- Nếu nguồn sáng S1 và S2 phát ánh sáng trắng gồm mọi ánh sáng đơn sắc có bước sóng thì mỗi ánh sáng đơn sắc sẽ cho một hệ vân giao thoa có màu sắc riêng và độ
4.7 Thuyết điện từ về ánh sáng
Lý thuyết đầu tiên về ánh sáng là lý thuyết hạt ánh sáng được Isaac Newton đưa ra. Theo lý thuyết này, ánh sáng là dòng di chuyển của các hạt vật chất. Lý thuyết này giải thích được hiện tượng phản xạ và một số tính chất khác của ánh sáng, tuy nhiên không giải thích được nhiều hiện tượng như giao thoa, nhiễu xạ…
Lý thuyết thứ hai là lý thuyết sóng ánh sáng được Christissn Huygens đưa ra vào thế kỷ 17. Theo thuyết này, ánh sáng truyền đi dưới dạng sóng. Dựa vào thuyết này có thể giải thích được các hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, đồng thời giải thích tốt hiện tượng khúc xạ và phản xạ nhưng vẫn còn thiếu sót.
Năm 1860, Maxwell đã nêu ra giả thuyết mới về bản chất ánh sáng là thuyết điện từ về ánh sáng: Ánh sáng là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn lan truyền trong không gian.
Ông cho rằng sóng điện từ và sóng ánh sáng cùng được truyền trong chân không với tốc độ c. Sóng điện từ cũng truyền thẳng, cũng phản xạ trên các mặt kim loại, cũng khúc xạ như ánh sáng thông thường. Sóng điện từ cũng giao thoa và tạo được sóng dừng, nghĩa là, sóng điện từ có đủ mọi tính chất đã biết của sóng ánh sáng. Lý thuyết và thực nghiệm đã chứng minh điều đó.
Lý thuyết này đã kết nối các hiện tượng quang học với các hiện tượng điện từ học qua biểu thức:
(25) trong đó c là tốc độ ánh sáng trong chân không; v là tốc độ ánh sáng trong môi trường có hằng số điện môi và độ từ thẩm . Từ đó suy ra hệ thức về chiết suất của môi trường và chứng tỏ được rằng phụ thuộc vào tần số của ánh sáng = F(f). Nhờ đó ông đã giải thích được sự tán sắc ánh sáng.
Sau thành công của lý thuyết điện từ, khái niệm rằng ánh sáng lan truyền như các sóng đã được chấp nhận rộng rãi. Các hiểu biết về sóng cơ học, như âm thanh, của cơ học cổ điển, đã dẫn các nhà khoa học đến giả thuyết rằng sóng ánh sáng lan truyền như sóng cơ học trong môi trường giả định ête, tràn ngập khắp vũ trụ, nhưng có độ cứng cao hơn cả kim cương.
Cuối thế kỷ XIX, nhiều thí nghiệm tìm kiếm sự tồn tại của ête đã thất bại cùng lúc chúng cho thấy tốc độ ánh sáng là hằng số không phụ thuộc hệ quy chiếu; do đó không thể tồn tại môi trường lan truyền cố định kiểu ête.
Tuy nhiên, theo yêu cầu của chuẩn kiến thức (5-) HS chỉ cần nắm được tư tưởng cơ bản của thuyết điện từ ánh sáng là dựa vào sự đồng nhất giữa sóng điện từ và sóng ánh sáng. Và theo yêu cầu của chuẩn kiến thức (10-) HS cần nhớ được thứ tự các miền sóng điện từ theo bước sóng trong thang sóng điện từ sau:
Miền sóng điện từ Bước sóng (m) Tần số (Hz)
Sóng vô tuyến điện 3.104 104 104 3.1012
Tia hồng ngoại 10-3 7,6.10-7 3.1011 4.1014
Ánh sáng nhìn thấy 7,6.10-7 3,8.10-7 4.1014 8.1014
Tia tử ngoại 3,8.10-7 10-9 8.1014 3.1017
Tia X 10-8 10-11 3.1016 3.1019
- Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy được, tia tử ngoại, tia Rơnghen, tia gamma (xếp theo bước sóng giảm dần) đều có chung bản chất là sóng điện từ. Điểm khác nhau cơ bản giữa chúng là bước sóng dài, ngắn khác nhau nên tính chất của các tia cũng khác nhau.
- Các tia có bước sóng càng ngắn (tia gamma, tia Rơnghen) có tính đâm xuyên càng mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh, dễ làm phát quang các chất, dễ làm ion hóa không khí.
- Các tia có bước sóng càng dài càng dễ quan sát hiện tượng giao thoa của chúng. - Giữa các vùng tia không có ranh giới rõ rệt.
KẾT LUẬN
Qua việc nghiên cứu và trình bày tiểu luận có thể rút ra những kết luận sau:
- Việc nghiên cứu và tìm hiểu kiến thức chương trình Vật lý phổ thông là rất quan trọng và cần thiết để một GV tự tin hơn, có phương pháp tổ chức hoạt động nhận thức cho HS phù hợp hơn đối với từng mục kiến thức.
- Chuẩn kiến thức và chuẩn kỹ năng có một số chỗ còn trình bày chưa rõ ràng, GV cần linh hoạt chỉnh sửa để làm cơ sở cho quá trình DH của mình.
- Kiến thức chương Sóng ánh sáng có rất nhiều khái niệm trừu tượng và có nhiều ứng dụng trong cuộc sống nên đòi hỏi GV phải nghiên cứu kỹ chương kiến thức chương này, từ đó mới tìm được cách giải thích các ứng dụng của các kiến thức đó.
Vì thời gian không cho phép nên tiểu luận mới chỉ trình bày một chương Sóng ánh sáng. Rất mong được sự góp ý của Thầy để vấn đề nghiên cứu được hoàn thiện hơn. Tuy nhiên, trong quá trình học tập học phần này đã được nghe nhiều báo cáo của các thành viên khác trong lớp về các chương còn lại và những lời góp ý rất quan trọng của Thầy và tập thể lớp. Tác giả sẽ tiếp tục tìm hiểu, nghiên cứu các chương đó để phục vụ tốt hơn cho công tác dạy học sau này.