Báo cáo xây dựng mô hình vật lý chứng minh ánh sáng có tính chất sóng với sự trợ giúp của máy vi tính

1 LỜI MỞ ĐẦU Bài viết này trình bày một mô hình vật lý chứng minh ánh sáng có tính chất sóng. Mô hình này được xây dựng trên cơ sở một hộp tối kết nối với máy vi tính, cho phép ghi lại các hiệu ứng chứng minh tính chất sóng của ánh sáng. Các dữ liệu thu được là những hình ảnh cho biết sự phân bố cường độ sáng và khoảng cách giữa các vân sáng khi xảy ra hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa sóng ánh sáng. Sự phân bố cường độ củ a các vân sáng có thể được điều khiển bởi các thông số như: khoảng cách từ màn chứa vật nhiễu đến màn quan sát, bước sóng của nguồn sáng chiếu tới màn chứa vật nhiễu, hình dạng vật nhiễu (lỗ kim, đĩa tròn, khe, vạch,…), số lượng các vật nhiễu. Sản phẩm của đề tài này là một mô hình vật lý chứng minh ánh sáng có tính chất sóng trên cơ sở ghi lại các hiệu ứng nhiễu xạ, giao thoa sóng ánh sáng. Chúng góp phần làm rõ một phần bản chất của ánh sáng trong lĩnh vực vật lý quang học; bên cạnh đó, dữ liệu lấy từ mô hình này còn minh họa một phần cho môn học vật lý đại cương trong phần quang học sóng, nhằm phục vụ sự nghiệp giáo dục và đào tạo của trường đại học Lạc Hồng. 2 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 1.1. Lịch sử phát triển lý thuyết sóng ánh sáng Để thấy được toàn cảnh quá trình hình thành, phát triển cũng như nhiều chiến thắng và lắm thất bại của thuyết sóng ánh sáng, tôi xin giới thiệu bài viết của các tác giả Kenneth R. Spring, Michael W. Davidson [3] : Bản chất vừa giống sóng vừa giống hạt của ánh sáng khiến cho giới vật lý chia rẻ sâu sắc trong nhiều thế kỉ, thậm chí có lúc cuộc chiến đi đến chỗ gần như một mất một còn. Bài viết trình bài tường tận mọi chi tiết về hai cách hiểu: sóng và hạt đối với ánh sáng. Bản chất đích thực của ánh sáng khả kiến là một bí ẩn làm lúng túng loài người trong nhi ều thế kỉ. Các nhà khoa học Hy Lạp thuộc trường phái Pythagore cổ đại cho rằng mỗi một vật khả kiến phát ra một dòng hạt đều đặn, còn Aristotle kết luận rằng ánh sáng truyền đi theo kiểu giống như sóng trên đại dương. Mặc dù những ý tưởng này đã trải qua hàng loạt cải tiến và thu được tiến bộ đáng kể trong thế kỉ 20 vừa qua, nhưng điều cốt lõi của cuộc tranh luận do các nhà triết học Hy Lạp đặt ra vẫn kéo dài cho tới ngày nay. Hình 1.1. Ánh sáng là sóng và là hạt. Một quan điểm nhìn nhận ánh sáng giống như sóng trong tự nhiên, chúng tạo ra năng lượng và truyền trong không gian theo kiểu tương tự như các gợn sóng lan dần ra trên bề mặt của một ao nước phẳng lặng sau khi bị một hòn đá rơi xuống làm nhiễu động. Quan điểm đối lập cho rằng ánh sáng gồm dòng các hạt đều đặn, rất 3 giống với những giọt nước nhỏ xíu phun ra từ một vòi tưới vườn. Trong vài thế kỉ qua, mỗi quan điểm chỉ được nhất trí trong một khoảng thời gian nào đó, rồi lại bị lật đổ bởi bằng chứng cho quan điểm kia. Chỉ trong thập kỉ đầu tiên của thế kỉ 20 cũng là bằng chứng đủ sức thuyết phục mang tới câu trả lời toàn diện, và trước sự ngạc nhiên của nhiều người, hóa ra cả hai lý thuyết đều chính xác, ít nhất là trong từng bộ phận. Vào đầu thế kỉ 19, chủ đề về bản chất ánh sáng đã đẩy cộng đồng khoa học tới chỗ chia phe dựng trại chiến đấu kịch liệt bảo vệ cho giá trị của những lý thuyết ưa chuộng của họ. Một nhóm nhà khoa họ c, những người tán thành thuyết sóng, tập trung bàn luận về những khám phá của nhà khoa học người Hà Lan Christiaan Huygens. Còn trại bên kia thì trích dẫn thí nghiệm lăng kính của ngài Isaac Newton, xem là bằng chứng cho thấy ánh sáng truyền đi dưới dạng một trận mưa hạt, mỗi hạt đi theo đường thẳng cho tới khi nó bị khúc xạ, hấp thụ, phản xạ, nhiễu xạ theo một số kiểu khác. Mặc dù chính Newton hình như cũng có một số nghi ngờ với thuyết tiểu thể của ông về bản chất ánh sáng, nhưng uy tín của ông trong cộng đồng khoa học có sức nặng quá lớn nên những kẻ ủng hộ ông đã bỏ qua tất cả những bằng chứng khác trong cuộc chiến đấu khốc liệt của mình. Lý thuyết khúc xạ ánh sáng của Huygens, dựa trên khái niệm bản chất giống như sóng của ánh sáng, cho rằng vận tốc ánh sáng trong mộ t chất bất kì tỉ lệ nghịch với chiết suất của nó. Nói cách khác, Huygens cho rằng ánh sáng càng bị bẻ cong, hay khúc xạ, khi đi vào một chất, thì nó càng chậm khi truyền qua chất đó. Những người ủng hộ ông kết luận rằng nếu ánh sáng là một dòng hạt, thì sẽ xảy ra kết quả ngược lại, vì ánh sáng đi vào môi trường đậm đặc hơn sẽ bị các phân tử môi trường đó hút và vận tố c sẽ tăng lên, chứ không giảm xuống. Mặc dù lời hòa giải cho cuộc cãi vã này là đo vận tốc ánh sáng trong các chất khác nhau, không khí và thủy tinh chẳng hạn, nhưng trong thời kì đó, dụng cụ dùng để làm việc này chưa ra đời. Thêm nữa, ánh sáng hình như chuyển động với cùng một vận tốc, bất chấp môi trường mà nó đi qua. Phải hơn 150 năm sau, vận tốc của ánh sáng mới được đo với độ chính xác cao để chứng minh thuyết Huygens là đúng. 4 Hình 1.2. Những nhà tiên phong trong ngành vật lý nghiên cứu ánh sáng khả kiến. Bất chấp danh cao vọng trọng của ngài Isaac Newton, số nhà khoa học có danh tiếng vào đầu những năm 1700 không tán thành thuyết tiểu thể của ông. Một số người tranh luận rằng nếu ánh sáng là các hạt, thì khi hai chùm sáng cắt ngang nhau, một số hạt sẽ va chạm lên nhau gây ra sự chệch hướng trong chùm sáng. Rõ ràng điều này không xảy ra, nên họ kết luận ánh sáng không thể là tập hợp những h ạt rời rạc được. Huygens, với trực giác của mình, đề xuất trong chuyên luận năm 1690 của ông rằng, sóng ánh sáng truyền trong không gian qua trung gian ête, một chất bí ẩn không trọng lượng, tồn tại như một thực thể vô hình trong không khí và không gian. Công cuộc săn lùng ête ngốn một lượng đáng kể tài nguyên trong thế kỉ 19 trước khi cuối cùng phải dừng lại. Thuyết ête tồn tại ít nhất là cho tới cuối những năm 1800, bằng chứng là mô hình do Charles Wheatstone đề xuất, chứng minh ête mang sóng ánh sáng bằng cách dao động theo hướng vuông góc với hướng truyền sóng, và mô hình chi tiết của James Clerk Maxwell mô tả việc xây dựng chất vô hình này. Huygens tin rằng ête dao động cùng hướng với ánh sáng, và tự hình thành một sóng như thể là nó mang sóng ánh sáng. Trong tập sách xuất bản sau, nguyên lý Huygens, ông đã mô tả tài tình cách mà mỗi điểm trên sóng có thể tạo ra mặt sóng riêng của nó, và rồi hợp lại thành đầu sóng. Huygens dùng ý tưởng này sáng tạo ra một lý thuyết chi tiết cho hiện tượng khúc xạ, và cũng giải thích tại sao các tia sáng không phá hủy nhau khi đường truyền của chúng cắt nhau. 5 Khi một chùm ánh sáng truyền giữa hai môi trường có chiết suất khác nhau thì chùm tia bị khúc xạ và đổi hướng khi truyền từ môi trường thứ nhất vào môi trường thứ hai. Để xác định xem chùm tia sáng là hạt hay sóng, người ta phải nghĩ ra mỗi mô hình cho mỗi trường phái để giải thích hiện tượng (hình 1.3). Theo thuyết sóng của Huygens, một phần nhỏ của mỗi đầu sóng góc phải chạm đến môi trường thứ hai trước khi phần còn lại củ a đầu sóng tiến đến mặt phân giới. Phần này sẽ bắt đầu đi qua môi trường thứ hai trong khi phần còn lại của sóng vẫn còn truyền trong môi trường thứ nhất, nhưng sẽ chuyển động chậm hơn do chiết suất của môi trường thứ hai cao hơn. Do mặt sóng lúc này truyền ở hai tốc độ khác nhau, nên nó sẽ uốn cong vào môi trường thứ hai, do đó làm thay đổi hướng truyền. Trái lại, thuyết hạt có lúc h ơi khó giải thích tại sao các hạt ánh sáng phải đổi hướng khi chúng truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Những người đề xướng thuyết hạt cho rằng một lực đặc biệt, hướng vuông góc với mặt phân giới, tác động đến sự thay đổi vận tốc của các hạt khi chúng đi vào môi trường thứ hai. Bản chất đích thực của lực này không được nghiên cứu và không có bằng chứng nào được thu thập để chứng minh cho lý thuyết. Hình 1.3. Sự khúc xạ của hạt và sóng. Một so sánh thú vị khác của hai lý thuyết liên quan tới những khác biệt xảy ra khi ánh sáng bị phản xạ từ một bề mặt nhẵn, lung linh, như mặt gương chẳng hạn. Thuyết sóng xem nguồn sáng phát ra các sóng ánh sáng trải ra theo mọi hướng. Khi chạm lên gương, các sóng bị phản xạ theo góc tới, nhưng với mỗi sóng phản hồi trở 6 lại tạo ra một ảnh đảo ngược (hình 1.4). Hình dạng của sóng tới phụ thuộc nhiều vào khoảng cách từ nguồn sáng tới gương. Ánh sáng phát ra từ một nguồn ở gần vẫn giữ được mặt sóng hình cầu, có độ cong cao, còn ánh sáng phát ra từ một nguồn ở xa sẽ trải rộng hơn và các mặt sóng gần như là phẳng. Hình 1.4. Hạt và sóng phản xạ bởi gương. Trường hợp bản chất hạt của ánh sáng đối với hiện tượng phản xạ có sức thuyết phục hơn nhiều so với hiện tượng khúc xạ. Ánh sáng phát ra từ một nguồn, dù ở gần hay ở xa, đi tới bề mặt gương dưới dạng một dòng hạt, chúng bị nảy lên, hay là bị phản xạ bởi bề mặt nhẵn mịn. Do các hạt rất nhỏ, và có một lượng rất lớn hạt trong chùm ánh sáng lan truyền, nên chúng sẽ chuyển động sát cánh với nhau. Khi chạm lên mặt gương, các hạt bị nảy lên từ những điểm khác nhau, nên trật tự của chúng trong chùm sáng bị đảo ngược lại tạo ra một hình đảo ngược, như được minh họa trên hình 1.4. Cả thuyết hạt và thuyết sóng đều giải thích thỏa đáng s ự phản xạ bởi một bề mặt phẳng. Tuy nhiên, thuyết hạt cũng cho rằng nếu bề mặt quá gồ ghề, thì các hạt bị nảy lên ở nhiều góc khác nhau, kết quả là làm tán xạ ánh sáng. Thuyết này rất phù hợp với những quan sát thực nghiệm. Hạt và sóng cũng sẽ hành xử khác nhau khi chúng chạm phải rìa của một vật và tạo nên bóng đổ (hình 1.17). Newton sớm chỉ ra trong cuốn Opticks xuất bản n ăm 1704 của ông rằng: “Ánh sáng không bao giờ truyền đi theo đường cong hay bị bẻ cong thành bóng đổ”. Khái niệm này phù hợp với thuyết hạt cho rằng ánh sáng luôn luôn truyền đi theo đường thẳng. Nếu các hạt chạm phải rìa của một rào chắn thì chúng sẽ không tạo ra bóng đổ vì các hạt không bị rào chắn ngăn cản tiếp tục chuyển động theo đường thẳng và không trải qua phía sau rìa chắn. Ở phạm vi vĩ mô, quan sát 7 này hầu như là chính xác, nhưng nó không phù hợp với kết quả của thí nghiệm nhiễu xạ ánh sáng xảy ra ở kích thước nhỏ hơn nhiều. Hình 1.5. Nhiễu xạ của hạt và sóng. Khi ánh sáng truyền qua một khe hẹp, chùm tia trải ra và trở nên rộng hơn mong đợi. Quan sát quan trọng có tính cơ sở này mang lại nhiều tin cậy cho thuyết sóng ánh sáng. Giống như sóng nước, sóng ánh sáng chạm phải rìa của một vật thì uốn cong quanh rìa đó và đi vào vùng bóng hình học của nó, là vùng không được rọi sáng trực tiếp bằng chùm tia sáng. Hành trạng này tương tự như sóng nước cuốn quanh phần cuối của bè nổi, thay vì ph ản xạ ra xa. Gần 100 năm sau khi Newton và Huygens đề xuất lý thuyết của họ, một nhà vật lý người Anh tên là Thomas Young đã thực hiện một thí nghiệm củng cố mạnh mẽ bản chất giống sóng của ánh sáng. Vì ông tin rằng ánh sáng là gồm các sóng, Young giải thích được một số loại tương tác xảy ra khi hai sóng ánh sáng gặp nhau. Để kiểm tra giả thuyết này, ông dùng một màn chứa một khe hẹp để tạo ra chùm ánh sáng kết hợp (gồ m các sóng truyền cùng pha với nhau) từ nguồn ánh sáng Mặt Trời. Khi các tia sáng Mặt Trời chạm tới khe, chúng trải rộng ra, hay nhiễu xạ, tạo ra một mặt sóng. Nếu như mặt sóng này được cho rọi tới một màn thứ hai có hai khe đặt rất gần nhau, thì hai nguồn ánh sáng kết hợp nữa, hoàn toàn đồng bộ với nhau, được tạo ra (hình 1.6). Ánh sáng từ mỗi khe truyền tới một điểm nằm giữa hai khe phải hoàn toàn đồ ng bộ với nhau. Tuy nhiên, nếu xét một điểm nào đó nằm về một phía so với 8 điểm chính giữa, thì ánh sáng từ một khe sẽ truyền tới điểm đó qua một đoạn đường dài hơn so với ánh sáng truyền từ khe phía bên kia. Ánh sáng từ khe gần hơn sẽ truyền tới điểm thứ hai này trước so với ánh sáng từ khe ở xa, nên hai sóng không còn đồng bộ với nhau, và có thể hủy nhau tạo nên bóng tối. Đúng như ông nghi ngờ, Young phát hiện thấy khi các sóng ánh sáng từ bộ khe thứ hai bị trải ra (hay nhiễu xạ), chúng gặp nhau và chồng chập lên nhau. Trong một số trường hợp, sự chồng chập kết hợp đồng bộ chính xác với nhau. Tuy nhiên, trong một số trường hợp khác, các sóng ánh sáng kết hợp hoàn toàn không đồng bộ với nhau hoặc chỉ đồng bộ một phần. Young nhận thấy khi các sóng gặp nhau đồng bộ, chúng cộng gộp với nhau bằng một quá trình gọi là giao thoa tăng cường. Các sóng gặp nhau không đồ ng bộ sẽ hủy lẫn nhau, hiện tượng này gọi là giao thoa triệt tiêu. Ở giữa hai thái cực này, những mức độ khác nhau của giao thoa tăng cường và triệt tiêu xảy ra làm tạo ra sóng có phổ biên độ rộng. Young cũng có thể quan sát thấy các hiệu ứng giao thoa trên màn hình đặt ở một khoảng cách nhất định phía sau hai khe. Sau khi nhiễu xạ, ánh sáng tái kết hợp bằng giao thoa tạo ra dải vân sáng và tối dọc theo chiều dài của màn hình. Hình 1.6. Thí nghiệm hai khe Young. 9 Mặc dù có vẻ quan trọng, nhưng kết luận của Young không được chấp nhận rộng rãi vào lúc đó, chủ yếu do bởi niềm tin quá mãnh liệt vào thuyết hạt. Ngoài quan sát sự giao thoa ánh sáng, Young còn cho rằng ánh sáng có các màu khác nhau gồm các sóng có chiều dài khác nhau, một khái niệm cơ sở được công nhận rộng rãi hiện nay. Trái lại, thuyết hạt chủ trương rằng màu sắc ánh sáng khác nhau là do các hạt có khối lượng khác nhau hoặc truyền đi với vận tố c khác nhau. Hiệu ứng giao thoa không chỉ giới hạn có ánh sáng. Các sóng tạo ra trên mặt hồ, hoặc ao, sẽ trải ra theo mọi hướng và chịu sự hành xử tương tự. Khi hai sóng gặp nhau đồng bộ, chúng sẽ cộng gộp với nhau tạo ra một sóng hơn bằng giao thoa tăng cường. Các sóng chạm nhau không đồng bộ sẽ hủy nhau qua giao thoa triệt tiêu và tạo ra bề mặt phẳng trên nước. Thêm một bằng chứng nữa cho bản ch ất giống sóng của ánh sáng được phát hiện khi hành trạng của chùm sáng giữa các kính phân cực đặt chéo nhau được nghiên cứu tỉ mỉ (hình 1.7). Kính phân cực có cấu trúc phân tử độc nhất vô nhị chỉ cho phép ánh sáng có một định hướng nào đó truyền qua chúng. Nói cách khác, kính phân cực có thể được xem như một loại màn che Venice đặc biệt có các hàng thanh nhỏ xíu định theo một hướng bên trong chất phân cực. Nếu cho một chùm sáng tới đập vào kính phân cực, chỉ có những tia sáng định h ướng song song với hướng phân cực mới có thể truyền qua kính. Nếu đặt một kính phân cực thứ hai phía sau kính thứ nhất và định hướng giống như kính thứ nhất, thì ánh sáng truyền qua được kính thứ nhất cũng sẽ truyền qua được kính thứ hai. Tuy nhiên, nếu quay kính phân cực thứ hai đi một góc nhỏ, thì lượng ánh sáng truyền qua nó sẽ giảm xuống. Khi quay kính phân cực thứ hai đến vị trí định hướng vuông góc với kính thứ nhất, thì không có ánh sáng nào đã truyền qua được kính thứ nhất sẽ truyền qua được kính thứ hai. Kết quả này dễ dàng giải thích được với thuyết sóng, còn việc vận dụng thuyết hạt không thể giải thích được ánh sáng bị chặn lại như thế nào bởi kính thứ hai. Thật vậy, thuyết hạt cũng không thể giải thích 10 thỏa đáng hiện tượng giao thoa và nhiễu xạ, những hiệu ứng mà sau này người ta xem là thuộc cùng một hiện tượng. Kết quả quan sát với ánh sáng phân cực đủ để phát triển khái niệm ánh sáng gồm các sóng ngang có các thành phần vuông góc với hướng truyền sóng. Mỗi thành phần ngang phải có một định hướng đặc biệt cho phép nó truyền qua hoặc là bị chặn lại bởi một kính phân cực. Chỉ những sóng có thành phần ngang song song vớ i bộ lọc phân cực mới truyền qua được, còn những sóng khác đều bị chặn lại. Hình 1.7. Hạt và sóng đi qua các kính phân cực đặt vuông góc. Vào giữa những năm 1800, các nhà khoa học không ngừng bị thuyết phục trước đặc trưng giống sóng của ánh sáng, nhưng vẫn còn một chỗ hổng lớn chưa được lấp. Đó là ánh sáng thật ra là gì? Một đột phá được thực hiện bởi nhà vật lý người Anh James Clerk Maxwell khi ông phát hiện thấy tất cả các dạng bức xạ điện từ đều có ph ổ liên tục và truyền qua chân không với cùng một tốc độ là 186000 dặm một giây. Khám phá của Maxwell thật sự đã đóng đinh quan tài cho thuyết hạt, và vào buổi bình minh của thế kỉ 20, hình như những câu hỏi cơ bản về ánh sáng và lý thuyết quang học cuối cùng đã được trả lời. [...]... của vũ trụ 1.2 Lý thuyết sóng ánh sáng Lý thuyết sóng ánh sáng dựa trên nguyên lý Huygens và Fresnel, xem hình 1.9: Nguyên lý Huygens: Bất kỳ một điểm nào có sóng truyền đến đều trở thành nguồn phát sóng thứ cấp phát sóng về phía trước nó Nguyên lý Fresnel: Biên độ và pha của nguồn thứ cấp bằng biên độ và pha của sóng do nguồn sáng thực tạo ra ở vị trí của nguồn thứ cấp Hình 1.9 Sự truyền của một sóng. .. xạ ánh sáng ngẫu nhiên Trong kính hiển vi, sự tán xạ hoặc nhiễu xạ ánh sáng có thể xảy ra tại mặt phẳng đặt mẫu vật do tương tác của ánh sáng với các hạt hoặc đặc trưng nhỏ, và lại ở rìa của vật kính hoặc tại mép của lỗ tròn ở trong hoặc ở gần phía sau vật kính Sự nhiễu xạ, hay sự trải rộng ánh sáng này cho phép người ta quan sát được hình ảnh phóng to của mẫu vật trong kính hiển vi, tuy nhiên, sự. .. khi chiếu ánh sáng qua quả cầu (hay đĩa tròn) (a) Sóng ánh sáng bị nhiễu khi gặp quả cầu (b) Ảnh nhiễu xạ trên màn hứng Hình 1.18 Sự nhiễu xạ sóng ánh sáng qua quả cầu hay đĩa phẳng[8] 30 1.3 Các mô hình vật lý chứng minh thuyết sóng ánh sáng (a) Hệ thống đo khoảng vân (b) Thiết bị dò vân sáng Hình 1.19 Bộ thí nghiệm giao thoa của hãng Holmarc[6] (a) Hệ thống đo khoảng vân (b) Đầu dò vân sáng Hình 1.20... một sóng cầu (b) trong Nguồn sơ cấp chân không được hình dung theo nguyên lý Đường truyền Huygens Nguồn thứ cấp (a) Mặt sóng phẳng (b) Mặt sóng cầu 14 Lý thuyết sóng ánh sáng có thể được chấp nhận khi giải thích thỏa đáng các hiện tượng như: nhiễu xạ, giao thoa sóng ánh sáng Sau đây, giới thiệu về hai thí nghiệm kinh điển minh họa cho tính chất sóng của ánh sáng: 1.2.1 Thí nghiệm giao thoa ánh sáng. .. Điều này có thể chứng minh khi quan sát hình bằng cách so sánh đĩa Airy và hàm rải điểm ở hình (a), biểu diễn độ phân giải thấp nhất, với hình (c), có độ phân giải cao nhất trong nhóm Về mặt thực nghiệm, có thể làm tăng độ phân giải bằng cách giảm bước sóng ánh sáng sử dụng để tạo ảnh mẫu vật (ví dụ, từ ánh sáng trắng sang ánh sáng xanh dương), hoặc tăng khẩu độ số của vật kính và sự kết hợp tụ sáng Dưới... là sự phân bố lại sóng ánh sáng và năng lượng photon chứ không phải sự tăng cường hoặc triệt tiêu tự phát của ánh sáng Vì vậy, những biểu đồ đơn giản, theo kiểu như hình 1.11, chỉ nên xem là công cụ hỗ trợ vi c tính toán năng lượng ánh sáng truyền theo một hướng nào đó Ước lượng bước sóng ánh sáng L+λ S2 S1 Vân sáng thứ 1 P L a L+λ L Ánh sáng tới Màn chắn y Vân sáng thứ 1 a/2 θ D a/2 Áp dụng định lý. .. những rất phổ biến, của sự nhiễu xạ xảy ra khi ánh sáng tán xạ hoặc bị bẻ cong bởi các hạt nhỏ có kích thước vật lí cùng bậc độ lớn với bước sóng ánh sáng Một ví dụ tốt là sự trải rộng ra của chùm ánh sáng đèn pha ô tô bởi sương mù hoặc các hạt bụi mịn Lượng tán xạ và góc mở rộng của chùm sáng phụ thuộc vào kích thước và mật độ các hạt gây ra sự nhiễu xạ Sự tán xạ ánh sáng, một hình thức nhiễu xạ,... để tạo ra sóng tổng hợp có biên độ hoặc là tăng thêm hoặc là giảm bớt Nếu như cực đại của sóng mà trùng với cực đại của sóng kia thì biên độ tổng hợp được xác định bằng cách lấy tổng số học biên độ hai sóng ban đầu Ví dụ, nếu biên độ của hai sóng bằng nhau, thì biên độ tổng hợp tăng gấp đôi Trong hình 1.11, sóng ánh sáng A có thể giao thoa tăng cường với sóng ánh sáng B, vì hai sóng kết hợp có cùng pha,... người Pháp Augustin Fresnel, nhà vật lí người Anh Thomas Young, và một vài nhà nghiên cứu khác Những thí nghiệm này bao hàm sự truyền sóng ánh sáng qua một khe (lỗ) rất nhỏ, và chứng minh rằng khi ánh sáng truyền qua khe, kích thước vật lí của khe xác định cách thức khe tương tác với ánh sáng Nếu bước sóng ánh sáng nhỏ hơn nhiều so với bề rộng lỗ hoặc khe, thì sóng ánh sáng đơn giản là truyền tới trước... tạo ra nếu như ánh sáng xử sự giống như sóng Ánh sáng có bước sóng λ Màn chắn có một khe Màn chắn có hai khe cách nhau a Mặt đầu sóng cầu kết hợp D Hướng sóng không cùng pha Hướng sóng cùng pha Màn hứng Vân tối Vân sáng Vân giao thoa Hình 1.10 Thí nghiệm khe đôi của Thomas Young Bố trí cơ bản của thí nghiệm khe đôi được minh họa trên hình 1.10 Ánh sáng màu đỏ lọc ra từ ánh sáng Mặt Trời ban đầu đi qua . Bài vi t này trình bày một mô hình vật lý chứng minh ánh sáng có tính chất sóng. Mô hình này được xây dựng trên cơ sở một hộp tối kết nối với máy vi tính, . đề tài này là một mô hình vật lý chứng minh ánh sáng có tính chất sóng trên cơ sở ghi lại các hiệu ứng nhiễu xạ, giao thoa sóng ánh sáng. Chúng góp phần