Tip:
Highlight text to annotate it
X
Điều tôi muốn thực hiện trong video này là cho chúng ta
một giới thiệu khái quát về hiện tượng ánh sáng
Và ánh sáng là, ít nhất với tôi, một thứ bí ẩn
vì nó ở một mức độ nào đó định nghĩa thực tại của chúng ta
Nó có thể là tính chất mang tính định nghĩa nhất về thực tại của chúng ta
mọi thứ ta thấy, ta ghi nhận về thế giới thực đều dựa trên
ánh sáng đập ra từ các vật, hoặc bẻ cong xung quanh các vật, hoặc tán sắc xung quanh vật
và rồi được cảm nhận bởi đôi mắt và rồi
gửi tín hiệu tới não và tạo ra khuôn mẫu về thế giới xung quanh ta
vậy nên nó thực sự là nhân tố định nghĩa
thực tại của chúng ta, nhưng cùng với đó
khi bạn thực hiện thí nghiệm và quan sát ánh sáng
nó bắt đầu xuất hiện những tính chất
kỳ lạ và phần lớn là vẫn chưa hoàn toàn được hiểu rõ
Và có lẽ điều tuyệt vời nhất về ánh sáng
...có lẽ là có vô số thứ hấp dẫn về ánh sáng...
nhưng một trong những bí ẩn là
khi bạn thực sự xuống dưới thấp, và điều này ko chỉ đúng với ánh sáng
mà nó đúng với mọi thứ khi bạn
bước vào thế giới nhỏ bé lượng tử
nhưng ánh sáng mang cả tính sóng VÀ tính hạt
Và điều này, dù có lẽ không trực quan dễ hiểu với bạn, vì nó
cũng chẳng dễ hiểu cho tôi!
Cả cuộc đời tôi đã quen với nhiều thứ
hành xử như sóng, như là sóng âm thanh
hay sóng biển
Và tôi đã quen với nhiều thứ giống hạt
Như... quả bóng rổ, hay... tôi cũng ko biết...
Hay... Cốc cà phê của tôi. Tôi ko quen với những thứ
hành xử như cả hai!
Và nó thực sự phụ thuộc vào thí nghiệm nào
bạn thực hiện và cách mà bạn quan sát ánh sáng
Vật, khi bạn quan sát nó như một hạt.
Và điều này được phát hiện bởi Einstein khi ông nghiên cứu về hiệu ứng quang điện
Và tôi sẽ ko đi vào chi tiết ở đây, có lẽ sẽ là những video sau
khi chúng ta bắt đầu suy xét về cơ học lượng tử
Bạn có thể nhìn ánh sáng như một con tàu những hạt di chuyển với tộc độ ánh sáng
Và tôi sẽ nói ngay sau đây...
Ta gọi các hạt này là PHOTON
Nếu bạn nhìn nhận ánh sáng theo cách khác
và bạn nhìn nhận vật ngay khi bạn thấy một tia sáng
khúc xạ bởi lăng kính này đây, trông nó như là sóng
Và nó mang tính chất của sóng
Nó có tần số và bước sóng
Và như nhũng sóng khác, vận tốc, của sóng, là tần số nhân với bước sóng [v = f * lambda]
Giờ, dù trong thâm tâm, bạn có lờ đi khía cạnh hạt của sóng
Bạn chỉ nhìn nhận tính sóng. nó vẫn rất đáng ngạc nhiên bởi
hẩu hết sóng cần một môi trường để truyền qua
Vậy ví dụm bạn nghĩ xem làm sao
âm thanh truyền được qua không khí
Để tôi vẽ các hạt ko khí
Hạt ko khí ở đây
Nếu tôi vẽ sóng âm truyền đi trong các hạt khí
Chuyện gì xảy ra với sóng âm nếu:
Bạn nén các hạt khí lại
và những cái kia được nén gần với chúng
Và bạn thấy có những điểm trong không khí có nhiều hơn, tôi nghĩ bạn có thể nói, áp suất lớn hơn
và có những điểm có áp suất nhỏ hơn
và bạn có thể dựng.
Vậy ta có áp suất cao ở đây. Áp suất cao, thấp, cao, thấp...
Và khí những thứ này va vào nhau và sóng truyền
sang bên phải, và nếu bạn vẽ
bạn cũng sẽ thấy sóng truyền sang bên phải
Nhưng tất cả chúng đều dựa trên năng lượng
truyền qua môi trường và tôi đã quen với việc tưởng tượng sóng như vậy nhưng ánh sáng KHÔNG CẦN MÔI TRƯỜNG TRUYỀN
Ánh sáng không cần môi trường truyển
Ánh sáng thực ra lại di chuyển nhanh nhất khi ko qua gì cả, như qua một môi trường chân không
Và nó sẽ di chuyển với tộc đố nhanh ko tưởng: 3*10^8 m/s
Để cho bạn cảm nhận:
Nó là 300 triệu m/s. Hay cách khác
để nghĩ về nó: sẽ mất cho ánh sáng ít hớn
1/7 giây để nó đi quanh Trái Đất, hay
nó sẽ đi hết 7 vòng quanh Trái Đất trong 1 giây
Nhanh ko tưởng. Và ko chỉ có tốc độ cực nhanh
tốc độ cực nhanh nhưng một lần nữa
nó cho ta thấy ánh sáng là một thứ gì đó cơ bản của vũ trụ
bởi vì ko nó ko chỉ cực nhanh, nó là tốc độ nhanh nhất
không chỉ được biết tới trong vật lý, mà là nhanh nhất CÓ THỂ trong vật lý
Vậy là lại thêm một điều khó hiểu trong cuộc sống hàng ngày
Ta luôn tưởng tường rằng: "OK, nếu có thứ gì đi với tốc độ nào,
có lẽ nếu cho một con kiến trèo lên
di chuyển cùng phía, thì con kiến đó còn đi nhanh hơn.
Nhưng không gì đi nhanh hơn TỐC ĐỘ ÁNH SÁNG
Hoàn toàn bất khả thi dựa trên hiểu biết đương thời của vật lý
Vậy nên ko chỉ là một tốc độ cao, nó là TỐC ĐỘ CAO NHẤT. Nó là tốc độ cao nhất có thể
Và con số này là ước lượng
nó vào khoảng 2.99 gì đó, cái gì đó nhân 10^8 m/s
Nhưng 3*10^8 là một ước tính khá ổn
Giờ trong dải quang phổ ánh sáng thấy được, và tôi sẽ nói về
những gì nằm ngoài dải đó sau.
Bạn có lẽ đã quen với
màu sắc và có lẽ bạn tưởng tượng màu sắc của cầu vồng
Và cầu vông thực sự xuất hiện nhờ ánh sáng từ mặt trời
ánh sáng trắng, được khúc xạ bỏi những phân từ nước nhỏ bé
và bạn có thể nhìn rõ hơn khi nhìn
ánh sáng bị khúc xạ bởi lăng kính này đây
và sự khác biệt về bước sóng, vậy nên ánh sáng trắng
chứa tất cả các bước sóng thấy được
Nhưng các bước sóng khác nhau bị khúc xạ khác nhau bởi lăng kính
Vậy trong trường hợp này, tần số càng cao
từ tím và xanh, bị khúc xạ mạnh hơn, nó bị bẻ cong
hướng của nó bị gập nhiều hơn những tần số thấp
như là ánh sáng đỏ và cam ở đây
Và nếu bạn muốn biết tần số của ánh sáng thấy được,
nó nằm trong khoảng 400 nm tới 700 nm
Và tần số càng cao, năng lượng tia sáng càng cao
Và điều đó sẽ quan trọng, khi bạn bắt đầu nói
về tính lượng tử của nó
Rằng tần số cao hơn đồng nghĩa với việc những photon có năng lượng cao hơn.
Chúng có khả năng truyền động năng tốt hơn để đẩy electron
hoặc bất cứ những gì chúng muốn đẩy
Vậy tần số càng cao, để tôi viết lên:
[TẦN SỐ CAO là NĂNG LƯỢNG CAO]
Giờ thì, tôi vẫn luôn nhắc tới khái niệm về ánh sáng thấy được
Và bạn có thể nói: "Cái gì nằm ngoài ánh sáng thấy được?"
Và bạn sẽ thấy ánh sáng chỉ là một phần
của một hiện tượng lớn hơn. chỉ là một phần
mà ta tình cờ quan sát được,
Và nếu ta muốn mở rộng cuộc thảo luận thêm một chút
ÁNh sáng thấy được chỉ là, thực sự, một phần của quang phỏ điện từ
Vậy nên ánh sáng chỉ là bức xạ điện từ
[Bức xạ điện từ]
Và mọi thứ tôi nói với bạn về ánh sáng vừa rồi
có mang tính chất của sóng và tính chất của hạt
Nó không chỉ thuộc về ánh sáng thấy được
Nó đúng với toàn bộ bức xạ điện từ
Vậy ở tần số thấp, hay bước sóng dài
ta nói về những thứ như sóng radio
thứ giúp bạn nối với ô tô
thứ giúp di động của bạn
liên lạc với tháp thu phát
Vi sóng, thứ làm rung các phân tử nuwóc
trong đồ ăn của bạn và đun nóng
Hồng ngoại, thứ mà cơ thể chúng ta phát ra và
đó là cách bạn phát hiện có người sau tường bằng camera hồng ngoại
Ánh sáng thấy được... Cực tím, tia cực tím từ
mặt trời và khiên bạn cháy nắng
Tia X! Bức xạ cho chúng ta thấy qua
các vật liệu mêm và chụp hình xương
Tia gamma! Tia năng lượng cực lớn từ các quasar
và những các hiện tượng vật lý khác
Đây là những ví dụ nói về cùng một thứ!
Ta chỉ ngẫu nhiên tiếp nhận những tần số cụ thể ở vùng ánh sáng nhìn thấy!
Và bạn có thể nói: "Này, Sal, tại sao
chúng ta chỉ nhìn một vài tần số?
Tại sao ta chỉ nhìn thấy những tần số đó?"
Và để tôi nói thế này...
Thật vậy, ta có thể nhìn được chứng bằng mắt thường
Và lý do, hoặc ít nhất dự đoán tốt nhất của tôi là:
Đó là tần số mà mặt trời tỏa ra nhiều bức xạ điện từ nhất
Nó đang chiếu sáng trái đất, và nếu
một loài muốn quan sát các bật
dựa theo năng lượng phản xạ, năng lượng điện từ được phản xạ,
sẽ là thích hợp nhất để quan sát mọi thứ
bằng nơi tập trung nhiều bức xạ điện từ nhất
Vậy hoàn toàn khả thi nếu ở những thế giới khác hay những hành tinh khác
Có những giống loài quan sát bằng tia cực tím
hay tia hồng ngoại
Hay thậm chí trên Trái Đất còn có
những loài nhìn tốt hơn ở 2 đầu của dải
Nhưng ta nhìn rất tốt ở phần quang phổ này
nơi mặt trời tỏa xuống nhiều bức xạ nhất
Giờ tôi sẽ dừng tại đây, tôi nghĩ đó là một sơ lược khá tốt về ánh sáng
Và những thứ này nghe có vẻ không trực quan
và nguy hiểm hoặc thậm chí ở một mức nào đó khó hiểu
thứ lướng tính sóng hạt, ý tưởng về
truyền năng lượng qua hư không
và nghe có vẻ không trực quan: Đừng lo!
Nó không dễ hiểu ngay cả với những nhà vật lý xuất sắc nhất
Vậy nên các bạn đã đến với biên giới của tư duy Vật lý!