vật sáng, sáng gần ngang với bóng đèn điện thắp, mắt hoạt động với độ nhạy thấp, nên nhìn bóng đèn nhìn vật khác, không cần thay đổi độ nhạy, mắt không bị lóa Buổi tối, vật tối, trừ các bóng đèn trên cao Nhìn vật mắt phải tăng độ nhạy lên nhiều lần Nếu lúc ấy, mắt nhìn vào bóng đèn, sáng các vật ban ngày , mắt bị lóa, vì độ nhạy mắt chưa giảm kịp 17 VÌ SAO CÔNG NHÂN HÀN ĐIỆN PHẢI CHE MẶT BẰNG MỘT CÁI MẶT NẠ CÓ TẤM KÍNH TÍM? Ánh lửa hàn phát nhiều tia tử ngoại, loại “ánh sáng đen” có bước sóng ngắn 3800A0 Trong quang phổ vị trí tia này ngoài vùng tím, vì gọi là tia tử ngoại (tử là tím) Tia náy có tác dụng hoá học mạnh, có thể phân huỷ tế bào Phải làm nào để ngăn cản tia tử ngoại tác dụng tới mắt công nhân quá trình làm việc Tấm kính tím có công dụng Mặt khác nó còn có tác dụng làm giảm độ chói nguồn sáng để công nhân có thể nhìn rõ vật phải hàn, không bị lóa mắt 18 TRONG BỆNH VIỆN NGƯỜI TA VẪN PHẢI CHIẾU ĐIỆN “CHIẾU ĐIỆN” LÀ THẾ NÀO VÀ NHẰM MỤC ĐÍCH GÌ? Ngoài tia tử ngoại có bước sóng ngắn, còn có tia không nhìn thấy có bước sóng ngắn Đó là tia Rơnghen (tia X) Người ta tạo tia Rơnghen ống Rơnghen Trong ống là chân không Khi nối âm cực K và dương cực A với nguồn điện có hiệu điện cao, từ âm cực phát chùm điện tử chuyển động nhanh Đập vào đối âm cực AK làm Page 18 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” kim loại có nguyên tử lượng lớn (bạch kim vonfram) chùm điện tử bị hãm lại đột ngột; và AK phát tia Rơnghen Tia Rơnghen có khả xuyên qua màn chắn sáng thông thường, làm huỳnh quang nhiều chất, có tác dụng làm đen phim ảnh v.v Đối với thể sinh vật tia Rơnghen xuyên qua thịt dễ xương, xuyên qua chỗ thương tổn khác chỗ lành lặn Đặt phía sau phận bị chiếu tia Rơnghen nàm chắn có phủ chất hùynh quang kẽm sunfua, ta phát chỗ tổn thương phận này Công việc gọi là “chiếu điện” Nếu thay màn chắn huỳnh quang phim ảnh, ta chụp vết thương trên thể đó (chụp điện) Chiếu điện, chụp điện nhằm mục đích chuẩn đoán bệnh, xác định vị trí vật lạ chui vào thể (mảnh bom, đạn v.v ), vị trí tổn thương vì nguyên nhân khác Chiếu điện còn có thể phát chỗ rạn nứt các chi tiết máy Nhìn chung, tia Rơnghen sử dụng nhiều y học và công nghiệp 19 “TẮM ĐIỆN” LÀ THẾ NÀO? TẮM ĐIỆN CÓ TÁC DỤNG GÌ? Tắm điện là phơi mình ánh đèn giàu tia tử ngoại Tia tử ngoại có tác dụng tổng hợp sinh tố D cần thiết cho cấu tạo xương và có tác dụng diệt số nấm Vì trẻ em còi xương người mắc bệnh nắm ngoài da thường điều trị phương pháp "tắm điện” Mặc dầu khí hấp thụ nhiều tia tử ngoại, ánh nắng còn ít nhiều tia này Do đó, “tắm nắng” là biện pháp chống còi xương 20 “MA TRƠI” LÀ GÌ? Những đêm tối trời, khô ráo, trên các bãi tha ma thường xuất khối sáng xanh chập chờn gió Hiện tượng này người mê tín gọi là “ma trơi” Chúng ta biết, số phản ứng hoá học, là phản ứng ôxy hoá thường kèm theo phát quang Chất hoá phát quang “cổ điển” là chất lân tinh (phốt pho) mà người ta đã phát từ 1669 Ở các bãi tha ma, phốt pho, từ các hài cốt bốc thành qua kẽ đất bay lên, phản ứng với ôxy không khí tạo thành khối sáng xanh chập chờn gió Đó chính là chất “ma trơi” Hiện tượng phốt phát quang không khí còn nhiều trường hợp kì lạ Giracđin kể (1861) lúc chập tối, sau ngày lao động môi trường đầy phốt pho, người thợ với thở xanh lè bóng tối Họ đã chứa đầy bụng, phổi phốt Magenđi đã thử tiêm dầu phốt cho chó và nhận thấy thở nó có ánh sáng xanh bóng tối 21 VÌ SAO CÓ MỘT SỐ CÁ CHẾT BỊ SÓNG BIỂN HẮT LÊN BỜ LẠI PHÁT QUANG TRONG ĐÊM TỐI? Page 19 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích định tính các tượng Quang học” Con đôm đốm quen thuộc đêm hè nông thôn nước ta là loại sinh vật có khả phát quang đêm tối Nếu đom đốm chết, khả phát quang nó Hiện tượng phát quang này liên quang đến quá trình sống sinh vật Đó là tượng phát quang sinh vật Nhưng cá chết trên bờ biển phát quang và người đánh cá cho biết chúng không phát quang còn sống Nhưng chúng đã chết, có loại quang vi khuẩn bắt đầu sinh sống và phát triển thể gần thối rữa chúng làm cho ta tưởng cá phát quang Chính quang vi khuẩn mà số thịt, rau, xác người chết thối rữa phát ánh sáng xanh Cũng vi khuẩn mà đôi mồ hôi, nước tiểu, vết thương phát ánh sáng xanh đêm tối 22 NGƯỜI TA LÀM THẾ NÀO ĐỂ KIM VÀ CHỮ SỐ Ở MẶT ĐỒNG HỒ CÓ THỂ PHÁT SÁNG TRONG ĐÊM TỐI? Một số tinh thể tinh thể kẽm sunfua, kẽm silicat kẽm catmi có tính chất phát quang mạnh bị kích thích ánh sáng có bước sóng ngắn tia tử ngoại, tia X (tia rơnghen) v.v Áp dụng tượng trên, người ta phủ lên mặt kim và chữ số đồng hồ lớp kẽm sunfua kẽm catmi trộn lẫn lượng nhỏ chất phóng xạ muối rađi muối mêsôtôri Nhờ tia phóng xạ (trong đó có tia γ bước sóng ngắn) kẽm sunfua bị kích thích và phát ánh sáng lục rõ đêm tối Sau thời gian chất phóng xạ rã hết, tia phóng xạ tắt, kim và chữ số đồng hồ hết sáng Lượng chất phóng xạ pha thêm phải nhỏ, mức gây nguy hiểm 23 VÌ SAO ÁNH SÁNG ĐÈN ỐNG LẠI TỎA RA TỪ LỚP CHẤT MÀU TRẮNG PHỦ Ở THÀNH ỐNG? Đèn ống thường dùng là đèn chứa thuỷ ngân Khi xảy tượng phóng điện, thuỷ ngân phát sáng và cho quang phổ giàu tia tử ngoại Những tia tử ngoại này bị thuỷ tinh hấp thụ gần hết, vả chúng không có tác dụng chiếu sáng Phải làm nào để biến đổi tia tử ngoại này thành ánh sáng nhìn thấy Người ta phủ kín mặt ống lớp chất huỳnh quang Khi bị tia tử ngoại tác dụng chất này phát quang cho ánh sáng nhìn thấy Do đó ta thấy ánh sáng đèn ống tỏa từ khắp bề mặt ống Hình vẽ giải thích phát sáng đèn ống Page 20 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh Lop11.com