"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
Thứ Bảy, 11 tháng 12, 2021
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.
"Cái khó hiểu nhất chính là hiểu được thế giới"
"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”.
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…”.
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…”.
"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…".
"Cơ hội làm điều ác đến một trăm lần một ngày, và cơ hội làm điều thiện chỉ đến một lần trong một năm".
(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.
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:
, 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).
(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.
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:
, 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 = Io.e-k.1
Trong đó: I là cường độ luồng sáng sau lớp môi trường.
Io 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 mo 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 :
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.
(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:
, 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:
, 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:
, 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 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).
).
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)
---------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------
Đăng ký:
Đăng Nhận xét (Atom)
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét