Lịch sử Quang học - Phần 8

1900-1933

Thế kỉ cuối cùng của thiên niên kỉ thứ hai bắt đầu với một cuộc cách mạng làm thay đổi ngoạn mục kiến thức của các nhà khoa học về những tính chất cơ bản của vật chất và năng lượng. Một kiến thức mới rằng năng lượng và vật chất là tương đương nhau và rằng, ở cấp độ dưới hiển vi, các quy luật chi phối hành trạng của chúng hoàn toàn khác với các quy luật chi phối của thế giới to lớn hơn, bổ sung hoàn thiện cho các định luật vật lí của Newton.

Máy quang phổ (khoảng 1905)

Kiến thức mới này phát sinh từ một lí thuyết mới tận gốc rễ của ánh sáng mà nhiều nhà khoa học thoạt đầu nhận thấy không thể nào tin nổi. Trong khi nền khoa học thế kỉ thứ 18 xem ánh sáng là hạt, thì nền khoa học thế kỉ thứ 19 xem nó là sóng. Nền khoa học thế kỉ thứ 20 tiến thêm một bước nữa và xác định rằng ánh sáng thật ra vừa là sóng, vừa là hạt.

Năm 1900, nhà vật lí người Đức Max Planck công bố một lí thuyết gây tranh cãi đề xuất rằng các nguyên tử không giải phóng năng lượng của chúng thành một dòng liên tục, như các nhà khoa học vẫn nghĩn, mà thành những gói rời rạc ông gọi là các lượng tử. Trong khi phần lớn cộng đồng vật lí chẳng có ấn tượng gì trước lí thuyết của Planck và không chắc chắn trước những ứng dụng của nó, thì một nhà vật lí lí thuyết người Đức – Albert Einstein – đã mang quan điểm của Planck tiến thêm một bước nữa.

Trong một bài báo công bố vào năm 1905, Einstein đề xuất rằng ánh sáng gồm các “hạt” năng lượng, dưới đa số trường hợp, hành xử giống như sóng. Sử dụng quan điểm này, ông đã làm được một số cái mà nền vật lí truyền thống không làm nổi; ông đã lí giải thành công hiệu ứng quang điện, nhờ đó mà ông được trao giải thưởng Nobel vật lí năm 1921.

Kì quặc và đầy mâu thuẫn, thuyết lượng tử đã làm cách mạng hóa nền vật lí vì nó đã giải thích thành công các hiện tượng vật lí ở cấp độ nguyên tử, cái mà nền vật lí Newton luận không thể giải thích. Mặc dù các hiệu ứng của nó không thể nào quan sát thấy trong thế giới to lớn hơn, nhưng thuyết lượng tử đã giữ một vai trò thiết yếu trong sự phát triển của những công nghệ mới có sức ảnh hưởng to lớn trong thế kỉ mới này.

Kính hiển vi điện tử

Các tiến bộ trong ngành hiển vi học cũng mang lại cho các nhà khoa học những công cụ khảo sát thế giới cực kì nhỏ bé ấy. Năm 1931, Ernst Ruska phát triển các bộ phận dùng cho chiếc kính hiển vi điện tử đầu tiên, cái ông chế tạo ra vào năm 1933 và nhờ đó ông được trao giải Nobel vật lí năm 1986. Nguyên lí của chiếc kính hiển vi này là sử dụng một chùm electron hội tụ, chúng hành xử giống như sóng với một bước sóng rất ngắn, thay cho một nguồn sáng nhìn thấy. Kĩ thuật này làm tăng đáng kể độ phân giải và cho phép các nhà khoa học quan sát những vật quá nhỏ nếu nhìn qua kính hiển vi quang học.

Với những chiếc kính thiên văn ngày một mạnh hơn, các nhà thiên văn học tiếp tục nhận ra những vật thể mới trên bầu trời, từ các tiểu hành tinh cho đến những thiên hà xa xôi. Năm 1930, Pluto được bổ sung vào bảng kê các hành tinh đã biết trong hệ mặt trời [Hiện nay, Pluto không còn nằm trong danh sách này nữa – ND].

Các nhà thiên văn bắt đầu tiến xa hơn việc nhận dạng và lập danh mục các vật thể trên bầu trời, họ phát triển các lí thuyết vũ trụ học giải thích sự phát triển của vũ trụ. Năm 1912, nhà thiên văn người Mĩ Vesto Slipher quan sát thấy các vạch phổ của tất cả các thiên hà đều bị lệch về phía tần số đỏ của quang phổ ánh sáng. Năm 1929, một nhà thiên văn người Mĩ khác, Edwin Hubble, đề xuất rằng sự lệch này có nghĩa là vũ trụ đang giãn nở ở một tốc độ không đổi (hằng số Hubble). Đề xuất này mở ra một cuộc tranh luận rằng vũ trụ có tiếp tục giãn nở mãi mãi hay sẽ bắt đầu co lại vào một lúc nào đó, trong một chuỗi giãn nở và co lại kéo dài vô cùng tận.

Trong khi môi trường vô tuyến tương đối mới mẻ đã phát triển về tính phổ dụng và tính sẵn sàng trong ba thập niên đầu thế kỉ mới, thì một môi trường không dây khác đang trong quá trình phát triển. Một kĩ sư người Scotland, John Baird, đã trình diễn nguyên mẫu hoạt động đầu tiên cho truyền hình – radio có hình.

1900 – 1933

1900

Max Planck (Đức) nêu lí thuyết rằng bức xạ điện từ được phát ra thành từng gói năng lượng rời rạc gọi là các lượng tử,

1902

Philipp E.A. Lenard (Đức) tiến hành các thí nghiệm về hiệu ứng quang điện và tìm thấy có một tần số ngưỡng phải đạt tới để gây ra hiệu ứng. Những tần số ánh sáng dưới ngưỡng đó sẽ không gây ra hiệu ứng quang điện.

1902

Annie Jump Cannon (Mĩ) cho xuất bản tập đầu tiên của Danh mục sao Henry Draper, phân loại sao bằng cỡ sao (nhiệt độ bề mặt). Tổng cộng chín danh mục đã được xuất bản vào năm 1924, liệt kê hơn 225.000 ngôi sao, 300 trong số đó do Cannon phát hiện ra.

1905

Albert Einstein (Đức) công bố một bài báo về hiệu ứng quang điện, nêu ra quan điểm cho rằng bức xạ ánh sáng gồm những gói năng lượng (sau này gọi là photon). Ông còn công bố bốn bài báo khác đã làm cách mạng hóa nền vật lí thế kỉ 20.

1906

Charles Barkla (Anh) làm phân cực tia X (chọn lọc những sóng tia X dao động trong cùng mặt phẳng đó), chứng tỏ tia X là sóng ngang giống như các bức xạ điện từ khác, thí dụ như ánh sáng.

1912

Vesto Melvin Slipher (Mĩ) quan sát thấy các vạch phổ trong quang phổ của tất cả các thiên hà đều bị lệch về phía vùng phổ màu đỏ.

1913

Neils Bohr (Đan Mạch) hoàn thành lí thuyết của ông về cấu trúc nguyên tử, phát biểu rằng sự hấp thụ và phát xạ ánh sáng bởi một nguyên tử xảy ra khi một electron chuyển từ một trạng thái năng lượng quỹ đạo này sang một trạng thái năng lượng quỹ đạo khác. Ánh sáng được hấp thụ hoặc phát xạ thành những lượng rời rạc, hay lượng tử, bằng với năng lượng mà các electron đó nhận vào hoặc mất đi.

1924

Louis de Broglie (Pháp) phát triển một lí thuyết mang tính cách mạng về sóng electron, đề xuất rằng các hạt vật chất có thể hành xử giống như sóng dưới những điều kiện nhất định.

1924

Nhà vật lí người Ấn Độ Satyendra Nath Bose công bố một bài báo làm sáng tỏ mối liên hệ giữa sóng và hạt. Bài báo sẽ dẫn tới một sự hợp tác với Albert Einstein và một lí thuyết gọi là thống kê Bose-Einstein.

1926

Sử dụng một thí nghiệm khéo léo với một chiếc gương quay tám mặt và một ống chân không nối hai đỉnh núi, Albert A. Michelson (Mĩ) thực hiện một phép đo chính xác hơn của tốc độ ánh sáng. Phép đo này tốt hơn những phép đo trước đó của ông mà nhờ chúng ông đã được trao giải Nobel năm 1907.

1926

John Logie Baird (Scotland) trình diễn công khai một nguyên mẫu hoạt động trọn vẹn của truyền hình điện cơ, những hình ảnh động truyền đi bằng điện.

1928

Nhà vật lí người Ấn Độ Chandrasekhara Raman quan sát thấy khi ánh sáng đi qua một chất trong suốt, một phần ánh sáng bị lệch hướng và thay đổi bước sóng. Hiện tượng này cuối cùng được gọi là sự tán xạ Raman, một hệ quả của hiệu ứng Raman.

1928

Edward H. Synge công bố một loạt bài báo lần đầu tiên khái niệm hóa ý tưởng về một chiếc kính hiển vi quang học độ phân giải cực cao. Đề xuất của Synge nêu ra một loại kính hiển vi quang học mới sẽ vượt qua được giới hạn nhiễu xạ cổ điển.

1929

Edwin Powell Hubble (Mĩ) phát hiện thấy vũ trụ đang giãn nở ở một tốc độ không đổi, tốc độ đó sau này được gọi là hằng số Hubble.

1930

Nhà thiên văn học người Mĩ Clyde W. Tombaugh khám phá ra hành tinh Pluto khi khảo sát các ảnh chụp do ông thực hiện tại Đài thiên văn Lowell ở Flagstaff, Arizona.

1930

Bernhard Schmit (Estonia) phát minh ra kính thiên văn Schmit, sử dụng một gương cầu thay cho gương phản xạ parabol, và một tấm hiệu chỉnh dùng làm lỗ ngắm.

1930

Trong khi nghiên cứu các vết nứt trong cách tử nhiễu xạ, Frits Zernike (Hà Lan) khám phá ra nguyên lí tương phản pha cho phép ông quan sát cấu trúc bên trong của những vật trong suốt. Những chất liệu khác nhau cấu tạo nên vật có chiết suất khác nhau, cho nên có thể rọi sáng chúng theo một kiểu mà chúng có thể trông thấy được.

1931

Ernst Ruska (Đức) chế tạo thấu kính electron đầu tiên, một nam châm điện có thể làm hội tụ một chùm electron giống hệt như một thấu kính làm hội tụ một chùm ánh sáng. Vào năm 1933, ông sử dụng một vài thấu kính electron ghép nối tiếp để chế tạo ra chiếc kính hiển vi điện tử đầu tiên.

1932

Edwin H. Land (Mĩ) công bố phát triển bộ lọc phân cực đầu tiên chế tạo bằng vật liệu tổng hợp và đăng kí thương hiệu mang tên “Poloroid”.

1932

RCA (Tập đoàn Vô tuyến Hoa Kì) trình diễn truyền hình điện tử trọn vẹn đầu tiên xây dựng trên iconoscope, thiết bị do Vladimir Zworykin giữ bằng sáng chế vào năm 1923, và một máy thu được trang bị ống tia cathode.

http://magnet.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
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 96)
04/09/2020
Khám phá Hải Vương tinh 1846 John Couch Adams (1819–1892), Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877), Johann Gottfried Galle (1812–1910) “Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 95)
04/09/2020
Các định luật Kirchhoff về mạch điện 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) Khi vợ của Gustav Kirchhoff, Clara, qua đời, nhà vật

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

Đọc nhiều trong tháng



Bài viết chuyên đề

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