Lịch sử Quang học - Phần 5

1800 – 1833

Trong cao trào cách mạng Pháp và Mĩ, ngành quang học đã trải qua cuộc cách mạng của riêng nó vào đầu thế kỉ thứ 19. Một thế kỉ sau sự xuất bản cuốn Opticks, bác sĩ và nhà vật lí người Anh Thomas Young đã thách thức lí thuyết hạt ánh sáng của Isaac Newton. Năm 1801, Young đã tiến hành một thí nghiệm xác lập nguyên lí giao thoa ánh sáng, cái không thể giải thích bằng một lí thuyết hạt của ánh sáng. Thí nghiệm của ông cho ánh sáng đi qua hai cái khe nhỏ đặt gần nhau, rọi lên trên một màn ảnh, nơi ông quan sát các chùm tia bị trải ra, hoặc bị nhiễu xạ, và chồng lên nhau. Trong vùng các chùm sáng chồng lên nhau xuất hiện những dải sáng xen kẽ với những dải tối.

E.L. Malus phát hiện ra sự khúc xạ kép (1808)

Hiện tượng này gọi là sự giao thoa và Young đã so sánh nó với sóng nước, trong đó các đỉnh sóng gặp nhau và kết hợp thành con sóng lớn hơn, hay các đỉnh sóng và hõm sóng gặp nhau và triệu tiêu nhau. Năm 1817, ông kết luận rằng ánh sáng truyền đi dưới dạng sóng ngang, chứ không phải sóng dọc như ban đầu ông đề xuất. Mặc dù lí thuyết của Young được chào đón với rất nhiều sự hoài nghi ở nước Anh, nhưng hai nhà vật lí người Pháp, Augustin-Jean Fresnel và François Arago, đã xác nhận lí thuyết sóng của ông qua những thí nghiệm của riêng họ và sự phân tích toán học chi tiết của Fresnel.

Một khám phá bất ngờ vào năm 1808 còn cung cấp thêm bằng chứng cho lí thuyết sóng. Étienne-Louis Malus, một kĩ sư người Pháp, trong nhà riêng của ông ở Paris, đang chơi đùa với một miếng băng Iceland, một tinh thể nổi tiếng vì sự khúc xạ kép của nó; bất kì cái gì nhìn qua nó đều xuất hiện dưới dạng hai ảnh. Malus đang quan sát qua tinh thể ấy ảnh của mặt trời phản xạ từ một cửa sổ bên kia đường. Lạ thay, tinh thể ấy trình hiện chỉ một ảnh, chứ không phải hai ảnh như Malus muốn thấy. Khi ánh sáng phản xạ khỏi một bề mặt, hình như một phần ánh sáng đã bị lọc, hay bị phân cực. Hóa ra lí thuyết cho rằng ánh sáng là sóng ngang giải thích hiện tượng này tốt hơn bất kì lí thuyết nào khác.

Một khám phá bất ngờ nữa gợi ý một mối liên hệ giữa điện và từ, và có sự tác động lớn đối với lí thuyết ánh sáng vài thập niên sau đó. Năm 1820, Hans Christian Ørsted để ý thấy một dây dẫn mang dòng điện làm cho một kim nam châm từ hóa ở gần đó chuyển động, sắp nó vuông góc với dây dẫn mang dòng điện. (Mặc dù ông được sử sách ghi nhận với việc khám phá ra mối liên hệ này, nhưng một người Italy tên là Gian Domenico Romagnosi đã thực hiện khám phá ấy vào năm 1802, nhưng chẳng được một ai để ý đến khi ông công bố những kết quả của mình) Năm 1831, Michael Faraday quan sát thấy hiệu ứng ngược lại, một nam châm chuyển động qua một cuộn dây dẫn làm sinh ra một dòng điện.

Phổ màu sắc của Newton trải qua cuộc cách mạng của riêng nó vào đầu thế kỉ 19. Năm 1802, William Hyde Wollaston phát hiện ra bảy dải tối làm gián đoạn cái được cho là một vùng màu liên tục trong quang phổ của mặt trời. Mười năm sau đó, Joseph von Fraunhofer đã tìm thấy và đo được vị trí của hơn 300 vạch tối trong quang phổ mặt trời, thiết lập cơ sở cho một lĩnh vực nghiên cứu mới: quang phổ học.

Hộp buồng tối (khoảng đầu những năm 1800)

Cũng khoảng thời gian trên, William Herschel và Johann W. Ritter phát hiện thấy có những vùng quang phổ không thể nhìn thấy đối với mắt người. Năm 1800, Herschel đang nghiên cứu mối liên hệ giữa ánh sáng và nhiệt. Sử dụng một lăng kính và nhiệt kế có các bóng đèn tô đen (để hấp thụ nhiệt tốt hơn), ông đã đo nhiệt độ của từng màu của quang phổ mặt trời. Sẵn tiện, ông đã đo nhiệt độ ngay bên ngoài quang phổ nhìn thấy và, trước sự bất ngờ của ông, nhận thấy một vùng nằm ngoài đầu đỏ của quang phổ có nhiệt độ cao nhất. Ông đã phát hiện ra một vùng quang phổ có thể đo và cảm nhận, nhưng không nhìn thấy: vùng hồng ngoại.

Một năm sau, Ritter phát hiện đầu kia của quang phổ mặt trời vượt ra ngoài vùng nhìn thấy. Ông quan sát thấy bạc chloride bị đen đi khi phơi ra trước ánh sáng mặt trời nhìn thấy, nhưng bị đen còn nhiều hơn nữa khi phơi ra trước bức xạ không nhìn thấy nằm ngoài đầu tím của quang phổ: vùng tử ngoại.

1800 – 1833

1800

William Herschel, một nhà thiên văn người Anh gốc Đức, phát hiện ra vùng hồng ngoại của ánh sáng mặt trời. Đây là quan sát đầu tiên về một dạng ánh sáng không thể nhìn thấy đối với mắt người.

1801

Thomas Young, một bác sĩ và nhà vật lí người Anh, phát hiện ra sự giao thoa ánh sáng, xác lập ánh sáng là sóng và thách thức lí thuyết hạt ánh sáng của Isaac Newton.

1801

Nhà vật lí Johann Wilhelm Ritter (Đức) tìm thấy ánh sáng mặt trời phát ra bức xạ tử ngoại không nhìn thấy. Khám phá của ông đã mở rộng quang phổ của mặt trời ra ngoài vùng tím của quang phổ ánh sáng nhìn thấy.

1802

William Hyde Wollaston (Anh) phát hiện thấy quang phổ của mặt trời không phải là một dải liên tục mà bị gián đoạn bởi một số vạch tối.

1807

William Hyde Wollaston phát minh ra camera lucida, một lăng kính bốn mặt gắn trên một trụ đỡ nhỏ trên một tờ giấy, cho phép phác họa các vật chính xác hơn.

1808

Étienne-Louis Malus (Pháp) phát hiện thấy ánh sáng mặt trời phản xạ bị phân cực phẳng.

1811

Hai nhà vật lí người Pháp, Augustin-Jean Fresnel và François Arago phát hiện thấy hai chùm ánh sáng, bị phân cực theo hướng vuông góc nhau, không giao thoa với nhau.

1812-1814

Joseph von Fraunhofer (Đức) đo vị trí của 324 trong số chừng 500 vạch tối, lần đầu tiên được nhìn thấy bởi Wollaston, thiết lập cơ sở cho sự phát triển của quang phổ học.

1815

David Brewster (Scotland) mô tả một mối liên hệ toán học đơn giản giữa chiết suất của một chất phản xạ với góc mà ánh sáng đi tới trên chất sẽ bị phân cực.

1816

Augustin-Jean Fresnel (Pháp), nêu ra một luận giải toán học chặt chẽ của hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa, giải thích chúng một cách thành công bằng lí thuyết sóng. Lí thuyết hạt ánh sáng hoàn toàn bị đánh bại.

1817

Thomas Young đề xuất rằng sóng ánh sáng là sóng ngang, chứ không phải sóng dọc. Chúng dao động vuông góc với hướng truyền, chứ không theo hướng truyền, như đối với sóng âm.

1819

Siméon-Denis Poisson (Pháp) phản đối lí thuyết toán học của Fresnel về sự nhiễu xạ. Viện Hàn lâm Paris đã kêu gọi làm thí nghiệm kiểm tra, chứng tỏ lí thuyết của Fresnel là đúng.

1820

Hans Christian Ørsted (Đan Mạch) quan sát thấy dòng điện trong một dây dẫn có thể làm lệch một kim nam châm từ hóa.

1821

Joseph von Fraunhofer chế tạo cách tử nhiễu xạ đầu tiên, gồm 260 dây song song sít nhau.

1821

Augustin-Jean Fresnel (Pháp) nêu ra định luật sẽ cho phép các nhà khoa học tính ra cường độ và sự phân cực của ánh sáng phản xạ và khúc xạ.

1826

Joseph-Nicéphore Niepce (Pháp) sử dụng một buồng tối để phơi một chất nhũ tương Bitumen of Judea (một dạng nhựa đường) trên một tấm hợp kim thiếc, và chụp thành công bức ảnh được biết là sớm nhất.

1827

Giovanni Baptiste Amici (Italy) giới thiệu hệ thấu kính hiển vi tiêu sắc đầu tiên.

1828

William Nicol (Scotland) phát minh ra “lăng kính nicol”, một loại lăng kính phân cực gồm hai thành phần calcite.

1831

Michael Faraday (Anh) phát hiện thấy việc di chuyển một nam châm vĩnh cửu đến gần hoặc ra xa một cuộn dây dẫn có thể gây ra một dòng điện. Từ đây ông thiết lập nên định luật cảm ứng điện từ.

1833

Nhà quang học người Pháp Camille Sébastien Nachet trình làng một trong những chiếc kính hiển vi đầu tiên khai thác sự chiếu sáng phân cực chéo để khảo sát các mẫu lưỡng chiết.

http://fsu.edu - Trần Nghiêm dịch

Phần trước | Phần tiếp theo

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Vũ trụ có nhiều gã khổng lồ hơn chúng ta nghĩ
18/01/2018
Vũ trụ có thể chứa nhiều sao khổng lồ hơn chúng ta vẫn nghĩ. Một bộ phận của Đám mây Magellan Lớn, một thiên hà láng
Nước chậm đông được làm lạnh đến nhiệt độ thấp kỉ lục
16/01/2018
Lần đầu tiên nhiệt độ của nước lỏng chậm đông được đo chính xác đến dưới –40°C. Các nhà nghiên cứu, đứng đầu
Ánh sáng có thật sự kết hợp trở lại sau khi truyền qua hai lăng kính hay không?
15/01/2018
TÓM TẮT. Chúng tôi trình bày một bố trí thí nghiệm đơn giản và rẻ tiền chứng minh rõ ràng các màu của ánh sáng trắng sau
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 4)
12/01/2018
Nhiệt động lực học và entropy Ngoài việc khám phá lực điện từ, nghiên cứu năng lượng ở dạng nhiệt còn đưa đến một
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 3)
12/01/2018
Lực điện từ Nếu ánh sáng thật sự là sóng, thì có vẻ hợp lí thôi nếu ta hỏi: chính xác thì cái gì đang dao động như
Năng lượng tối là gì?
10/01/2018
Trong phần này, đầu óc của bạn bùng nổ bởi vũ trụ đang dãn nở của chúng ta Có lẽ bạn đang choáng váng trước thực tế
Hiệu ứng Hall lượng tử 4D trong phòng thí nghiệm
10/01/2018
Tính chất của một vật liệu 4D giả thuyết đã được mô phỏng trong các thí nghiệm của hai đội vật lí quốc tế. Một đội
Nước chậm đông có thể tồn tại ở hai pha lỏng
07/01/2018
Nước có thể tồn tại ở hai pha lỏng với khối lượng riêng khác nhau. Đó là kết luận của các nhà nghiên cứu ở Thụy
Vui Lòng Đợi

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com