5. CÁC BƢỚC THỰC HIỆN LUẬN VĂN
3.1.3.2Augustin Fresnel (1788 – 1827)
Fresnel đã công nhận bản chất sóng của ánh sáng qua thí nghiệm về giao thoa mà ông đã tự bố trí (dùng hai gƣơng phẳng đặt lệch nhau một góc gần bằng 180o, thƣờng đƣợc gọi là hai gƣơng Fresnel).
Fresnel cũng là ngƣời đầu tiên theo trƣờng phái sóng ánh sáng đã giải thích thành công hiện tƣợng phân cực ánh sáng đã khiến cho những ngƣời bảo vệ lý thuyết sóng phải rất đau đầu ngay cả Thomas Young. Bởi nếu coi ánh sáng là sóng giống nhƣ âm thanh thì cả hai phải có cùng các hiệu ứng, trong khi không thể tìm ra hiện tƣợng phân cực ở sóng âm. Để giải thích hiện tƣợng này, Fresnel đã đƣa ra một lời giải mang tính cách mạng: mặc dù cả âm thanh và ánh sáng đều có bản chất sóng, nhƣng chúng khác nhau về mặt phẳng dao động. Nói cách khác, Fresnel là ngƣời đầu tiên cho rằng ánh sáng là sóng ngang chứ không phải sóng dọc. Nhờ đứng trên quan điểm mới này, Fresnel đã xây dựng đƣợc lý thuyết về sự phân cực ánh sáng trong môi trƣờng lƣỡng chiết.
Những công trình của Young và Fresnel đã giúp cho lý thuyết sóng hồi sinh và trở nên áp đảo lý thuyết hạt vốn đứng vững bởi uy tín của Newton. Ngoài ra, những bằng chứng thực nghiệm đƣợc thực hiện sau khi hai ông mất đã khẳng định sự đúng đắn của lý thuyết sóng ánh sáng.
Thí nghiệm của Hamilton năm 1832 kiểm chứng lại lý thuyết của Fresnel. Thí nghiệm của Fizeauvào năm 1849 và thí nghiệm của Foucault vào năm 1850 về đo vận tốc ánh sáng trong nƣớc. Những kết quả thực nghiệm này đã góp phần quan trọng cho sự thắng lợi của lý thuyết sóng ánh sáng.
Năm 1849 Fizeau thực hiện phép đo vận tốc ánh sáng ngay trên mặt đất vào bằng phƣơng pháp răng cƣa:
GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Khanh 58 SVTH: Quách Thùy Dƣơng Hình 3.10: Đo vận tốc ánh sáng
Kết quả là : C = 312.000 km/s.
Năm 1850, Foucault dùng dụng cụ gƣơng quay:
Hình 3.11: Dụng cụ gƣơng quay
Đƣờng đi của ánh sáng trong dụng cụ của Foucault đủ ngắn để dùng trong các phép đo tốc độ ánh sáng trong các môi trƣờng khác ngoài không khí. Ông phát hiện thấy tốc độ ánh sáng trong nƣớc hoặc trong thủy tinh chỉ khoảng 2/3 giá trị của nó trong không khí.
Nhƣ vậy, kết quả của 2 thí nghiệm trên cho thấy trái ngƣợc với kết quả của Newton cho rằng Vận tốc ánh sáng trong không khí lớn hơn vận tốc ánh sáng trong môi trƣờng nƣớc.
Những thí nghiệm của Young và Fresnel đã chứng tỏ bản chất sóng của ánh sáng. Đặc biệt, Fresnel đã khẳng định một cách chắc nịch rằng ánh sáng là sóng ngang. Trong lý thuyết của ông đã đề cập đến việc tồn tại hai phƣơng dao động của sóng ánh sáng (ông so sánh với dao động của dây đàn violin – vốn cũng là sóng ngang – có thể dao động từ dƣới lên trên hoặc từ trái sang phải) tƣơng ứng với hai phân cực của ánh sáng: một phân cực theo phƣơng ngang và một phân cực theo phƣơng thẳng đứng.
Tuy nhiên để có thể đƣa ra đƣợc mô hình sóng ánh sáng một cách đầy đủ, gọn gàng thì chúng ta phải rẽ sang lĩnh vực điện từ gắn liền với tên tuổi của James Clerk Maxwell (1831 – 1879), nhà vật lý ngƣời Anh, ông là ngƣời đầu tiên phát hiện ra ―ánh sáng chính là cuộc hôn pối giữa điện và từ‖.