Định luật truyền thẳng của ánh sáng – Thông tin chi tiết

Có bao giờ bạn thắc mắc ánh sáng là gì? Bóng tối là gì? Tại sao không có ánh sáng thì bóng tối lại xuất hiện? Bóng tối và ánh sáng phải chăng chỉ là một hiện tượng nhưng lại tồn tại ở hình thức khác nhau? Tất cả sẽ được giải đáp khi ta hiểu được “định luật truyền thẳng của ánh sáng” là gì. Còn chờ gì nữa cùng theo chân chúng tôi tìm hiểu thôi.

Ánh sáng cần được hiểu như thế nào là đúng?

Ánh sáng được định nghĩa là một dãy quang phổ điện từ có các tần số khác nhau, chúng là các bức xạ điện từ có bước sóng nằm trong vùng quang phổ nhìn thấy được bằng mắt thường của con người và bao gồm hai dạng: Ánh sáng nhìn thấy được và ánh sáng không nhìn thấy được. 

Ánh sáng là một thuật ngữ khá phổ biến trong đời sống sinh hoạt hàng ngày của con người. Phổ biến là như vậy nhưng có mấy ai biết rằng bản chất của ánh sáng là gì nó xuất hiện từ đâu?

Với ánh sáng nhìn thấy được là vùng tia sáng có quang phổ từ 380nm đến 700nm, vùng này mắt người nhìn thấy được một cách rõ ràng. Với những ánh sáng nằm ngoài dải quang phổ ánh sáng nhìn thấy được thì không thể nhìn thấy bằng mắt thường nó bao gồm: Tia X, tia cực tím, tia gamma, tia hồng ngoại…

Ngoài ra dựa vào những đặt điểm, tính chất khác nhau, ánh sáng có thể được chia ra nhiều loại khác nhau hơn nữa. Dưới đây là một số loại phổ biến.

Phân chia dựa theo nguồn tạo ra ánh sáng

Dựa vào nguồn tạo ra ánh sáng thì những tia sáng được tiếp tục chia ra làm bốn loại cơ bản khác nhau. Chúng chủ yếu từ các nguồn sáng xung quanh căn nhà chúng ta

• Ánh sáng mặt trời: Cái tên đã nói lên tất cả. Ánh sáng này được tạo ra từ mặt trời, được biết đến với tên gọi “ ánh nắng”. Đây là ánh sáng trắng tự nhiên, bao gồm nhiều loại ,nhiều màu trộn với nhau biến thiên liên tục
• Ánh sáng tự nhiên: Ánh sáng này chủ yếu xuất phát từ ngôi sao, mặt trăng ( những tia sáng này là mặt trời chiếu lên mặt trăng và phản chiếu ngược vào mắt người)
• Ánh sáng nhân tạo: Nguồn sáng này chủ yếu là do những phát minh của con người tạo nên như ánh sáng đèn điện.
• Ánh sáng sinh học: Chúng thường được bắt gặp do những loài động vật phát ra để thu hút con mồi hoặc bạn tình. Ở đây ta có thể nhắc đến các loài động vật như đom đóm, cá lồng đèn..

Phân chia dựa theo bước sóng của ánh sáng

Bản thân ánh sáng là các dãy quang phổ mang nhiều bước sóng và tần số khác nhau. Mỗi một bước sóng khác nhau thì ánh sáng lại có một đặc tính khác. Dựa vào đặc trưng đó người ta chia ra làm 2 loại:

• Ánh sáng lạnh: Bao gồm những tia sáng có bước sóng nhỏ, mang nhiều năng lượng. Thường thì tập trung ở vùng có quang phổ màu tím
• Ánh sáng nóng: Bao gồm những tia sáng có bước sóng dài, mang ít năng lượng. Thường tập trung ở vùng có quang phổ màu đỏ

Một số tính chất khác của ánh sáng mà bạn nên biết

Có khá nhiều đề tài nghiên cứu khoa học chỉ để tìm ra vốn dĩ ánh sáng là gì, tính chất của ánh sáng ra sao? Với trình độ tiến bộ khoa học hiện đại các nhà khoa học đã chỉ ra được các tính chất đặc trưng như sau:

• Ánh sáng có vận tốc nhanh nhất: trong hệ vũ trụ mọi vật chất trong vũ trụ luôn luôn di chuyển với vận tốc nhỏ hơn vận tốc ánh sáng. Với vận tốc là 299.792.458 m/s
• Ánh sáng tương tác với mắt người: bắt người có ba loại tế bào giúp cho chúng ta cảm nhận được ba vùng phổ quang khác nhau. Nhờ vào sự kết hợp ba loại tín hiệu của 3 loại tế bào này mà chúng ta có thể cảm nhận được vô số màu sắc.
• Do tế bào cảm thụ màu xanh lục và đỏ ở gần với nhau nên con người phân biệt rất rõ được các màu sắc nằm giữa màu lục và đỏ ví dụ như màu vàng da cam xanh lá cây.
• Ánh sáng tương tác với mắt sinh vật: đối với mắt của các loài sinh vật khác thì có thể cảm nhận được nhiều màu hơn hoặc ít màu hơn mắt của đa số các loài sinh vật thường sẽ nhạy cảm với bức xạ điện từ nằm trong khoảng 300nm-1200nm

Ánh sáng có công dụng trong đời sống thực tiễn.

Ánh sáng có nhiều loại khác nhau, mỗi loại lại cho ra một tác dụng khác nhau. Dựa vào đặc điểm của mỗi loại tia sáng nhân loại đã tận dụng hết công năng thần kì của ánh sáng để phục vụ và phát triển cho đời sống sinh hoạt.

Tận dụng ánh sáng nhân tạo kích thích cây ra quả

Mỗi giống cây lại có chu kỳ sinh trưởng khác nhau. Có những cây lại ưa ban ngày, có những cây chỉ ra hoa ban đêm. Lợi dụng vào đặc điểm đó nhiều nhà nông dân đã cố ý dùng ánh sáng nhân tạo ( đèn điện) để kích thích quá trình ra hoa, ra quả. 

Không những kích thích ra hoa ra quả, với công nghệ này người nông dân còn có thể tạo ra những vụ trái cây trái mùa. Cái mà trước đây không thể làm được. Từ đó, đem lại nguồn thu nhập khá lớn cho nông dân

Biện pháp này còn được áp dụng lên những loài gia cầm lấy trứng như gà, vịt. Người nông dân cố tình nuôi nhốt gia cầm trong môi trường mà họ có thể sử dụng ánh sáng nhân tạo để tạo ra hiện tượng ngày đêm giả. Làm cho năng suất nông trại tăng lên đáng kể

Ánh sáng dùng trong y học

Với những ánh sáng bước sóng nhỏ như Tia X thì được sử dụng trong y học. Họ dùng ánh sáng X để có thể nhìn những gì bên trong cơ thể mà không cần phải trải qua quá trình phẫu thuật

Ngoài ra với tia sáng sinh học còn được đưa vào trong các viện thẩm mỹ. Nó có công dụng tái tạo tế bào da giúp làn da mịn màng, hồng hào hơn. Vì vậy, với công nghệ hiện đại con người đã có thể tận dụng mọi quyền năng của ánh sáng để phục vụ cho đời sống sinh hoạt

Định luật truyền thẳng của ánh sáng biết đến là gì?

Định luật truyền thẳng của ánh sáng được định nghĩa là trong môi trường trong suốt và hoàn toàn đồng tính, ánh sáng sẽ duy chuyển theo đường thẳng và được biểu diễn theo dạng tia gọi là tia sáng

Ví dụ: Trong môi trường nước hoặc môi trường không khí với điều kiện môi trường đó là môi trường đồng tính thì các tia sáng đi qua môi trường đó sẽ đi thành một đường thẳng không bị hội tụ hay phân tán

Phương pháp giải định luật truyền thẳng của ánh sáng

Với dạng bài tập này thì sẽ có những bài yêu cầu học sinh giải thích các tính chất của ánh sáng trong một môi trường, nếu nâng cao hơn sẽ hỏi học sinh những câu hỏi về đời sống và yêu cầu giải thích hiện tượng quan sát được. Dưới đây là một số câu hỏi và lời giải có thể tham khảo

Bài tập 1

Dựa vào kiến thức đã được tìm hiểu về định luật truyền thẳng của ánh sáng ở trên , bạn hãy giải thích lý do vì sao lại có hiện tượng bóng tối và hiện tượng bóng nửa tối

• Do tuân theo định luật truyền thẳng nên ánh sáng đi thẳng trong môi trường đồng tính nếu gặp vật cản lớn làm nguồn sáng không thể đi qua vật cản. Khi ấy ánh sáng hoàn toàn bị chặn lại thì sẽ được gọi là bóng tối.
• Trong trường hợp vật cản không đủ lớn để cản nguồn sáng đi qua thì những phần ánh sáng đi qua được sẽ bù đắp phần nào cho phận ánh sáng bị che khuất. Lúc này ta gọi là hiện tượng nửa tối

Bài tập 2

Dựa vào những kiến thức đã biết về định luật truyền thẳng của ánh sáng, giải thích hiện tượng nhật thực và nguyệt thực? Gợi ý: Sử dụng tính chất bóng tối và bóng nửa tối ở bài tập 1.

• Hiện tượng nhật thực là hiện tượng khi Trái Đất, Mặt Trăng và Mặt Trời cùng nằm trên một đường thẳng. Vào lúc Mặt Trăng nằm giữa Trái Đất và Mặt Trời thì phần bóng tối mà Mặt Trăng tạo ra trên Trái Đất được gọi là nhật thực toàn phần. Với những phần nửa tối và Mặt Trăng tạo ra trên Trái Đất gọi là nhật thực bán phần
• Hiện tượng nguyệt thực xảy ra khi cả ba Mặt Trăng, Trái Đất, Mặt Trời cùng   nằm trên đường thẳng. Khi này Trái Đất sẽ nằm giữa Mặt Trăng và Mặt Trời. Mặt Trăng bị Trái Đất che đi nguồn sáng của Mặt Trời thì sẽ không được sáng nữa. Khi Mặt Trăng bị che khuất hoàn toàn lại có màu đỏ là do bước sóng ánh sáng đỏ khá dài.

Ứng dụng thực tiễn định luật truyền thẳng của ánh sáng

Để có thể kể đến các công dụng tuyệt vời của định luật truyền thẳng của ánh sáng. Thì ta không thể không nhắc đến tác dụng thần kì của tia sáng laser trong cuộc sống thực tiễn.

Tia laser ứng dụng trong y học

Tia laser là một chùm tia sáng có cường độ mạnh di chuyển thẳng trong môi trường.  Vì tính chất này nên tia laser thường được sử dụng làm dao mổ trong phẫu thuật y học.

Bởi vì tính dễ điều khiển và có thể kiểm soát độ sâu, diện tích tiếp xúc nhỏ. Ngoài ra tia laser còn có thể dùng để điều trị các bệnh về mắt như cận thị, viễn thị, các bệnh về võng mạc và có thể chẩn đoán được các bệnh ung thư.

Tia laser ứng dụng trong ngành thẩm mỹ:

Bên cạnh các tác dụng to lớn trong ngành y học, tia laser cũng được tin dùng trong ngành làm đẹp. Với những công dụng như tái tạo làn da, xoá xăm, xoá nốt ruồi, điều trị các thương tổn… nên laser được các thẩm mỹ viện lớn nhỏ tin dùng

Tia laser ứng dụng trong các ngành khác nhau

Tia laser còn có thể được ứng dụng trong các ngành khác như điêu khắc thuỷ tinh, cách ngành chế tác thủ công mỹ nghệ. Ngoài ra súng laser để quét mã bán hàng được áp dụng khá phổ biến trong các ngành kinh doanh.Ngoài ra tia laser còn giúp định vị, đo đạc trong các ngành may mặc, xây dựng công trình

Kết luận

Với những kiến thức đã cung cấp bên trên mong là sẽ áp dụng được nhiều trong thực tế chứ không chỉ là kiến thức trên sách vở. Hy vọng rằng thông qua bài viết “Định luật truyền thẳng của ánh sáng và câu chuyện về bóng tối” sẽ cung cấp thêm nhiều kiến thức thú vị đến mọi người