TT&HĐ V - 45/k

 

Ánh sáng và bóng tối có khối lượng hay không? | Khoa học và Khám phá

 Khi mặt trời lặn ở cuối chân trời, ánh sáng tắt dần, bóng đêm bao trùm và thế giới của chúng ta chìm vào bóng tối. Ngày nay đường phố khắp các đô thị của chúng ta luôn được thắp sáng và con người hiếm khi trải nghiệm bóng đêm hoàn toàn. Thế nhưng nếu không có thị giác, thế giới sẽ trở nên bí ẩn hơn rất nhiều. Trong quá trình khám phá vũ trụ, Chúng ta đã nhận ra rằng những gì nhìn thấy chỉ là một phần rất nhỏ của những gì ngoài kia có. Ước tính chính xác nhất là hơn 99% vũ trụ đang chìm trong bóng tối, không thể nhìn được bằng các loại kính thiên văn và nằm ngoài tầm hiểu biết của chúng ta. Bộ phim này là câu chuyện về hành trình của con người từ điểm cho rằng mình đã hiểu hoàn toàn về vũ trụ tới lúc nhận ra mình đã thấy là vô cùng nhỏ bé. Và hành trình tìm kiếm phi thường để khám phá ra cái sự thực đang nằm trong bóng tối ngoài kia.

PHẦN V:     THỐNG NHẤT 

"Khoa học là một sức mạnh trí tuệ lớn nhất, nó dốc hết sức vào việc phá vỡ xiềng xích thần bí đang cầm cố chúng ta."
Gorky 

 

"Mỗi một thành tựu lớn của nhà khoa học chính là xuất phát từ những ảo tưởng táo bạo". 
JohnDewey

"Chân lý chỉ có một, nó không nằm trong tôn giáo, mà nằm trong khoa học."
Leonardo da Vinci
 

"Cái khó hiểu nhất chính là hiểu được thế giới" 

Albert Einstein

 "Có hai cách để sống trên đời: một là xem như không có phép lạ nào cả, hai là xem tất cả đều là phép lạ".

Albert Einstein

      

“Chính qua cuộc đấu tranh nhằm thống nhất một cách hợp lý cái đa dạng mà đã đạt được những thành công lớn nhất, dù rằng chính ý đồ đó có thể gây ra những nguy cơ lớn nhất để trở thành con mồi của ảo vọng”.

Albert Einstein

“Người nhìn thấy cái đa dạng mà không thấy cái đồng nhất thì cứ trôi lăn trong cõi chết”.

Upanishad       

CHƯƠNG VI (XXXXV): THỰC CHỨNG

“Tinh thần thời đại cũng có thể là một sự thực khách quan như bất cứ sự thực nào trong khoa học tự nhiên (…).
Do đó, hai quá trình, quá trình khoa học và quá trình nghệ thuật, không phải là rất khác nhau. Cả khoa học và nghệ thuật trong suốt nhiều thế kỷ đã tạo nên ngôn ngữ con người mà nhờ đó chúng ta có thể nói về những phần rất xa xôi của thực tại…”.

W. Heisenberg

"Nếu bạn sinh ra trong nghèo khó, đó không phải là lỗi của bạn. Nhưng nếu bạn chết trong nghèo khó, thì đó là lỗi của bạn…".

 Bill Gates

"Cơ hội làm điều ác đến một trăm lần một ngày, và cơ hội làm điều thiện chỉ đến một lần trong một năm".

Voltaire

"Thật tuyệt vời là con người đã sử dụng biết bao thời gian để chống lại cái ác. Giá mà họ cũng sử dụng năng lượng đó để yêu thương người khác, cái ác sẽ tự chết vì buồn chán".

Helen Keller

Hành động tốt đem lại quả tốt. Hành động xấu đem lại quả xấu. Đừng kỳ vọng thánh thần, chư thiên, những kẻ khuất mày khuất mặt sẽ bảo vệ bạn. Cũng đừng tin tưởng ngày tốt, ngày xấu. Đó là những điều không thật. Bạn sẽ luôn luôn chờ đợi ngày tốt, giờ tốt, tháng tốt, năm tốt, vị thần này, vị thánh nọ. Tin tưởng vào những điều đó chỉ đem lại đau khổ cho bạn mà thôi. Hãy nhìn vào hành động và lời nói của bạn, nhìn vào nghiệp của bạn. Làm lành bạn sẽ gặt quả vui, làm ác bạn sẽ mang quả khổ.

Good act bring good result, bad actions bring bad result. Don't expect the gods to do thing for you, or the angles and guardian deities to protect you, or the auspicious days to help you. These things aren't true. Don’t believe in them. If you believe in them , you will suffer. You will always be waiting for the right day, the right month, the right year, the angles or the guardian deities. You'll only suffer that way. Look into your own actions and speech, into your own kamma. Doing good, you inherit goodness, doing bad you inherit badness.

Ajahn Chah  

Đọc thêm tại: http://www.tudiendanhngon.vn/tabid/87/strcats/225/sw/n/charmode/true/default.aspx © TuDienDanhNgon.vn

Hành động tốt đem lại quả tốt. Hành động xấu đem lại quả xấu. Đừng kỳ vọng thánh thần, chư thiên, những kẻ khuất mày khuất mặt sẽ bảo vệ bạn. Cũng đừng tin tưởng ngày tốt, ngày xấu. Đó là những điều không thật. Bạn sẽ luôn luôn chờ đợi ngày tốt, giờ tốt, tháng tốt, năm tốt, vị thần này, vị thánh nọ. Tin tưởng vào những điều đó chỉ đem lại đau khổ cho bạn mà thôi. Hãy nhìn vào hành động và lời nói của bạn, nhìn vào nghiệp của bạn. Làm lành bạn sẽ gặt quả vui, làm ác bạn sẽ mang quả khổ.

Good act bring good result, bad actions bring bad result. Don't expect the gods to do thing for you, or the angles and guardian deities to protect you, or the auspicious days to help you. These things aren't true. Don’t believe in them. If you believe in them , you will suffer. You will always be waiting for the right day, the right month, the right year, the angles or the guardian deities. You'll only suffer that way. Look into your own actions and speech, into your own kamma. Doing good, you inherit goodness, doing bad you inherit badness.

Ajahn Chah  

Đọc thêm tại: http://www.tudiendanhngon.vn/tabid/87/strcats/225/sw/n/charmode/true/default.aspx © TuDienDanhNgon.vn

"Thế giới hiện thực có giới hạn; thế giới tưởng tượng là vô hạn".

Jean Jacques Rousseau

“Thế giới phải chìm đắm trong đau khổ không phải vì tội ác của những kẻ xấu, mà là vì sự im lặng của những người tốt.” 
Napoléon

 

(Tiếp theo)

Giả sử ở tầng nấc Vũ Trụ vĩ mô có một thực thể hình cầu được thấy đứng yên (trước quan sát) trong chân không (đồng nhất và đẳng hướng). Khối cầu đó dù có đứng yên tuyệt đối đi chăng nữa thì cũng không “nghỉ” vì nội tại của nó vẫn vận động không ngừng để duy trì tồn tại và hiện hữu. Vận động nội tại đó, xét cho đến cùng là chuyển hóa KG theo cách thức tương đối đặc thù và có tính chu kỳ. Chuyển hóa KG một cách tự nhiên, quan sát ở khoảng đáy cùng vi mô chính là sự di dời, tương tác, làm chuyển biến lẫn nhau giữa các dây - hạt KG cơ bản, giữa các dây - hạt VC cơ bản. Con đường ưu tiên lựa chọn cho sự lan truyền KG kích thích là theo xu thế từ vùng có mật độ năng lượng cao đến vùng có mật độ năng lượng thấp. Do đó mà vật thể khối cầu dù nhiều dù ít, luôn phát bức xạ vào khoảng chân không xung quanh nó một cách điều hòa. Vì khoảng chân không quanh nó là đồng tính và đẳng hướng nên những sóng phát xạ ra từ nó trong cùng một thời điểm là đồng pha theo mọi phương, tạo nên những mặt sóng hình cầu, nên cũng gọi là sóng cầu. Mặt sóng cầu được cho là phẳng khi ở rất xa nguồn phát nên còn được gọi là sóng phẳng.

Khi vận động nội tại của khối cầu bị kích hoạt thì sự phát bức xạ KG được tăng cường. Đến một mức độ nào đó thì khối thực thể cầu sẽ phát bức xạ nhìn thấy được và gọi là sự phát sóng, đồng thời khối thực thể cầu được gọi là nguồn phát sáng (hay điểm phát sáng). Như vậy, để có được bức xạ gọi là ánh sáng thì vận động nội tại của nguồn sáng phải hội đủ những điều kiện nào đó để giải phóng ra các dây KG cơ bản phù hợp cho việc tạo thành các sóng điện từ có tần số và bước sóng thuộc miền sóng ánh sáng.

Ở tầng sâu vi mô, tính gián đoạn của vật chất hay năng lượng trở nên rõ rệt, do đó mà tương tác và truyền tương tác cũng bộc lộ rõ rệt sự gián đoạn. Chính tính gián đoạn của năng lượng và tương tác đã làm giải phóng ra trong nội tại nguồn phát sáng điều hòa hàng loạt các loại hạt KG cơ bản. Đến lượt các hạt này tác hợp với nhau, liên kết thành những tổ hợp KG khác nhau lan truyền hỗn loạn với những vận tốc khác nhau (nhưng luôn nhỏ hơn c!) trong xu thế chung là cố thoát ra ngoài nguồn phát sáng. Trong số các tổ hợp KG đó, chúng ta gọi những tổ hợp KG đóng vai trò thành viên hợp thành ánh sáng đơn sắc là những sóng sáng đơn sắc. Sóng sáng đơn sắc khi lan truyền trong không gian sẽ được thấy (nếu thấy được!) là một “bó” dây KG cơ bản liên kết với nhau ở mức độ nào đó, tương tác, phối hợp với nhau nhịp nhàng theo cách nào đó. Có thể mỗi loại sóng đơn sắc có một số lượng xác định dây KG cơ bản với độ dài nào đó, hợp thành và yếu tố đó, cùng với sự liên kết, phối hợp với nhau giữa những dây ấy đã tạo ra một giá trị bước sóng và tần số có tính đặc thù cho mỗi loại sóng đơn sắc.

Vì các sóng đơn sắc lan truyền với tốc độ rất cao và hỗn loạn trong nội tại nguồn sáng nên trong tầng Vũ Trụ vĩ mô, dù khoảng thời gian đủ để cho mắt cảm nhận được là tương tác ngắn (khoảng 0,03 giây) thì đối với các sóng đơn sắc vẫn là “thiên thu”, do đó mà chỉ thấy một cách đồng thời có một màu thôi và màu đó gọi chung là màu tổng hợp. Khi nguồn sáng điều hòa phát sáng thì có nghĩa là nó phát đi đồng thời một hỗn hợp các sóng đơn sắc ra xung quanh, cho nên bằng mắt thường cũng chỉ thấy một màu thôi. Như vậy ánh sáng Mặt Trời đến trái đất là một đoàn hỗn hợp các sóng đơn sắc tạo ra một màu được gọi là màu trắng.

Nếu tưởng tượng sóng sáng đơn sắc như trên thì phải thay đổi lại quan niệm về ánh sáng rằng, không phải sóng sáng đơn sắc, khi lan truyền, hoàn toàn không có vận động nội tại mà thực ra vẫn thể hiện nội tại của nó dưới một hình thức nào đó và dù có thể chỉ là một lực lượng vô cùng nhỏ, nghĩa là cũng thể hiện tính khối lượng. Nếu thế lại phải đi đến bác bỏ nhận định: vận tốc truyền sáng trong chân không là giá trị cực đại bất biến c của Vũ Trụ, và phải nhận định lại: mỗi tia sáng đơn sắc đều lan truyền với một vận tốc cực đại qui định cho nó, xấp xỉ giá trị c nhưng nhỏ hơn c. Có thể do có bản chất điện từ mà giữa các sóng đơn sắc được phát đồng thời, cả cùng loại lẫn khác loại, cũng có mối liên kết nào đó với nhau, dù “lỏng lẻo”, đã gây ra sự “bù trừ” vận tốc của nhau làm cho các đoàn sóng sáng hỗn hợp lan truyền trong chân không (đồng tính và đẳng hướng) theo mọi phương với cùng một vận tốc trung bình và nhận định vận tốc truyền sáng bất biến, phải được hiểu trên tinh thần ấy. Nếu giá trị cực đại giới hạn của vận tốc trong Vũ Trụ chính xác là theo chúng ta quan niệm thì vận tốc truyền sáng trong không gian phải nhỏ hơn giá trị ấy.

Năm 1983, hội nghị quốc tế về cân đo đã thừa nhận vận tốc ánh sáng trong chân không là , nghĩa là so với giá trị c ở trên thì nó bằng 99,9308193% giá trị ấy, hay nhỏ hơn giá trị ấy một lượng là:

Rõ ràng, giá trị chênh lệch vận tốc ấy là không nhỏ tí nào nếu đem so nó với vận tốc thoát ly ra khỏi Hệ Mặt Trời của một con tàu vũ trụ từ Trái Đất và chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động của Trái Đất (vào khoảng ).

Có thể nói giá trị thực nghiệm về vận tốc ánh sáng nêu trên là rất chính xác, nếu chú ý rằng độ chính xác tương đối trong việc đo vận tốc ánh sáng là 10^-15. Và phải chăng giá trị đó nhỏ hơn giá trị c nêu ở trên là chỉ thị về sự tồn tại một lượng khối lượng nào đó dù rất nhỏ bé của sóng đơn sắc khi nó lan truyền trong chân không? Để bênh vực quan niệm của mình thì chúng ta phải khẳng định rằng đúng là như vậy. Còn không thì… hỡi những gã nhà quê ngù ngờ cục mịch, trước ở đâu thì hãy cuốn xéo về đấy mà cày ruộng!

Dù còn rất mong manh thì một sự kiện xảy ra gần đây trong thực nghiệm vật lý đã giúp chúng ta giữ vững tinh thần, nuôi hy vọng về sự đúng đắn của khẳng định khá liều mạng ở trên.

Một nhóm nhà nghiên cứu - gọi là nhóm Opêra - làm việc tại Tổ chức Nghiên cứu hạt nhân châu Âu (CERN) ở Thụy Sĩ đã thực hiện thí nghiệm: cho các hạt nơtrinô bay trong một “đường hầm” dài 730 km, từ phòng thí nghiệm ở Thụy Sĩ đến phòng thí nghiệm ở Ý. Nhiều phương pháp đo khoảng cách và thời gian được áp dụng với độ chính xác rất cao. Kết quả cho thấy một điều đáng kinh ngạc đối với các nhà vật lý: các hạt nơtrinô trong cuộc thí nghiệm đã bay nhanh hơn tốc độ ánh sáng đến 20 lần triệu giây. Giáo sư Nevin Hanin (Neville Harnew), trưởng Khoa Vật lý nguyên tử Trường đại học Oxford, cho biết: “Kết quả này rất đáng chú ý nếu nó là sự thật. Nếu được chứng minh là chính xác, nó sẽ cách mạng hóa ngành vật lý mà chúng ta biết”. Còn giáo sư Giêm Xtơling (James Stirling, trưởng phòng thí nghiệm Cavendish tại Trường đại học Cambridge (Mỹ) thì nói: “Điều này đã đánh bại kỷ lục về mốc tốc độ ánh sáng. Đây thực sự là một kết quả sẽ thách thức mọi nền tảng của toàn bộ ngành vật lý”.

Hy vọng tràn trề trong… thấp thỏm âu lo, chúng ta tiếp tục dòng hoang tưởng về ánh sáng của mình.

Giả sử có một mặt phẳng chắn trực diện một luồng ánh sáng trắng từ xa đến. Các sóng đơn sắc, theo chúng ta quan niệm, khi bị mặt phẳng ngăn chặn, sẽ cuộn lại thành những giả hạt. Nếu luồng sáng đập vào mặt phẳng theo một góc nghiêng thì do tương tác giữa luồng sáng và mặt phẳng mà xuất hiện hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng. Nhưng ở đây, sóng ánh sáng được cho là sóng phẳng, các sóng thành phần coi như song song với nhau hướng trực diện đến mặt phẳng được cho là không hấp thụ ánh sáng nên hiện tượng khúc xạ bị loại trừ, còn sự phản xạ thì bị cản trở mạnh mẽ bởi luồng sáng tới là liên tục. Lúc đó, tất yếu sẽ hình thành một “lớp đệm” các giả hạt, có độ dày nhất định, có mật độ năng lượng cao hơn mật độ năng lượng của luồng sáng, chắn giữa mặt phẳng và luồng sáng. Tình hình đó làm cho sự vận động của các giả hạt trong lớp đệm (nhằm đảm bảo cho chuyển hóa KG không thể trì trệ của chúng được đảm bảo) trở nên căng thẳng, có xu thế hướng về miền không gian (hay môi trường) có mật độ năng lượng thấp hơn, dẫn đến sự tương tác, chuyển hóa lẫn nhau giữa các giả hạt. Vì thế mà có sự nhiễu loạn, gây nên hiện tượng gọi là phản xạ nhiễu loạn (không tuân theo định luật phản xạ). Thậm chí, lớp đệm tồn tại đủ lâu và mật độ năng lượng của nó đủ lớn còn gây ra hiện tượng giảm công suất (thông lương bức xạ ánh sáng) của nguồn phát sáng về phía mặt phẳng chắn sáng (nghĩa là nguồn sáng lúc này không còn ở trong môi trường chân không đồng tính và đẳng hướng nữa!).

Khi trên mặt phẳng có luồng sáng tới xuất hiện một lỗ thủng thì đó trở thành hướng ưu tiên lan truyền ánh sáng. Chúng ta cho rằng trên cơ sở quan niệm nêu trên về hành vi của ánh sáng bị mặt phẳng có lỗ thủng chặn lại, cũng có thể đến được với nguyên lý Huygens: bất kỳ một điểm nào nhận được sóng ánh sáng truyền đến đều trở thành nguồn sáng thứ cấp phát ánh sáng về phía trước nó.

Bây giờ, chúng ta chuyển sự chú ý của mình sang một số hiện tượng khác về ánh sáng.

Giả sử có một luồng (hay còn gọi là chùm tia) sáng trắng nhỏ từ môi trường chân không hướng đến một lăng kính, lập với pháp tuyến của mặt phẳng phân cách giữa hai môi trường một góc (xem hình 6).

Hình 6: Sự xuất hiện quang phổ.

Khi luồng sáng tiếp xúc với mặt phân cách, giữa chúng có sự tương tác. Kết quả của sự tương tác ấy làm một phần ánh sáng phản xạ, phần còn lại đi vào môi trường lăng kính. Phần đi vào môi trường lăng kính bị môi trường hấp thụ một phần, một phần bị tán xạ ra mọi phía, còn phần lớn bị khúc xạ tạo ra hiện tượng tán sắc.

Có thể coi luồng sáng là một “dòng chảy” năng lượng. Theo quan niệm của chúng ta thì suy cho đến cùng, “dòng chảy” năng lượng ấy chính là “dòng chảy” các dây KG cơ bản. Rõ ràng, các dây ấy không thể “lấp đầy” dòng chảy được mà chỉ đạt đến một giá trị mật độ nào đó. Giả sử luồng ánh sáng đó là sóng phẳng (ở xa nguồn phát) thì nó cũng được thấy như một dòng chảy năng lượng ổn định trong chân không. Nếu tiết diện s của dòng ấy là tiết diện tròn và trong một đoạn dòng có chiều dài l “mang” một năng lượng (toàn phần) là E thì chúng ta sẽ tính được mật độ năng lượng dòng. Gọi mật độ dòng năng lượng toàn phần là w thì:

Biết khối lượng của đoạn dòng năng lượng ánh sáng ấy là M thì có thể viết:

với S là mật độ khối lượng của dòng năng lượng. 

Dưới góc độ nhìn thấy dòng năng lượng là một đoàn sóng ánh sáng hay đúng hơn là một dòng lan truyền KG kích thích, gọi nôm na là lan truyền chấn động thì vì:

với a là bán kính của tiết diện s, đồng thời cũng chính là biên độ của sóng,  là tần số của sóng ấy.

Nên cũng có thể viết:

Dòng năng lượng “chảy” với vận tốc c. Để có đoạn dòng năng lượng l, phải cần một khoảng thời gian là:

Để đặc trưng cho “cường độ chảy” của dòng năng lượng, trong vật lý, người ta đưa ra đại lượng , gọi là thông lượng. Thông lượng là lượng năng lượng “chảy qua” diện tích vuông góc với dòng chảy (ở đây chính là s) trong một đơn vị thời gian. Vậy:

Từ đó, để đặc trưng cho mức độ “mạnh” hay “yếu” của một sóng hay một dòng năng lượng tại một vị trí nào đó, người ta đưa ra đại lượng I, gọi là cường độ sóng (hay cường độ dòng năng lượng) tại một điểm trong một đơn vị thời gian, và biểu diễn:

Đối với ánh sáng, I còn được gọi là cường độ sáng. Trong chân không, cường độ sáng của sóng phẳng coi như không đổi tại mọi điểm; cường độ sáng của sóng cầu tại một điểm so với cường độ sáng tại nguồn phát, giảm dần.

Khi luồng sáng của chúng ta đi vào lăng kính ở hình 6, và qua một lớp môi trường có bề dày (cũng là) I, nó sẽ bị hấp thụ một phần theo qui luật mà nhà vật lý Bouguer đã khám phá ra được: khi bề dày của lớp môi trường tăng theo cấp số cộng, thì cường độ chùm sáng giảm theo cấp số nhân. Biểu diễn toán học của qui luật này là:

I = I_o.e^-k.1

Trong đó: I là cường độ luồng sáng sau lớp môi trường.

I_o là cường độ luồng sáng trước lớp môi trường.

k là hệ số hấp thụ của môi trường.

Theo quan niệm riêng của chúng ta thì giải thích hiện tượng hấp thụ ánh sáng như thế nào?

Giả sử năng lượng toàn phần của luồng sáng đó là mc². Khi đi qua mặt phân cách để vào môi trường lăng kính năng lượng đó chuyển hóa thành:

mc² = mv² + mV²

với v là số chỉ thị mức năng lượng của môi trường lăng kính.

     V là tốc độ truyền sáng trong môi trường ấy.

Nếu trong chân không (có mức năng lượng bằng 0) vạn vật coi như được tự do vận động thì trong mọi môi trường có mức năng lượng v > 0, vận động của chúng luôn bị cản trở bởi sự tồn tại của mức năng lượng ấy và để duy trì vận động ban đầu thì chúng phải bị tiêu hao năng lượng. Nếu không bị môi trường lăng kính cản trở thì luồng sáng khi ra khỏi lăng kính vẫn bảo toàn năng lượng mc². Tuy nhiên, sự cản trở liên tục của môi trường lăng kính đã làm cho luồng sáng, khi ra khỏi lăng kính phải bị tiêu hao một lượng năng lượng nào đó. Lượng tiêu hao đó chính là lượng mà môi trường lăng kính hấp thụ được theo qui luật Bouguer.

Như đã biết, vận tốc truyền sáng trong mọi môi trường đồng tính và đẳng hướng của một tia sáng là bất biến, cho nên sự tiêu hao năng lượng của luồng sáng khi đi qua lăng kính cũng chính là sự tiêu hao năng lượng KG được nhìn ở góc độ vật chất, mà ở đây cụ thể là khối lượng. Cũng vì môi trường đồng tính và đẳng hướng mà độ hấp thụ trên một đơn vị khoảng cách (hệ số hấp thụ k) ở mọi nơi trong môi trường là hằng số. Gọi m_o là khối lượng của luồng sáng trước khi vào lăng kính, gọi m là khối lượng của nó sau khi ra khỏi lăng kính, gọi khoảng cách đi qua lăng kính của nó là l thì lượng năng lượng bị tiêu hao của luồng sáng là:

Hay khối lượng bị tiêu hao là:

(Sự giảm khối lượng liên quan đến khối lượng trước khi giảm là một biểu hiện về một qui luật phổ biến trong tự nhiên. Có thể thấy tăng trưởng lạm phát và giảm theo cấp số nhân là hai quá trình tương phản của nhau. Tưởng tượng luồng sáng truyền trong môi trường lăng kính như một xe tải đầy hàng chạy trên xa lộ. Khi xe tải đạt vận tốc V thì bị tắt máy. Do bị cản trở bởi ma sát, vận tốc của nó sẽ phải giảm dần. Muốn duy trì vận tốc V, người trên xe tải chỉ còn cách dỡ bớt hàng hóa xuống dần dần (giảm khối lượng) và xe tải càng nhẹ thì lượng hàng hóa phải dỡ bỏ càng ít đi).

Dễ dàng thấy cường độ sáng I tỷ lệ thuận với khối lượng để có cường độ ấy, nên có thể viết:

với q là hệ số tỷ lệ.

Viết biểu diễn trên dưới dạng vi phân rồi tích phân hai vế sẽ làm xuất hiện biểu diễn toán học của qui luật Bouguet.

Trong thực tế, luồng sáng trắng khi đi qua mặt phân cách vào môi trường lăng kính, không truyền theo hướng ban đầu nữa, mà bị khúc xạ. Sự khúc xạ này làm phân tán luồng sáng trắng để khi ra khỏi lăng kính nó sẽ được nhìn thấy trên màn ảnh A (hình 6) là một dải sáng có màu sắp xếp theo thứ tự: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím theo chiều hướng ánh sáng màu đỏ bị khúc xạ ít nhất, ánh sáng màu tím bị khúc xạ nhiều nhất.

Hiện tượng tán sắc có tính phổ biến và ngay từ thế kỷ XVII, Niutơn đã rút ra kết luận: chiết xuất của môi trường dùng làm lăng kính biến thiên theo bước sóng  và là hàm đơn vị của :

theo chiều giá trị bước sóng càng nhỏ thì ánh sáng (đơn sắc) càng bị khúc xạ nhiều.

Trong vật lý học, hiện tượng tán sắc ánh sáng đã được giải thích tường tận. Ở đây, chúng ta sẽ giải thích hiện tượng đó một cách định tính theo cách khác.

Luồng sáng trắng là một hỗn hợp các sóng sáng đơn sắc. Mỗi sóng đơn sắc đều được đặc trưng bởi một giá trị bước sóng (và tần số ). Trong đó ánh sáng đỏ có bước sóng dài nhất.

Gọi bước sóng và tần số của hai sóng đơn sắc trong luồng sáng khi còn ở môi trường chân không lần lượt là , và , , trong đó: , nghĩa là . Vì vận tốc truyền sáng trong chân không được cho là bằng giá trị cực đại bất biến c nên:

Khi hai sóng ấy vượt qua mặt phân cách đi vào môi trường lăng kính như minh họa ở hình 6 thì vì bước sóng cũng chính là khoảng cách truyền sóng trong một chu kỳ nên theo biểu thức , có thể viết:

       và

với , là bước sóng của hai sóng đơn sắc trong môi trường lăng kính tính theo đơn vị độ dài của môi trường chân không. Qua hai biểu diễn trên cũng thấy:

Nhân hai vế của biểu diễn trên cho và của biểu diễn dưới cho thì có:

và chính là hai vận tốc truyền V₁ và V₂ lần lượt của hai sóng đơn sắc nói trên trong môi trường lăng kính tính theo đơn vị thời gian của môi trường chân không. Điều đó nói lên rằng khi một sóng đơn sắc đi vào môi trường chiết quang hơn thì bước sóng của nó ngắn lại nhưng tần số của nó, tính theo đơn vị thời gian của môi trường chân không là không đổi:

Gọi khối lượng của hai sóng đơn sắc đang xét theo thứ tự là m₁ và m₂ thì năng lượng toàn phần của chúng lần lượt là m₁c² và m₂c². Khi đi vào môi trường lăng kính những năng lượng ấy chuyển biến tuân theo biểu diễn:

m₁c² = m₁v₁² + m₁V₁²

     và: m₂c² = m₂v₂² + m₂V₂²

Trong chân không, khi một sóng sáng truyền đi với vận tốc c thì năng lượng toàn phần của nó hoàn toàn được thấy dưới dạng động năng (mc²), khi định xứ ở đâu đó thì được thấy chuyển hóa hoàn toàn sang dưới dạng nội năng (). Khi sóng sáng đó truyền trong môi trường chiết quang hơn, một phần năng lượng được “trích ra” từ năng lượng toàn phần để cân bằng với sự cản trở của môi trường. Tuy nhiên, nếu bỏ qua những thất thoát do tán xạ, hấp thụ thì năng lượng toàn phần của sóng sáng đó vẫn được bảo toàn, nghĩa là lượng năng lượng được “trích ra” nói trên không bị mất đi mà đóng vai trò như nội năng của sóng sáng (hoặc làm tăng thêm nội năng nếu trước đó sóng sáng có nội tại).
 

(Còn tiếp)
---------------------------------------------------------------------