[Vật lí 7] Những điều bổ ích

[ngobin3]

[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

Tìm hiểu về tia sét​

Sét hay tia sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất hay giữa các đám mây mang các điện tích khác dấu đôi khi còn xuất hiện trong các trận phun trào núi lửa hay bão bụi (cát). Khi phóng điện trong khí quyển tia sét có thể di chuyển với tốc độ 36.000 km/h (22.000 mph) vì sét là sự di chuyển của các ion nhưng hình ảnh của sét là do dòng plasma phát sáng tạo ra nên có thể thấy nó trước khi nghe tiếng động vì tiếng động chỉ di chuyển với tốc độ 1.230 km/h (767 mph) trong điều kiện bình thường của không khí còn ánh sáng đi được 299.792.458 m/s. Sét đạt tới nhiệt độ 30.000 °C (54.000 °F) gấp 20 lần nhiệt độ cần thiết để biến cát silica thành thủy tinh (chỉ cần 1330 °C để làm nóng chảy SiO2), những viên đá được tạo ra bởi sét đánh vào cát gọi là fulgurite (thường nó có dạng hình ống do sét di chuyển vào lòng đất). Có khoảng 16 triệu cơn dông mỗi năm.

Sét cũng được tạo ra bởi những cột tro trong những vụ phun trào núi lửa hoặc trong những trận cháy rừng dữ dội tạo ra một làn khói đặc đủ để dẫn điện.

Lý do sét hình thành và nguồn gốc của nó vẫn là một vần đề còn đang tranh luận: Các nhà khoa học đã nghiên cứu các nguồn gốc khác nhau như gió, độ ẩm, ma sát và áp thấp khí quyển cho đến ảnh hưởng của gió mặt trời và các hạt tích điện trong năng lượng mặt trời. Các tinh thể băng trong các đám mây có thể là yếu tố quan trọng trong việc hình thành tia sét do nó có thể tạo ra một môi trường tích điện cực trái dấu nhau trong các đám mây dẫn đến việc hình thành sét.

Khi hai đám mây tích điện trái dấu lại gần nhau, hiệu điện thế giữa chúng có thể lên tới hàng triệu von. Giữa hai đám mây có hiện tượng phóng tia lửa điện và ta trông thấy một tia chớp. Vài giây sau ta mới nghe thấy tiếng nổ, đó là “sấm” (vận tốc ánh sáng nhanh hơn vận tốc của tiếng động nên ta trông thấy tia chớp trước). Nếu có đám mây dông tích điện đi gần mặt đất tới những khu vực trống trải, gặp một vật có độ cao như cây cối, người cầm cuốc xẻng... thì sẽ có hiện tượng phóng tia lửa điện giữa đám mây và mặt đất. Đó là hiện tượng sét đánh.

Các loại sét

Từ mây xuống đất

Đây là loại được biết đến nhiều nhất và thường xuyên xảy ra thứ hai trong các kiểu sét. Trong tất cả các loại sét đây là loại đe dọa đến tính mạng, tài sản nhiều nhất vì chúng đánh thẳng xuống đất. Sét đánh từ mây xuống đất là hiện tượng trao đổi điện tử giữa các đám mây tích điện và mặt đất. Nó được tạo ra bởi các luồng điện tử di chuyển xuống mặt đất từ trong các đám mây.

Từ đất lên mây

Loại sét này được hình thành khi các luồng điện tử bắt đầu di chuyển giữa mặt đất và đám mây phía trên. Nó hình thành khi các luồng ion mang điện tích âm của các đám mây bắt đầu di chuyển xuống gần sát mặt đất thì các ion mang điện tích dương bên dưới bắt đầu tập hợp lại các chỗ nào đó cao, dễ dẫn điện và phóng lên trên để nối vào luồng ion âm đang di chuyển xuống dưới chính nó quyết định tia sét sẽ đánh vào đâu khi sét đánh xuống đất. Vì có rất nhiều tia sét ion dương hình thành khi luồng ion âm tiến xuống tia nào nối được vào luồng ion âm sẽ dẫn cả tia sét vào chỗ mà nó phóng ra, vì thế nó giống như một dây câu sét mà nơi mà nó xuất phát là cần câu vì thế nơi xuất phát nào cao hơn thì tỉ lệ nối được vào luồng ion âm trước sẽ cao vì thế sét thường hay đánh vào những nơi cao, nhưng đôi khi nơi thấp hơn nhưng dễ dẫn điện hơn sẽ tạo ra dây dẫn dài hơn và nhanh hơn nên sẽ nối vào luồng ion âm trước các dây dẫn xuất phát từ những nơi cao hơn nhưng dẫn điện kém hơn và mang cả tia sét vào khu vực thấp. Thường thì loại sét này xuất hiện khá mờ nhạt và rất nhanh nhưng rất nhiều, đôi khi các điện tích dương này sẽ tự phóng lên đám mây mang điện tích âm phía trên nếu chúng đủ mạnh và sẽ tạo thành sét mà không cần luồng ion âm di chuyển xuống gần mặt đất. Khi các ion dương tập trung với mật độ đủ cao nó sẽ làm cho nơi mà nó tập trung phát sáng, các thủy thủ thường nói với nhau rằng cột buồm sẽ phát sáng trước khi sét đánh xuống trong các cơn bão ban đêm để tránh xa nó trước khi bị sét đánh.

Ngoài ra còn có:

- Mây và mây

- Sét khô
- Sét tên lửa
- Sét tự hình thành
- Sét hòn
- Sét thượng tầng khí quyển
- Sét dị hình (Sprites)
- Sét dị hình xanh (Blue jets)
- Sét dị hình Elves

Việc kích hoạt sét

Tên lửa

Sét có thể được kích hoạt bằng cách phóng một tên lửa có dây cước kim loại nối nó với mặt đất vào mây dông. Dây cước sẽ được xả ra khi tên lửa bay lên nó sẽ là con đường dễ dàng nhất cho sự trao đổi điện tử giữa các đám mây và mặt đất, nên tia sét sẽ theo dây cước và đi xuống dất tạo thành sét.

Sét cũng có thể được kích hoạt bởi các vật nhân tạo khác như máy bay có thể sẽ kích hoạt sét khi các luồn ion đang tìm đường dễ nhất để di chuyển từ chỗ này sang chỗ khác của đám mây và các máy bay làm bằng vật liệu dẫn điện rất tốt.

Núi lửa
Có ba loại sét khích hoạt bởi núi lửa là:
Một vụ phun trào cực lớn đẩy một lượng lớn khí và vật liệu vào tầng khí quyển sẽ kích hoạt sét ngay lập tức. Hiện tượng này được ghi nhận bởi Pliny The Elder trong vụ phun trào núi lửa năm 79 trước công nguyên của ngọn Vesuvius, ông cũng đã chết trong vụ phun trào này.

Một loại khác phóng ra từ miệng núi lửa đôi khi có thể dài đến 1,8 dặm (3 km).

Các tia điện nhỏ dài khoảng 3 feet (1 m) tồn tại khoảng vài mili giây.

Laser
Những năm 1970 các nhà khoa học đã cố gắng kích hoạt sét bằng laser hồng ngoại hay tử ngoại, nó sẽ tạo ra một đường ion hóa dễ dẫn điện mà từ đó các điện tử sẽ đi theo từ mây xuống đất. Việc này để đảm bảo an toàn cho các bệ phóng tên lửa, các cơ sở điện và những mục tiêu quan trọng khác.

Tại New Mexico Hoa Kỳ các nhà khoa học đã thử nghiệm một hệ thống laser mạnh cỡ terawatt để kích hoạt sét. Các nhà khoa học đã chiếu hệ thống laser cực mạnh vào đám mây để nó hạn chế việc phóng điện vào một khu vực nào đó. Dòng laser sẽ tạo ra một đường ion hóa được gọi là "filaments" (sợi). Trước khi các tia sét đi xuống mặt đất các filament sẽ dẫn các tia sét đến một chỗ định sẵn, nó đóng vai trò như một cột thu lôi. Tuy nhiên các filament này lại tồn tại trong thời gian quá ngắn để có thể kích hoạt sét. Tuy nhiên việc nó làm tăng sự xáo động điện tử trong các đám mây đã được ghi nhận. Theo các nhà khoa học Pháp và Đức những người đã thực hiện thí nghiệm trên, việc phóng một xung nhanh được tạo ra bởi laser có thể sẽ dẫn các tia sét vào nơi được định trước. Các phân tích thống kê cho thấy rằng các xung laser của họ thực sự tăng cường các hoạt động điện trong đám mây dông, nó đã tạo ra một sự phóng điện nhỏ trong các đám mây nơi mà tia laser được chiếu vào.

Tiếng động (Sấm)

Do sét là sự phóng điện hay sự di chuyển cực nhanh của các điện tử ma sát vào không khí làm nó trở nên cực nóng có thể hình thành plasma và giản nở ra, theo thuyết động học thì khi không khí bị giản nở ra một cách quá nhanh và đột ngột xung quanh tia sét nó sẽ tạo ra một sóng chấn động lan rộng kèm theo tiếng động được biết đến như sấm. Vì có rất nhiều sóng chấn động được tạo ra liên tiếp nhau khi sét hình thành do có rất nhiều tia sét trên cùng một đường đi nên nó không chỉ nghe một tiếng mà rền vang trong một khoảng thời gian tùy theo chiều dài của sét và khoảng cách đến người nghe nó. Các đặc tính của sấm rất phức tạp tùy theo yếu tố hình học của sét như chiều dài, có bao nhiêu tua, độ vọng âm thanh từ mặt đất và có bao nhiêu tia sét trên cùng một đường đi...

Nguồn: Internet​

 

[ngobin3]

Tìm hiểu thêm về ảo ảnh​

Trong quang học, ảo ảnh là các cảm giác hình ảnh không có thật để lại trong tâm thức khi quan sát một số hình ảnh đặc biệt. Lúc này, thông tin thu thập được từ mắt được xử lý bởi bộ não cho ra các cảm nhận không trùng với vật thể có thật. Ảo ảnh quang học thể hiện rằng bộ não người khi cảm nhận về hình ảnh có thể dùng các giả thiết nhất định để làm tăng tốc quá trình xử lý thông tin nhưng đôi khi không phù hợp thực tế.

Ví dụ

Ốc đảo trên sa mạc

Tại sa mạc, nhiệt độ không khí giảm nhanh theo độ cao, khiến chiết suất không khí tăng nhanh theo độ cao. Trong điều kiện quang học này, tia sáng từ bầu trời có thể được phản xạ toàn phần đến mắt người quan sát đứng trên sa mạc, tương tự như được phản chiếu từ mặt hồ nước.​

Các ví dụ khác:

Vệt da cam trong bóng tối hình như sáng hơn vệt kia

Hình vuông A có màu xám giống B

Ảo ảnh lưới. Các điểm đen hiện ra và biến mất nhanh tại các giao điểm.

2 vòng tròn quay khi đưa đầu tiến gần hay ra xa hình này.

Tam giác Penrose
​

Nguồn: Internet​

 

[anhtrangcotich]

Tìm hiểu về gió.

Gió đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc sống của con người cũng như các sinh vật khác. Tưởng tượng nếu một ngày nào đó, trên Trái Đất này không còn một cơn gió nào:

- Chim không thể lượn, diều không thể bay, cối xay gió không thể hoạt động.
- Thuyền buồm không thể ra khơi.
- Mây không thể bay từ biển vào đất liền để gây mưa nữa làm cho sông hồ bị cạn kiệt dần, nguồn nước ngọt sẽ có nguy cơ biến mất.

---> Kết quả cuối cùng là toàn bộ các sinh vật trên đất liền bị tiêu diệt.

Nhưng gió cũng gây ra không ít thảm họa như bão, lốc xoáy.....

Vậy gió xuất phát từ đâu và kết thúc tại đâu?

Thực chất năng lượng của gió chính là do mặt trời mang lại. Chúng ta sẽ làm rõ hơn vấn đề này.

Ánh sáng Mặt Trời chiếu vào Trái Đất mang theo một lượng nhiệt rất lớn. Tuy nhiên lượng nhiệt này lại phân bố không đều hoặc có thể do sự hấp thụ nhiệt khác nhau mà có sự chênh lệch nhiệt độ giữa các khu vực.

Ở khu vực có nhiệt độ cao, không khí sẽ bị giãn nở, trọng lượng riêng của không khí giảm, áp suất giảm hình thành khu áp thấp.

Ở khu có nhiệt độ thấp hơn, không khí ít giãn nở nên áp suất của nó cao hơn.
Không khí có xu hướng chuyển từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp hình thành các luồng gió.

 

[pety_ngu]

vận tốc của âm thanh

Vận tốc âm thanh là vận tốc của lan truyền sóng âm thanh trong một môi trường truyền âm (xét trong hệ quy chiếu mà môi trường truyền âm đứng yên). Vận tốc này thay đổi tuỳ thuộc vào môi trường truyền âm (ví dụ âm thanh truyền trong nước nhanh hơn trong không khí) và các điều kiện vật lý/hóa học của môi trường này, như nhiệt độ. Trong những môi trường truyền âm dị hướng, vận tốc âm thanh có độ lớn phụ thuộc vào hướng lan truyền. Trong những môi trường đẳng hướng, độ lớn của vận tốc âm thanh (tốc độ âm thanh) không thay đổi theo hướng lan truyền.

Trong nhiều lĩnh vực của đời sống, thuật ngữ này thường được dùng để chỉ tốc độ của âm thanh trong không khí (khí quyển Trái Đất); một môi trường truyền âm thông dụng, đẳng hướng. Ở mực nước biển, tại nhiệt độ 21 °C (70 °F) và với áp suất tiêu chuẩn, tốc độ âm thanh trong không khí là khoảng 344 m/s (769,5 mph hay 1238 km/h). Nhưng âm thanh không thể truyền trong chân không, vì do các trong chân không có các hạt cấu để truyền trong âm thanh, còn sỡ dĩ các chất lỏng khí rắn truyền trong âm thanh vì do các hạt cấu trong chúng chuyển động làm dao động âm thanh Âm thanh giúp con người nhiều điều cho cuộc sống, vì thế do âm thanh được ứng dụng nhiều , nên do tác động của con người làm ô nhiểm tiếng ồn làm ảnh hưởng nhiều xấu đến sức khỏe của con người, cho nên con người đã tìm cách chống ô nhiễm tiếng ồn cụ thể như:trồng cay ngay chỗ dân cư vì khi âm thanh gặp đến tán cây sẽ bị phân tán ra theo mỗi hướng, còn dùng tấm vải nhung để chống tiếng ồn...

 

[pety_ngu]

• 
  
  Các tầng của khí quyển
  
  

  
• Tầng đối lưu: từ bề mặt trái đất tới độ cao 7-17 km, phụ thuộc theo vĩ độ (ở 2 vùng cực là 7-10km) và các yếu tố thời tiết, nhiệt độ giảm dần theo độ cao đạt đến -50 °C. Không khí trong tầng đối lưu chuyển động theo chiều thẳng đứng và nằm ngang rất mạnh làm cho nước thay đổi cả 3 trạng thái, gây ra hàng loạt quá trình thay đổi vật lý. Những hiện tượng mưa, mưa đá,
  gió, tuyết, sương giá, sương mù,... đều diễn ra ở tầng đối lưu.
• Tầng bình lưu: từ độ cao trên tầng đối lưu đến khoảng 50 km, nhiệt độ tăng theo độ cao đạt đến 0 °C. Ở đây không khí loãng, nước và bụi rất ít, không khí chuyển động theo chiều ngang là chính, rất ổn định.
• Tầng trung lưu: từ khoảng 50 km đến 80-85 km, nhiệt độ giảm theo độ cao đạt đến -75 °C. Phần đỉnh tầng có một ít hơi nước, thỉnh thoảng có một vài vệt mây bạc gọi là mây dạ quang.
• Tầng điện li: từ 80–85 km đến khoảng 640 km, nhiệt độ tăng theo độ cao có thể lên đến 2.000 °C hoặc hơn. Ôxy và nitơ ở tầng này ở trạng thái ion, vì thế gọi là tầng điện li. Sóng vô tuyến phát ra từ một nơi nào đó trên vùng bề mặt Trái đất phải qua sự phản xạ của tầng điện li mới truyền đến các nơi trên thế giới. Tại đây, do bức xạ môi trường, nhiều phản ứng hóa học xảy ra đối với ôxy, nitơ, hơi nước, CO2...chúng bị phân tách thành các nguyên tử và sau đó ion hóa thành các ion như NO+, O+, O2+, NO3-, NO2-...và nhiều hạt bị ion hóa phát xạ sóng điện từ khi hấp thụ các tia mặt trời vùng tử ngoại xa.
• Tầng ngoài: từ 500–1.000 km đến 10.000 km, nhiệt độ tăng theo độ cao có thể lên đến 2.500 °C. Đây là vùng quá độ giữa khí quyển Trái Đất với khoảng không vũ trụ. Vì không khí ở đây rất loãng, nhiệt độ lại rất cao, một số phân tử và nguyên tử chuyển động với tốc độ cao cố "vùng vẫy" thoát ra khỏi sự trói buộc của sức hút Trái đất lao ra khoảng không vũ trụ. Do đó tầng này còn gọi là tầng thoát ly. Tuy nhiêt, các nhiệt kế, nếu có thể, lại chỉ các nhiệt độ thấp dưới 0 °C do mật độ khí là cực kỳ thấp nên sự truyền nhiệt ở mức độ có thể đo đạc được là rất khó xảy ra.

Ranh giới giữa các tầng được gọi là ranh giới đối lưu hay đỉnh tầng đối lưu, ranh giới bình lưu hay đỉnh tầng bình lưu và ranh giới trung lưu hay đỉnh tầng trung lưu v.v. ở tầng này có mặt các ion O+ (<1500km), He+(<1500), H+(>1500km). Một phần hiđrô của Trái Đất (khoảng vài nghìn tấn/năm) được tách ra đi vào vũ trụ đồng thời các dòng plasma do môi trường thải ra là bụi vũ trụ (khoảng 2g/km²) cũng đi vào Trái Đất. Giới hạn trên của đoạn khí quyển và đoạn chuyển tiếp với vũ trụ rất khó xác định, ước đoán khoảng 1.000 km. Nhiệt độ trung bình của khí quyển tại bề mặt Trái Đất là khoảng 14 °C.

 

[pety_ngu]

Các loại gương

Tìm hiểu thêm về các loại gương​

* Gương cầu lồi là gương có bề mặt là một phần của hình cầu và có lớp bạc hướng về mặt lồi.

- Gương cầu lồi cho ta ảnh ảo và nhỏ hơn vật.

- Vùng nhìn thấy của gương cầu lồi rộng hơn vùng nhìn thấy của gương phẳng có cùng kích thước.

- Gương cầu lồi có thể biến một chùm tia sáng song song thành chùm tia phản xạ phân kì, từ chùm tia hội tụ thành chùm tia phản xạ phân kì hay song song.

* Gương cầu lõm là gương có bề mặt là một phần hình cầu và có lớp bạc hướng về phía lõm.

- Gương cầu lõm cho ta ảnh ảo lớn hơn vật khi khoảng cách giữa vật với gương ngắng hơn khoảng cách từ tiêu cự đến gương.

- Gương cầu lõm cho ta ảnh ảo ngược chiều và nhỏ hơn vật khi vật khi khoảng cách từ vật đến gương dài hơn khoảng cách từ gương đến tiêu cự.

- Gương cầu lõm cho ta ảnh thật và ngược chiều vật trên màn chắn trước gương khi vật nằm trong khoảng từ tiêu cự đến gương.

- Gương cầu lõm có thể biến đổi một chùm tia sáng tới song song thành chùm tia phản xạ hội tụ, từ một chùm tia sáng phân kì hay hội tụ thành một chùm tia phản xạ song song, từ chùm tia sáng phân kì thành chùm tia phản xạ hội tụ hay từ chùm tia sáng hội tụ thành chùm tia phản xạ phân kì

 

[anhtrangcotich]

Anh có thể nói thêm tí về âm thanh không nhỉ? Tự nhiên nhắc đến âm thanh thấy ngứa miệng :|

Anh sẽ nói về các vấn đề sau:

1) Âm thanh từ đâu mà có?
2) Vì sao chất rắn và chất lỏng truyền âm tốt hơn chất khí.
3) Tại sao càng xa nguồn âm, âm ta nghe được càng nhỏ.

Vấn đề 1:

Âm thanh thực chất là sự dao động. Nhưng nói như thế vẫn chưa đủ, vì nếu chúng ta không có tai, chúng ta sẽ không có khái niệm âm thanh.
Quá trình nghe của chúng ta diễn ra như sau:
Đầu tiên là có một nguồn dao động. Nguồn ngày va chạm với các phân tử khí, khiến các phân tử này dao động theo. Phân tử khí A đao động va chạm với phân tử khí B, phân tử khí B lại va chạm với phân tử khí C....cuối cùng, phân tử khí Z va chạm với màng nhĩ của tai người, làm cho màng nhĩ rung. Màn nhĩ rung sẽ truyền tín hiệu vào não, giúp chúng ta cảm nhận được âm thanh.

Tùy việc màn nhĩ rung nhanh hay chậm mà ta cảm nhận được các âm trầm và âm cao.
Tùy việc màn nhĩ rung mạnh hay yếu mà ta cảm nhận được âm đó to hay nhỏ.

Như vậy, theo quan điểm của anh, âm thanh bao gồm cả 2 quá trình là dao động và cảm nhận dao động. Nếu thiếu sự cảm nhận thì dao động vẫn chỉ đơn thuần là dao động.

Vấn đề 2.

Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào mật độ các chất trong môi trường đó.

Trong chất lỏng, mật độ lớn hơn trong chất khí, và trong chất rắn, mật độ lớn hơn trong chất lỏng.

Đây là mô hình mô phỏng sự truyền dao động trong 3 môi trường.

Vấn đề 3.

Âm thanh mang một lượng năng lượng nhất định, và nó cũng không truyền theo một hướng, mà truyền đi theo mọi hướng (bằng chứng là đứng trước hay sau người nói, chúng ta đều nghe được).

Do lan truyền theo nhiều hướng trong môi trường mà năng lượng âm thanh được rải đều trên mỗi đơn vị diện tích. Rõ ràng, càng xa nguồn âm thì năng lượng trên một đơn vị diện tích càng ít, do đó âm thanh ta nghe được sẽ giảm đi.

 

[ngobin3]

Tán xạ là gì?​

Trong vật lý hạt, tán xạ là hiện tượng các hạt bị bay lệch hướng khi va chạm vào các hạt khác.

Trong quang học (và thiên văn học) tán xạ là hiện tượng photon bị đổi hướng khi gặp các vật, có thể vĩ mô như các tiểu hành tinh, các viên đá trong vành đai Sao Thổ, hay các vật chất vi mô như các hạt bụi. Trong quá trình tán xạ thuần túy, năng lượng photon không thay đổi, chỉ có hướng thay đổi ngẫu nhiên theo một hàm mật độ xác suất gọi là hàm tán xạ.

Thực tế, khi photon gặp các vật chất, không những hướng đi của nó thay đổi mà có thể cả năng lượng thay đổi (giảm bởi hiện tượng hấp thụ hay tăng bởi hiện tượng bức xạ). Lúc đó cùng xảy ra tán xạ thuần túy và hấp thụ/bức xạ thuần túy.

Bầu trời trên Trái Đất có màu xanh da trời, vì khí quyển Trái Đất tán xạ mạnh thành phần màu xanh da trời (bước sóng ngắn) trong ánh sáng trắng đến từ Mặt Trời. Đây là một ví dụ của tán xạ Rayleigh.

Trong âm học và chụp siêu âm, tán xạ là sự đổi hướng của sóng âm bởi các khu vực không đồng nhất trong môi trường truyền âm.

Một số loại tán xạ

Trong vật lý hạt

- Tán xạ Compton
- Tán xạ Rutherford
- Tán xạ Raman
- Tán xạ Thomson

Trong quang học

- Tán xạ Brillouin
- Tán xạ Mie
- Tán xạ Rayleigh

Tán xạ trong quang học

Sự phân bố lại hướng bay của photon sau khi va chạm với một vật thể phụ thuộc vào tỷ lệ x giữa kích thước vật thể và bước sóng của bức xạ điện từ (còn gọi là hệ số kích thước).
x<1/10, quá trình tán xạ là tán xạ Rayleigh không phụ thuộc hình dáng của vật thể tán xạ, với hệ số tán xạ tỷ lệ với nghịch đảo của bước sóng mũ bốn (bước sóng càng ngắn thì tán xạ càng mạnh).
1/10<x<10, quá trình tán xạ phụ thuộc vào hình dáng và vật liệu của vật thể. Nếu vật thể có hình cầu, quá trình tán xạ là tán xạ Mie
x>10, có thể sử dụng quang hình để mô tả quá trình tán xạ. Xem ví dụ về áp dụng quang hình để giải thích cầu vồng.
Mọi tán xạ trong quang học đều có thể được đặc trưng bởi hai thông số: hệ số tán xạ và hàm tán xạ (cho tán xạ không phân cực) hay ma trận tán xạ (cho tán xạ phân cực). Hệ số tán xạ cho biết tỷ lệ số photon bị lệch hướng bay trong tổng số photon ban đầu, khi đi tia sáng qua một đơn vị đo chiều dài. Hàm tán xạ hay ma trận tán xạ cho biết các photon bị lệch theo những hướng nào.

Tán xạ trong vật lý hạt

Trong các thí nghiệm tán xạ của vật lý hạt, người ta bắn các chùm hạt (thường là êlectron, proton hay neutron) vào một mẫu vật liệu và đếm số lượng hạt bay ra tại các hướng khác nhau. Sự phân bố các hạt bay ra theo hướng sẽ cho biết thông tin về tương tác giữa mẫu vật liệu và các hạt bắn vào.
Một thí nghiệm nổi tiếng là của Ernest Rutherford, bắn các hạt alpha vào một miếng vàng mỏng để tìm ra lần đầu cấu trúc nguyên tử (bao gồm một hạt nhân bé xíu ở giữa đám mây êlectron).
Lý thuyết tán xạ đã được phát triển để nghiên cứu hiện tượng này. Lý thuyết dùng các dữ kiện quỹ đạo bay của các hạt (trong hệ quy chiếu gắn với mẫu bị bắn) để tiên đoán phân bố của hạt bay ra theo mật độ (số hạt trên diện tích mặt cắt) của các hạt bay vào.

Ví dụ:

Nguồn: Internet​

 

[pokemon_011]

Nếu nói tới tán xạ mà ko nói đến khúc xạ quả là ko đầy đủ:

Tìm hiểu thêm vè khúc xạ​

Khúc xạ xảy ra khi ánh sáng đi từ môi trường này sang môi trường khác chỉ khi nào có sự chênh lệch chiết suất giữa hai chất đó. Hiệu ứng khúc xạ là nguyên nhân gây ra nhiều hiện tượng quen thuộc đa dạng, như sự uốn cong rõ ràng của một vật chìm một phần trong nước và ảo ảnh nhìn thấy trên sa mạc cát, nóng bỏng. Sự khúc xạ sóng ánh sáng khả kiến cũng là một đặc trưng quan trọng của thấu kính, cho phép chúng hội tụ chùm tia sáng vào một điểm.

Hồi đầu thế kỉ 19, những người thợ thêu đã sử dụng những bình cầu thủy tinh chứa nước để hội tụ hoặc tập trung ánh sáng ngọn nến lên khu vực làm việc nhỏ của họ, giúp họ nhìn thấy những chi tiết tinh tế rõ ràng hơn. Hình 1 minh họa cái tụ sáng của người thợ thêu hồi những năm 1800, gồm một vài bình cầu thủy tinh sắp xếp thành hình tròn xung quanh một ngọn nến dựng đứng, cho phép ánh sáng phát ra từ ngọn nến hội tụ hoặc tập trung vào một vài đốm sáng. Bề mặt cong của bình cầu thủy tinh đóng vai trò làm bề mặt thu thập các tia sáng, sau đó chúng khúc xạ về phía một tiêu điểm chính theo kiểu tương tự như thấu kính lồi. Thấu kính hội tụ hoặc tập trung cũng được sử dụng trong kính hiển vi hiện đại và những quang cụ khác để tập trung ánh sáng, dựa trên nguyên lí khúc xạ giống như hoạt động của cái tụ sáng của những người thợ thêu buổi đầu.

Khi ánh sáng truyền từ chất này sang chất khác, nó sẽ truyền thẳng đi mà không có sự thay đổi hướng khi nó trực giao với ranh giới giữa hai chất (tức là vuông góc, góc tới 90 độ). Tuy nhiên, nếu ánh sáng chạm tới ranh giới này ở những góc khác, nó sẽ bị bẻ cong, hoặc khúc xạ, với độ khúc xạ càng tăng khi chùm tia nghiêng một góc càng lớn so với mặt phân giới. Thí dụ, một chùm ánh sáng chạm tới mặt nước theo phương thẳng đứng sẽ không bị khúc xạ, nhưng nếu chùm tia đi vào nước ở một góc nhỏ, nó sẽ bị khúc xạ ở mức độ nhỏ. Nếu góc của chùm tia tăng lên thì ánh sáng sẽ khúc xạ với góc lớn hơn. Các nhà khoa học đã sớm nhận thấy rằng tỉ số giữa góc mà ánh sáng cắt qua mặt phân giới môi trường và góc tạo ra sau khi khúc xạ là một đặc trưng rất chính xác của chất liệu tạo ra hiệu ứng khúc xạ.

Trong nhiều thế kỉ, người ta đã lưu ý tới một sự thật khá kì quặc, nhưng lại hiển nhiên. Khi một thanh hoặc một que thẳng ngập một phần trong nước, thanh không còn thẳng nữa, mà nghiêng đi một góc hoặc một hướng khác (xem hình 2 minh họa hiện tượng này với ống hút dựng trong một ly nước). Ánh sáng bị khúc xạ khi nó đi ra khỏi nước, mang lại ảo giác là các vật trong nước hình như vừa méo mó vừa trông gần hơn so với thực tế. Ống hút trong hình 2 trông to hơn và hơi bị méo do sự khúc xạ của sóng ánh sáng phản xạ từ bề mặt ống hút. Trước tiên sóng phải truyền qua nước, rồi truyền qua mặt phân giới thủy tinh-nước và cuối cùng truyền vào không khí. Sóng ánh sáng đến từ các mặt (trước và sau) của ống bị lệch ở mức độ nhiều hơn so với sóng đến từ chính giữa ống, khiến nó trông có vẻ lớn hơn thực tế.

Ngay từ thế kỉ thứ nhất (sau Công nguyên), nhà thiên văn và địa lí Hy Lạp cổ đại Ptolemy đã cố gắng giải thích bằng toán học lượng bẻ cong (khúc xạ) xảy ra, nhưng quy luật mà ông đề xuất sau này được xác định là không xác thực. Trong những năm 1600, nhà toán học người Hà Lan Willebrord Snell đã thành công trong việc phát triển một quy luật định nghĩa một giá trị liên hệ với tỉ số của góc tới và góc khúc xạ, sau này được gọi là sức bẻ cong hay chiết suất của chất. Trong thực tế, một chất càng có khả năng bẻ cong hay làm khúc xạ ánh sáng, người ta nói nó có chiết suất càng lớn. Cái que trong nước trông có vẻ bị bẻ cong vì các tia sáng xuất phát từ que bị bẻ cong đột ngột tại mặt phân giới nước-không khí trước khi đi tới mắt chúng ta. Với tâm trạng chán ngán, Snell chưa bao giờ phát hiện được nguyên nhân cho hiệu ứng khúc xạ này.

Năm 1678, một nhà khoa học người Hà Lan, Christian Huygens, đã nêu ra một mối quan hệ toán học để giải thích các quan trắc của Snell và cho rằng chiết suất của một chất liên quan tới tốc độ của ánh sáng truyền qua chất đó. Huygens xác định được tỉ số liên hệ giữa góc của các đường đi ánh sáng trong hai chất có chiết suất khác nhau phải bằng với tỉ số vận tốc ánh sáng khi truyền qua mỗi chất đó. Như vậy, ông cho rằng ánh sáng truyền đi chậm hơn trong chất có chiết suất lớn hơn. Phát biểu cách khác, vận tốc ánh sáng qua một môi trường tỉ lệ nghịch với chiết suất của nó. Mặc dù quan điểm này đã được xác nhận bằng thực nghiệm kể từ thời đó, nhưng nó không hiển nhiên ngay đối với đa số các nhà nghiên cứu thế kỉ 17 và 18, những người không có đủ phương tiện đo vận tốc ánh sáng. Đối với những nhà khoa học này, ánh sáng hình như truyền đi ở cùng một tốc độ, không kể vật chất mà nó truyền trong đó là gì. Hơn 150 năm sau khi Huygens qua đời, tốc độ ánh sáng mới được đo chính xác để khẳng định lí thuyết của ông là đúng.

Mở rộng những ý tưởng có trước đây, chiết suất của một chất hoặc một vật liệu trong suốt được định nghĩa là tương quan tốc độ ánh sáng truyền qua chất đó so với tốc độ của nó trong chân không. Bằng quy ước, người ta định nghĩa chiết suất của chân không có giá trị 1, đóng vai trò là một giá trị tham chiếu được chấp nhận rộng rãi. Chiết suất của những vật liệu trong suốt khác, thường được kí hiệu là n, được định nghĩa qua phương trình:

n = c/v

trong đó c là tốc độ ánh sáng trong chân không, v là vận tốc ánh sáng trong chất liệu. Do chiết suất của chân không được định nghĩa là 1 và ánh sáng đạt được tốc độ cực đại của nó trong chân không (một điều không xảy ra trong bất cứ chất liệu nào khác), nên chiết suất của tất cả các chất liệu trong suốt khác đều lớn hơn 1 và có thể được đo bằng một số kĩ thuật. Trong đa số mục đích thực tế nhất, chiết suất của không khí (1,0003) gần với chiết suất của chân không, nên nó có thể được dùng để tính chiết suất của những chất liệu chưa biết. Chiết suất đo được của một vài chất liệu trong suốt phổ biến được cho trong bảng 1. Các chất có chiết suất cao làm chậm ánh sáng nhiều hơn so với những chất có chiết suất thấp. Trong thực tế, người ta nói những chất này có tính khúc xạ hơn, và chúng biểu lộ một góc khúc xạ lớn hơn đối với các tia sáng tới truyền qua mặt phân giới không khí.

Định luật Snell trong khúc xạ ánh sáng

Khi sóng ánh sáng truyền từ một môi trường khúc xạ kém (như không khí) sang môi trường khúc xạ hơn (như nước), vận tốc sóng giảm đi. Ngược lại, khi ánh sáng truyền từ môi trường khúc xạ hơn (nước) sang môi trường khúc xạ kém (không khí), vận tốc sóng tăng lên. Pháp tuyến được định nghĩa là đường thẳng vuông góc với ranh giới, hay mặt phân giới, giữa hai chất. Góc tới trong môi trường thứ nhất, so với pháp tuyến, và góc khúc xạ trong môi trường thứ hai (cũng so với pháp tuyến) sẽ khác nhau theo tỉ lệ với sự chênh lệch chiết suất giữa hai chất. Nếu ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất thấp sang môi trường chiết suất cao, nó bị bẻ cong về phía pháp tuyến. Tuy nhiên, nếu sóng truyền từ môi trường chiết suất cao sang môi trường chiết suất thấp, nó bị bẻ cong ra xa pháp tuyến. Định luật Snell mô tả mối quan hệ giữa góc của hai sóng ánh sáng và chiết suất của hai chất liệu có dạng:

n1 x sin(θ1) = n2 x sin(θ2)

Trong phương trình Snell, n1 là chiết suất của môi trường mà tia sáng tới, còn n2 là chiết suất của môi trường mà tia khúc xạ truyền. θ1 là góc (so với pháp tuyến) mà tia tới chạm mặt phân cách, θ2 là góc tia khúc xạ đi ra.

Có một số điểm quan trọng có thể thu được từ phương trình Snell. Khi n1 < n2 thì góc khúc xạ luôn luôn nhỏ hơn góc tới (bẻ cong về phía pháp tuyến). Ngược lại, khi n2 < n1 thì góc khúc xạ luôn luôn lớn hơn góc tới (bẻ cong ra xa pháp tuyến). Khi hai chiết suất bằng nhau (n1 = n2) thì hai góc cũng phải bằng nhau, cho phép ánh sáng truyền qua mà không khúc xạ.

Chùm tia bị khúc xạ lúc đi vào, và lại khúc xạ lúc đi ra khỏi chất chiết suất cao, khúc xạ theo hướng ngược lại với hướng đi vào. Cả hai chùm ánh sáng đều đi ra với cùng góc như khi chúng đi vào, nhưng điểm đi ra lệch nhau dọc theo mặt phân giới vì góc truyền của hai chùm tia khác nhau khi mỗi tia truyền trong chất liệu có chiết suất cao. Hiệu ứng khúc xạ này rất quan trọng trong việc chế tạo thấu kính dùng điều khiển điểm hội tụ chính xác của các tia sáng tạo ảnh.
< Còn nữa>

 

[pokemon_011]

Nối tiếp phần 1
Tìm hiểu về Khúc xạ
Khúc xạ và thấu kính

Khúc xạ ánh sáng là một đặc điểm vật lí quan trọng của thấu kính, đặc biệt liên quan tới việc chế tạo một thấu kính đơn lẻ hoặc một hệ thấu kính. Ở một thấu kính lồi đơn giản, sóng ánh sáng phản xạ từ vật thể được thu gom bởi thấu kính và khúc xạ về phía trục chính để hội tụ vào tiêu điểm phía sau (hình 5). Vị trí tương đối của vật so với tiêu điểm phía trước của thấu kính xác định cách vật được tạo ảnh. Nếu vật nằm phía ngoài khoảng cách hai lần tiêu cự tính từ thấu kính ra thì nó trông nhỏ hơn và bị lộn ngược và phải được tạo ảnh bằng một thấu kính nữa để phóng to kích thước. Tuy nhiên, khi vật ở gần thấu kính hơn so với tiêu điểm phía trước, thì ảnh xuất hiện thẳng đứng và lớn hơn, như có thể dễ dàng chứng minh bằng một cái kính lúp đơn giản.

Một số hiện tượng có nguyên nhân từ sự khúc xạ ánh sáng thường gặp trong cuộc sống hàng ngày

Một trong những hiện tượng phổ biến nhất là kinh nghiệm mà nhiều người đã từng trải qua khi cố gắng tiến sát tới và chạm tay vào một vật gì đó chìm trong nước. Vật nằm trong nước luôn trông có vẻ có chiều sâu khác với chiều sâu thật sự của nó, do sự khúc xạ ánh sáng khi chúng truyền từ nước vào không khí. Mắt và não người lần theo các tia sáng trở lại nước như thể chúng không bị khúc xạ, mà truyền đến từ một vật nằm trên đường thẳng, tạo ra ảnh ảo của vật nằm ở chiều sâu cạn hơn.

Hiện tượng này được minh họa tỉ mỉ bởi ảo giác, tạo ra bằng hiệu ứng khúc xạ, về chiều sâu thực sự của một con cá nằm trong nước nông khi nhìn từ bờ hồ hoặc bể cá (hình 6). Khi chúng ta nhìn xuyên qua nước để quan sát cá lội xung quanh bể, chúng hình như ở gần mặt nước hơn so với thực tế. Mặt khác, từ điểm nhìn của con cá, thế giới xuất hiện bị méo mó và bị nén lại phía trên mặt nước do ảnh ảo tạo ra bởi sự khúc xạ của ánh sáng phản xạ và truyền qua đi tới mắt cá. Trong thực tế, vì khúc xạ nên người đi câu ở trên bờ hồ trông sẽ xa hơn so với cá (từ điểm nhìn của cá) so với khoảng cách thực tế.
Hiện tượng này có thể dùng để xác định chiết suất của chất lỏng bằng kính hiển vi quang học. Một lỗ phẳng có khả năng giữ chất lỏng có đánh dấu (hoặc chia độ) đặt trên bề mặt thủy tinh bên trong được chế tạo (hoặc mua) dùng cho thí nghiệm này. Một trong các thị kính của kính hiển vi phải có mặt kẻ ô đánh dấu nằm giữa mặt phẳng ảnh chính dùng để đo bề rộng đường đánh dấu trong lỗ phẳng. Trước khi cho chất lỏng có chiết suất chưa biết vào trong lỗ, kính hiển vi tập trung vào chỗ đánh dấu tại đáy lỗ và đo vị trí đánh dấu trên mặt kẻ ô được lưu ý. Tiếp theo, cho một lượng nhỏ chất lỏng vào lỗ và kính hiển vi tập trung vào nơi đánh dấu (qua chất lỏng) và tiến hành một phép đo mới. Sau cùng, kính hiển vi tập trung lên mặt chất lỏng, và đọc giá trị thứ ba bằng cách đo vị trí điểm đánh dấu trên mặt kẻ ô. Chiết suất của chất lỏng chưa biết có thể được tính bằng phương trình sau:

chiết suất (n) = D (đo được) / D (biểu kiến)

trong đó D(đo được) là chiều sâu đo được (từ bề mặt chất lỏng tới vị trí đánh dấu trên lỗ trống, không chất lỏng) bằng kính hiển vi, và D(khả kiến) là chiều sâu đo khi có và không có chất lỏng.

Mặc dù nói chung thì ánh sáng truyền từ một chất này sang chất khác phải chịu sự khúc xạ, nhưng có những tình huống mà những nhiễu loạn, như gradient nhiệt, có thể tạo ra sự dao động đủ lớn về chiết suất trong một môi trường để phát sinh hiệu ứng khúc xạ. Nếu chúng có nhiệt độ chênh lệch đáng kể, thì các lớp không khí chồng chất trong khí quyển là nguyên nhân gây ra cái thường được gọi là ảo ảnh, hiện tượng trong đó ảnh ảo của một vật được nhìn thấy nằm phía trên hoặc phía dưới của vật thật.

Sự phân thành lớp không khí nóng và lạnh đặc biệt phổ biến ở khu vực sa mạc, đại dương, và mặt đường trải nhựa. Hiệu ứng ảo ảnh thực tế được mường tượng phụ thuộc vào lớp không khí lạnh nằm trên lớp không khí nóng, hoặc ngược lại (hình 7a). Một loại ảo ảnh xuất hiện dưới dạng ảnh ảo lộn ngược nằm ngay phía dưới vật thật và xảy ra khi lớp không khí nóng ở gần mặt đất hoặc mặt nước bị chặn lại bởi lớp không khí lạnh, đậm đặc hơn nằm phía trên. Ánh sáng từ vật truyền xuống lớp không khí nóng gần kề mặt đất (hoặc mặt nước) bị khúc xạ trở lên phía đường chân trời. Tại một số điểm, ánh sáng đạt tới góc tới hạn đối với không khí nóng, và bị bẻ cong trở lên bởi sự phản xạ nội toàn phần, kết quả là ảnh ảo xuất hiện phía bên dưới vật.

Một dạng ảo ảnh khác, gọi là bóng mờ, xảy ra khi không khí nóng nằm trên lớp không khí lạnh, và thường xuất hiện với những đối tượng kích thước lớn trên mặt nước có thể vẫn còn tương đối lạnh khi không khí phía trên nước bị nung nóng vào ban ngày (hình 7b). Các tia sáng đi từ vật, như con tàu trên mặt nước, truyền lên trên qua không khí lạnh đi vào không khí nóng bị khúc xạ trở xuống hướng về ngang tầm nhìn của người quan sát. Khi đó các tia có vẻ xuất phát từ một vật ở phía trên và hình như “nổi lờ mờ” phía trên vị trí thực của nó. Thường thì những con tàu trên biển ở gần đường chân trời nhìn có vẻ trôi nổi phía trên mặt nước.

Sự tán sắc của ánh sáng khả kiến

Mặc dù thường được xem là chuẩn và có giá trị không đổi, nhưng những phép đo cẩn thận cho thấy chiết suất của một chất biến thiên theo tần số (và bước sóng) của bức xạ, hoặc màu sắc của ánh sáng nhìn thấy. Nói cách khác, một chất có nhiều chiết suất có thể khác nhau nhiều, hay ở mức độ đáng kể, khi màu sắc hoặc bước sóng của ánh sáng thay đổi. Sự biến thiên này xảy ra với hầu hết các môi trường trong suốt và được gọi là sự tán sắc. Mức độ tán sắc biểu hiện bởi một chất nhất định phụ thuộc vào mức độ thay đổi theo bước sóng của chiết suất. Với một chất bất kì, khi bước sóng ánh sáng tăng thì chiết suất (hay sự bẻ cong ánh sáng) giảm. Nói cách khác, ánh sáng màu xanh dương, gồm vùng bước sóng ngắn nhất trong ánh sáng khả kiến, bị khúc xạ ở góc lớn hơn đáng kể so với ánh sáng màu đỏ, loại ánh sáng có bước sóng dài nhất. Sự tán sắc ánh sáng bởi thủy tinh thường là nguyên nhân gây ra sự tách ánh sáng thành các thành phần màu của nó bởi lăng kính.

Vào cuối thế kỉ 17, Isaac Newton đã tiến hành một loạt thí nghiệm đưa tới khám phá của ông về phổ ánh sáng khả kiến, và chứng minh được rằng ánh sáng trắng là hỗn hợp của một dải màu sắc có trật tự bắt đầu với màu lam ở một phía, và tiến triển qua màu lục, vàng, và cam, cuối cùng kết thúc với ánh sáng đỏ ở đầu bên kia. Làm việc trong phòng tối, Newton đã đặt một lăng kính thủy tinh trước một chùm tia sáng Mặt Trời ló ra từ lỗ khoan trên màn chắn cửa sổ. Khi ánh sáng Mặt Trời truyền qua lăng kính, phổ màu sắc có trật tự được chiếu lên màn hứng đặt phía sau lăng kính.

Từ thí nghiệm này, Newton kết luận rằng ánh sáng trắng tạo ra từ hỗn hợp nhiều màu sắc, và lăng kính làm trải ra hoặc làm “tán sắc” ánh sáng trắng bằng việc khúc xạ mỗi màu sắc ở góc khác nhau sao cho chúng tách ra dễ dàng (hình 8). Newton không thể nào chia nhỏ hơn nữa từng màu riêng rẽ, mặc dù ông đã cho truyền một màu của ánh sáng tán sắc qua một lăng kính thứ hai. Tuy nhiên, khi ông đặt một lăng kính thứ hai rất gần với cái thứ nhất, sao cho tất cả ánh sáng tán sắc đi vào lăng kính thứ hai, Newton nhận thấy màu sắc kết hợp lại tạo ra ánh sáng trắng trở lại. Kết quả này mang đến bằng chứng thuyết phục cho thấy ánh sáng trắng là hỗn hợp phổ màu sắc có thể dễ dàng tách ra và hợp nhất trở lại.

Hiện tượng tán sắc ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong nhiều quan trắc đa dạng. Cầu vồng xuất hiện khi ánh sáng Mặt Trời bị khúc xạ bởi các giọt nước mưa đang rơi qua bầu khí quyển, tạo ra sự hiển thị đẹp ngoạn mục của phổ màu sắc, nhại lại giống hệt điều đã chứng minh với lăng kính. Ngoài ra, màu sắc lấp lánh tạo ra bởi những viên đá quý được gia công sắc sảo, ví dụ như kim cương, là do ánh sáng trắng bị khúc xạ và tán sắc bởi các mặt có góc định vị chính xác.

Khi đo chiết suất của một chất trong suốt, bước sóng nhất định sử dụng trong phép đo phải đơn nhất. Vì sự tán sắc là hiện tượng phụ thuộc bước sóng, và chiết suất đo được sẽ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng dùng để đo. Bảng 2 phân loại sự tán sắc của ánh sáng khả kiến trong những môi trường khác nhau, như đã được chỉ rõ bởi sự biến thiên chiết suất đối với ba bước sóng (ba màu) ánh sáng khác nhau.

Bước sóng được sử dụng phổ biến nhất để đo giá trị chiết suất được phát ra bởi đèn natri, đặt thành một cặp rất gần nhau, có bước sóng trung bình 589,3nm. Ánh sáng này được gọi là phổ vạch D, và đại diện cho ánh sáng màu vàng liệt kê trong bảng 2. Tương tự như vậy, phổ vạch F và vạch C tương ứng với bước sóng ánh sáng xanh dương và đỏ (trong bảng 2) phát ra bởi hydrogen. Đối với các giá trị cho trong bảng, rõ ràng là việc tăng bước sóng ánh sáng từ 486,1nm (màu xanh hoặc vạch F) lên 656,3nm (màu đỏ, hay vạch C) tạo ra sự giảm chiết suất của môi trường nhất định. Độ tán sắc có thể định nghĩa một cách định lượng, bằng ba bước sóng ánh sáng vàng, xanh dương, và đỏ, như sau:

Độ tán sắc = n = (n(D) – 1)/(n(F) – n(C))

trong đó n là chiết suất của chất tại bước sóng nhất định xác định bởi D, F và C, biểu thị các vạch phổ natri và hydrogen như đã nói ở trên (xem bảng 2). Nhiều yếu tố giữ vai trò then chốt trong giá trị tán sắc của các chất liệu khác nhau, bao gồm thành phần cơ bản và phân tử, và hình thái học mạng tinh thể. Một số chất rắn vô cơ có độ tán sắc cao khác thường, gồm các hợp chất cromate, dicromate, cyanide, vanadate, và halide. Các chất hữu cơ cũng có thể đóng góp cho giá trị độ tán sắc cao khi được hợp nhất vào những chất liệu nhất định.

Tán sắc cũng là nguyên nhân gây ra sự sắc sai, hiện tượng phát sinh từ sự thay đổi chiết suất theo bước sóng. Khi ánh sáng trắng truyền qua một thấu kính lồi đơn lẻ, một vài tiêu điểm phát sinh ở rất gần nhau, ứng với sự chênh lệch chiết suất không lớn lắm của các bước sóng thành phần. Hiệu ứng này có xu hướng tạo ra quầng màu (đỏ hoặc xanh, phụ thuộc vào tiêu điểm) bao quanh ảnh của vật. Việc hiệu chỉnh hiện tượng sắc sai này được thực hiện bằng việc kết hợp hai hoặc nhiều thành phần thấu kính cấu tạo từ loại vật liệu có tính chất tán sắc khác nhau. Một thí dụ tốt là hệ thấu kính kép tiêu sắc chế tạo từ hai thành phần riêng rẽ bằng cả thủy tinh crown và thủy tinh flint.

 

[pokemon_011]

Góc phản xạ tới hạn

Một khái niệm quan trọng trong kính hiển vi quang học là góc phản xạ tới hạn, yếu tố cần thiết để xem xét khi nào thì chọn dùng vật kính khô, khi nào thì chọn dùng vật kính ngâm trong dầu, để quan sát mẫu vật ở độ phóng đại cao. Lúc truyền qua môi trường có chiết suất cao đi vào môi trường có chiết suất thấp, đường đi của sóng ánh sáng được xác định bởi góc tới so với ranh giới giữa hai môi trường. Nếu góc tới tăng vượt quá một giá trị nào đó (phụ thuộc vào chiết suất của hai môi trường), nó sẽ đạt tới một điểm mà ở đó góc là đủ lớn sao cho không có ánh sáng nào bị khúc xạ vào môi trường có chiết suất thấp, như minh họa trong hình 9. Trong hình này, từng tia sáng được biểu diễn bằng mũi tên màu đỏ hoặc màu vàng đi từ môi trường có chiết suất cao (n2) sang môi trường có chiết suất thấp (n1). Góc tới đối với từng tia sáng được kí hiệu là i, và góc khúc xạ được kí hiệu là r. Bốn tia sáng màu vàng có góc tới (i) đủ nhỏ nên cho phép chúng truyền qua mặt phân giới giữa hai môi trường. Tuy nhiên, hai tia sáng màu đỏ có góc tới vượt quá góc phản xạ tới hạn (khoảng 41 độ, đối với ví dụ nước và không khí) và bị phản xạ hoặc theo ranh giới giữa hai môi trường hoặc quay trở lại môi trường có chiết suất cao.

Hiện tượng góc tới hạn xảy ra khi góc khúc xạ (góc r trong hình 9) trở nên bằng 90 độ và định luật Snell suy biến thành

sin(q) = n1/n2

trong đó q bây giờ gọi là góc tới hạn (trong hình kí hiệu là c). Nếu như môi trường có chiết suất thấp là không khí (n = 1,00) thì phương trình suy biến thành

sin c = 1/n2

Khi góc tới hạn bị vượt quá đối với một sóng ánh sáng nhất định, nó biểu hiện sự phản xạ nội toàn phần trở lại môi trường đó. Thông thường thì môi trường chiết suất cao được xem là môi trường bên trong, vì không khí (có chiết suất bằng 1,0) trong đa số trường hợp là môi trường bao xung quanh, hay môi trường bên ngoài. Khái niệm này đặc biệt quan trọng đối với kính hiển vi quang học khi cố gắng tạo ảnh mẫu vật với môi trường không phải không khí nằm giữa kính bọc ngoài và vật kính phía trước. Môi trường ngâm thông dụng nhất (ngoài không khí) là loại dầu chuyên dụng có chiết suất bằng với chiết suất của thủy tinh dùng làm vật kính và kính bao ngoài.

Các quang cụ khác nhau, từ kính hiển vi, kính thiên văn, cho tới camera, dụng cụ tích điện kép, máy chiếu video, và cả mắt người, đều hoạt động dựa trên cơ sở là ánh sáng có thể bị hội tụ, khúc xạ và phản xạ.

Sự khúc xạ ánh sáng tạo ra nhiều hiện tượng đa dạng, như ảo ảnh, cầu vồng, và những sự chiếu sáng kì lạ như làm cho con cá có vẻ như đang bơi trong nước cạn hơn trong thực tế. Sự khúc xạ cũng làm cho miệng chai bia thành mỏng trông có vẻ đầy hơn thực tế, và dối gạt chúng ta thấy rằng Mặt Trời lặn muộn hơn một vài phút so với thực tế nó đã lặn. Hàng triệu con người đã và đang sử dụng hệ số khúc xạ để hiệu chỉnh thị lực khiếm khuyết bằng kính keo mắt và kính tiếp xúc, cho phép họ nhìn thấy thế giới rõ ràng hơn. Bằng việc tìm hiểu những tính chất này của ánh sáng, và cách thức điều khiển chúng, chúng ta có thể quan sát được những chi tiết không thể nhìn thấy bằng mắt trần, cho dù là chúng được đặt trên bàn soi hiển vi hay trên một thiên hà xa xôi nào đó.

 

[ngobin3]

Sóng siêu âm là gì?
​

Bản chất của sóng âm

Các môi trường chất đàn hồi (khí, lỏng hay rắn) có thể coi như là những môi trường liên tục gồm những phần tử liên kết chặt chẽ với nhau. Lúc bình thường, mỗi phần tử có một vị trí cân bằng bền. Nếu tác động một lực lên một phần tử A nào đó bên trong môi trường này, nó sẽ rời khỏi vị trí cân bằng bền. Do tương tác tạo nên bởi các mối liên kết với các phần tử bên cạnh, một mặt phần tử A bị kéo về vị trí cân bằng, một mặt nó cũng chịu tác dụng bởi lực tác động nên phần tử A sẽ di chuyển qua – lại quanh vị trí cân bằng, có nghĩa là phần tử A thực hiện chuyển động dưới dạng dao động. Hiện tượng này tiếp tục xảy ra đối với các phần tử khác của môi trường. Dạng dao động cơ, có tính chất lặp đi lặp lại, lan truyền trong môi trường đàn hồi được gọi là sóng đàn hồi hay sóng cơ, nói một cách khác, sóng là một hiện tượng vật lý trong đó năng lượng được dẫn truyền dưới dạng dao động của các phần tử vật chất của môi trường truyền sóng.

Về bản chất, sóng âm là sóng cơ học, do đó nó tuân theo mọi quy luật đối với sóng cơ, có thể tạo ra sóng âm bằng cách tác động một lực cơ học vào môi trường truyền âm.
Vd1: Tác động một lực làm rung lên âm thoa, gây ra cho các phân tử trong không khí bị nén lại hay dãn ra tùy theo hướng chuyển động của âm thoa, phân tử đầu tiên bị tác động sẽ ảnh hưởng đến phân tử kế tiếp . . . và cứ thế mà có sự lan truyền sóng ra mọi hướng (và cũng nhờ thế mà tai người ở bất kỳ vị trí nào xung quanh âm thoa đều nghe được âm vang của âm thoa). Hiện tượng này tương tự như khi ta thả một viên sỏi vào giữa lòng hồ đang lặng sóng, viên sỏi sẽ tạo ra những gợn sóng có hình dạng các vòng tròn đồng tâm lan tỏa ra xung quanh mà tâm của chúng là vị trí mà viên sỏi rơi xuống hồ nước.

Vd2: Đánh vào mặt trống; tác động dòng điện làm rung màng loa; đạn bay trong không khí.

Các đại lượng đặc trưng của sóng

Hình bên dưới là hình biểu diễn của sóng, nó là một tập hợp của các lần nén và dãn thay đổi tuần tự theo dạng hình sin, trong đó các đỉnh sóng thể hiện áp lực cao nhất còn các đáy sóng thể hiện áp lực thấp nhất.

Các đại lượng đặc trưng của sóng bao gồm:

• Chu kỳ T = (s) là khoảng thời gian mà sóng thực hiện một lần nén và một lần dãn.
• Tần số f = (Hz) là số chu kỳ thực hiện được trong 1 giây.
• Vận tốc truyền của sóng âm là quãng đường mà sóng âm truyền được sau một đơn vị thời gian
• Độ dài bước sóng λ = (μm): là quãng đường mà sóng truyền được sau khoảng thời gian bằng 1 chu kỳ (λ = v.T = v/f). Trên hình vẽ, ta thấy bước sóng λ là khoảng cách giữa hai đỉnh hoặc hai đáy nằm kế nhau.

Phân loại sóng âm

- Phân loại theo phương dao động: Dựa vào cách truyền sóng, người ta chia sóng cơ ra làm hai loại: sóng dọc và sóng ngang.

Sóng ngang là sóng mà phương dao động của các phần tử của môi trường vuông góc với tia sóng. Sóng ngang xuất hiện trong các môi trường có tính đàn hồi về hình dạng. Tính chất này chỉ có ở vật rắn.

Sóng dọc là sóng mà phương dao động của các phần tử môi trường trùng với tia sóng. Sóng dọc xuất hiện trong cá môi trường chịu biến dạng về thể tích, do đó nó truyền được trong các vật rắn cũng như trong môi trường lỏng và khí.
- Phân loại theo tần số: Sóng âm được chia theo dải tần số thành 3 vùng chính.
Sóng âm tần số cực thấp, hay còn gọi là sóng hạ âm (Infrasound): f < 16 Hz. Ví dụ: sóng địa chấn.

Sóng âm tần số nghe thấy được (Audible sound): f= 16 Hz – 20 kHz

Sóng siêu âm (Ultrasound): f > 20kHz

Các nguồn sóng siêu âm có trong tự nhiên: Dơi, một vài loài cá biển phát sóng siêu âm để định hướng … Nói chung các sóng này nằm trong vùng tần số 20 – 100 kHz. Sóng siêu âm ứng dụng trong y học có tần số từ 700 KHz đến 50 MHz trong đó siêu âm chẩn đoán sử dụng các tần số từ 2 MHz đến 50 MHz.

Nguồn: Internet​

 

[pokemon_011]

Tìm hiểu về vòi rồng
​

Vòi rồng phát triển từ một cơn dông, thường từ ổ dông rất mạnh hay siêu mạnh, nên ở đâu có dông dữ dội là ở đó có thể có vòi rồng, song cũng may là nó rất hiếm. Cũng có khi nó sinh ra từ một dải gió giật mạnh (được gọi những đường tố) hay từ một cơn bão. Người ta cho rằng khi không khí ở lớp bên trên lạnh đè lên lớp không khí nóng ở phía dưới, không khí nóng sẽ bị cưỡng bức chuyển động lên rất mạnh. Nhưng khi vòi rồng xảy ra trên mặt nước thì thường lại không thấy đối lưu và cũng không thấy sự khác biệt nhiệt độ giữa các lớp. Vì vậy nguyên nhân vòi rồng con người vẫn chưa hoàn toàn hiểu được hết.


Tuy vậy, phần lớn vòi rồng được hình thành từ một dạng mây dông đặc biệt là mây dông tích điện. Một đám mây có thể kéo dài trong vài giờ, xoáy tròn trong vùng có đường kính từ 10 đến 16 km, di chuyển hàng trăm dặm và sinh ra vô số ống hút khổng lồ. Nguồn gốc của chúng là vùng khí hậu có luồng khí nóng đi lên và luồng khí lạnh đi xuống.


Đầu tiên là quá trình tương tác giữa cơn dông có chiều lên trên và gió. Sự tương tác này sẽ làm cho tầng khí nóng ở dưới di chuyển lên trên và xoay tròn trong không trung.


Tiếp đó là sự phát triển của dòng khí lạnh di chuyển theo hướng đi xuống mặt đất ở phía bên kia của cơn bão. Vận tốc của dòng khí đi xuống có thể lớn hơn 160 km/h.



Đặc điểm


Đường kính của vòi rồng có thể thay đổi từ vài chục mét cho tới vài kilômét. Nhưng đa số các vòi rồng có đường kính vào khoảng 50 m.


Trên đường di chuyển nó có thể cuốn theo (rồi ném xuống ở một khoảng cách sau đó) hoặc phá huỷ mọi thứ, kể cả những nhà gạch xây kiên cố, nên vòi rồng cũng là hiện tượng khí tượng đặc biệt nguy hiểm.


Nhìn từ xa vòi rồng có thể có màu đen hoặc trắng, tuỳ thuộc những thứ mà nó cuốn theo. Vòi rồng xuất hiện ở trên đại dương thường hút nước biển lên cao tạo thành các cây nước (waterspouts).


Nguồn gốc tên gọi


Đó là hiện tượng gió xoáy rất mạnh, phạm vi đường kính rất nhỏ, hút từ bề mặt đất lên đám mây vũ tích, tạo thành hình như cái phễu di động, trông giống như cái vòi, nhưng từ trên bầu trời thò xuống nên gọi là "vòi rồng".



Trong tiếng Hán người ta cũng gọi là vòi rồng (âm Hán-Việt là "lục long quyển"). Còn tiếng Anh thuật ngữ đó là "Tornado" có nguồn gốc từ tiếng Tây Ban Nha hay Bồ Đào Nha, đều có nghĩa là "quay" hay "xoáy" (gió xoáy).


Cường độ


Việc đo tốc độ gió của vòi rồng một cách trực tiếp là vô cùng khó khăn, bởi nó có thể phá huỷ nhiều thứ xuất hiện trên đường đi. Năm 1971, ông Theodore Fujita, một nhà khí tượng thuộc đại học Chicago đã chế tạo ra một hệ thống phân biệt cấp độ của vòi rồng dựa trên việc đo tác hại của nó đối với những công trình nhân tạo. Thiết bị được gọi là cân F.


Độ mạnh của vòi rồng tăng dần từ F0 đến F5. Vòi rồng yếu nhất (F0) có thể phá huỷ ống khói và các biển hiệu, trong khi ở cấp mạnh nhất (F5) chúng có thể thổi bay những căn nhà khỏi móng.


Với cấp F4 và F5, tốc độ gió của vòi rồng có thể lên tới 207 mph/333 km/h cho đến 261 mph/420 km/h.


Hậu quả do vòi rồng tự nhiên gây ra


Hậu quả do vòi rồng gây ra là rất nghiêm trọng cho địa phương nơi nó đi qua. Càng xảy ra nhiều vòi rồng và nhất là vòi rồng cấp mạnh thì thiệt hại về người cũng như về cơ sở hạ tầng là càng lớn.


Các con số thống kê cho thấy Hoa Kỳ là quốc gia chịu nhiều trận vòi rồng nhất trong một năm. Con số trung bình là hơn 800 cơn vòi rồng hoạt động trong một năm, làm cho ít nhất 50 người chết. Và số vòi rồng cấp F5 chiếm 0,1% tổng số.


Australia xếp thứ hai. Một số nước khác cũng thường có như Trung Quốc, Nga, Ấn Độ, Anh và Đức.


Do di chuyển với tốc độ rất nhanh, cùng với gió xoáy, vòi rồng dường như phá hủy hết mọi thứ trên đường đi của nó. Với những vòi rồng nhỏ thì sẽ phá hủy các biển hiệu giao thông, những nhà có kiến trúc không vững. Những trận mạnh thì có thể cuốn bay cả những chiếc ô tô, những căn nhà kiên cố, phá hủy những cây cầu... và cuốn theo cả con người, con vật trên đường đi.


Những vòi rồng gây hậu quả lớn trong lịch sử


Trận lốc xoáy vòi rồng tồi tệ nhất ở Mỹ xảy ra ngày 18 tháng 3 năm 1925. Cùng một lúc 7 vòi rồng đã xuất hiện ở 3 bang Illinois, Misrousi, Indiana làm 740 người thiệt mạng và phá huỷ nhiều cấu trúc hạ tầng. Một thảm hoạ vòi rồng khác cũng đáng nhớ không kém xảy ra vào ngày 3 tháng 4 năm 1974, nó là tập hợp của 148 vòi rồng nhỏ, giết chết 315 người từ bắc Alabama đến bang Ohio.


• Ngày 12 tháng 6 năm 1899 St. Croix County, Wisconsin, Mỹ làm 117 người chết.


• Ngày 5 tháng 4 năm 1936 tại Tupelo, Mississippi, Mỹ làm 216 người chết.


• ngày 9 tháng 4 năm 1947 tại Woodward, Oklahoma làm 181 người chết.


• ngày 8 tháng 6 năm 1953 tại Flint, Michigan làm 115 người chết.


Cách phòng tránh


Nói chung đối với vòi rồng, nhất là loại có tốc độ lớn việc phòng tránh là rất khó khăn.


Trong thời gian diễn ra vòi rồng, mọi người phải ngay lập tức tìm nơi trú ẩn trong một tầng hầm hay nơi kín đáo của toà nhà như phòng họp, phòng tắm… Tuyệt đối tránh trú ẩn trong xe hơi và nhà di động bởi chúng có thể bị thổi bay bất cứ lúc nào. Không nên ở trong những nhà lớn có mái rộng như thính phòng, hay siêu thị là những nơi dễ bị sụp đổ. Nếu đang ở ngoài đường, bạn nên chui xuống một cái rãnh hay mương sâu và che đầu cẩn thận để khỏi bị thương do đất đá rơi xuống.
Nguồn ; Google giải đáp

 

[pokemon_011]

Thuỷ triều

Nước biển được giữ lại trên Trái đất là nhờ lực hấp dẫn, Mặt trăng và Mặt trời cũng có lực hấp dẫn đối với trái đất. Đặc biệt, Mặt trăng hút một khối lượng nước trên bề mặt đại dương.

Hàng ngày, có 2 lần thủy triều lên và 2 lần thủy triều xuống. Mỗi ngày thủy triều lại xuất hiện muộn hơn khoảng 1 giờ so với ngày hôm trước. Bởi mỗi ngày, Mặt trăng phải thực hiện một phần vòng quay luân chuyển xung quanh Trái đất nên Mặt trăng bị chênh 1 giờ mới trở lại đúng cùng một điểm cũ.

Biên đồ của thủy triều (độ chênh lệch mực nước biển khi thủy triều lên và xuống) rất khác nhau. Ở các đại dương, biên độ này là 1m, ở các biển kín và nhỏ thì ít hơn: khoảng 30cm, nhưng cở các cửa sông và eo biển có thể lên tới 17m.

 

[pokemon_011]

TỐC ĐỘ ÁNH SÁNG​

Tốc độ ánh sáng (hay đôi khi được gọi là vận tốc ánh sáng) là độ lớn vô hướng của vận tốc lan truyền của ánh sáng. Trong chân không, các thí nghiệm đã chứng tỏ ánh sáng đi với tốc độ không thay đổi, thường được ký hiệu là c = 299 792 458 m/s (xấp xỉ 300 nghìn km/s), không phụ thuộc vào hệ quy chiếu. Kết quả này cũng phù hợp với lý thuyết điện từ của James Clerk Maxwell, biểu diễn tốc độ ánh sáng trong chân không là:

với là độ điện thẩm tuyệt đối của không gian tự do (Một số sách dùng hằng số điện môi của chân không, thậm chí gọi tắt là hằng số điện) và μ0 là độ từ thẩm chân không, những hằng số không phụ thuộc hệ quy chiếu.
Tốc độ ánh sáng lần đầu tiên được xác minh trong phòng thí nghiệm do nhà vật lý học người Pháp Armand Hippolyte Fizeau vào khoảng 1850. Trước đó, các nhà thiên văn cũng đã đưa ra những kết quá khá chính xác, ví dụ của Ole Römer năm 1676. Năm 1887, thí nghiệm Michelson-Morley được thực hiện cho thấy tốc độ ánh sáng là không phụ thuộc vào hệ quy chiếu.
Hiện tượng tốc độ ánh sáng trong chân không không phụ thuộc vào hệ quy chiếu đã thay đổi nhiều quan điểm về cơ học cổ điển của Isaac Newton và thúc đẩy Albert Einstein tìm ra lý thuyết tương đối.
Trong các môi trường không phải là chân không, vận tốc ánh sáng có thể thay đổi và tồn tại một vài định nghĩa khác nhau về vận tốc ánh sáng trong môi trường như vận tốc pha và vận tốc nhóm bên cạnh vận tốc lan truyền của đầu sóng. Theo lý thuyết tương đối, không vật chất hay năng lượng hoặc thông tin nào chuyển động nhanh hơn vận tốc ánh sáng trong chân không. Người ta đã quan sát thấy vận tốc pha và vận tốc nhóm lớn hơn vận tốc ánh sáng trong chân không trong một số thí nghiệm (ví dụ xem Wang và các tác giả khác 2000 ở phần tham khảo bên dưới). Tuy nhiên những vận tốc này chỉ là mô tả toán học thuần tuý và không mang năng lượng theo chúng. Trong các thí nghiệm, không có năng lượng hay thông tin nào lan truyền nhanh hơn vận tốc đầu sóng, được quan sát là luôn nhỏ hơn vận tốc ánh sáng trong chân không.
Vận tốc ánh sáng trong chân không cũng chính là vận tốc lan truyền của bức xạ điện từ trong chân không (ánh sáng là một bức xạ điện từ, xem thêm bài ánh sáng). Trong nhiều trường hợp, thuật ngữ "tốc độ ánh sáng" cũng được ngầm hiểu là tốc độ ánh sáng trong chân không.

 

[ngobin3]

Những hiện tượng vật lí thú vị
Kì 1​

1- Băng trên mái nhà hình thành như thế nào?

Đã bao giờ bạn tự hỏi, những cột nước đá buông thõng từ mái nhà xuống hình thành trong giai đoạn băng tan hay băng giá. Nếu trong ngày băng tan, thì chẳng lẽ nước có thể đóng băng ở nhiệt độ trên số không? Còn nếu trong ngày băng giá, thì lấy đâu ra nước trên mái nhà?

Vấn đề không đơn giản như chúng ta tưởng. Muốn hình thành những cột băng thì trong cùng một lúc phải có hai nhiệt độ: nhiệt độ để làm tan băng - trên số không, và nhiệt độ để làm đóng băng - dưới số không.

Trong thực tế đúng như vậy: Tuyết trên mái nhà dốc tan ra vì ánh mặt trời sưởi nóng nó tới nhiệt độ trên số không, nhưng khi chảy đến rìa mái gianh thì nó đông lại, vì nhiệt độ ở đây dưới số không.

Bạn hãy hình dung một cảnh thế này. Vào một ngày quang mây, trời băng giá vẫn là 1-2 độ dưới không. Mặt trời tỏa ánh sáng, song những tia nắng xiên ấy không sưởi ấm trái đất đủ làm cho tuyết có thể tan. Nhưng trên mái dốc hướng về phía mặt trời, tia nắng chiếu xuống không xiên như trên mặt đất, mà dựng dứng hơn, nghiêng một góc gần với góc vuông hơn. Mà ta biết rằng góc hợp bởi tia sáng và mặt phẳng nó chiếu tới càng lớn thì tia sáng càng mạnh và sưởi nóng nhiều hơn (tác dụng của tia sáng tỷ lệ với sin của góc đó, như trường hợp hình trên, tuyết trên nóc nhà nhận được nhiệt nhiều gấp 2,5 lần so với tuyết trên mặt đất nằm ngang, bởi vì sin 60 độ lớn gấp 2,5 lần sin 20 độ). Đó là lý do tại sao mặt dốc của nóc nhà được sưởi nóng mạnh hơn và tuyết ở trên đó có thể tan ra.

Nước tuyết vừa tan chảy thành từng giọt, từng giọt xuống rìa mái gianh. Nhưng ở bên dưới rìa mái gianh, nhiệt độ thấp hơn số không và giọt nước (do còn bị bốc hơi nữa) nên đóng băng lại. Tiếp đó, giọt nước tuyết thứ hai chảy đến cũng đông lại… cứ thế tiếp tục mãi, dần dần hình thành một mỏm băng nho nhỏ. Rồi một lần khác, thời tiết cũng tương tự như thế, và những mỏm băng này được dài thêm ra, cuối cùng trở thành những cột băng giống như những thạch nhũ đá vôi trong các hang động vậy. Nói chung trên các căn nhà không được sưởi ấm, các cột băng cũng hình thành tương tự như trên.

2- Tiếng nói của người tí hon và khổng lồ trong "Guylive"

Trong bộ phim "Guylive du ký" của Liên Xô cũ, những người tí hon nói chuyện bằng âm điệu cao, bởi chỉ có âm điệu cao mới thích hợp với cuống họng nhỏ của họ, còn người khổng lồ Pêchya thì lại nói bằng giọng thấp. Nhưng khi quay phim đó thì người lớn lại đóng vai người tí hon và các em nhỏ đóng vai Pêchya. Vậy làm thế nào để đổi được giọng nói trên phim?

Đạo diễn Pơtusơco cho biết, lúc quay phim các diễn viên vẫn nói giọng bình thường, còn trong quá trình quay phim, người ta đã thay đổi tông bằng một phương pháp độc đáo, căn cứ vào đặc điểm vật lý của âm.

Muốn làm cho giọng của những người tí hon cao lên và giọng của Pêchya thấp xuống, các chuyên gia đã dùng những băng ghi âm chuyển động chậm để ghi lời nói của các diễn viên đóng vai người tí hon. Ngược lại, họ dùng băng ghi âm chuyển động nhanh để ghi lời nói của Pêchya. Khi chiếu phim thì cho cuốn phim chạy với vận tốc bình thường. Kết quả chiếu phim phù hợp với điều mà đạo diễn mong muốn.

Điều này xảy ra là vì khi giọng nói của người tí hon truyền đến tai thính giả, vì số lần dao động đã nhiều hơn hẳn so với các âm thanh thông thường nên đương nhiên tông sẽ cao lên. Còn khi giọng nói của Pêchya truyền đến tai thính giả, vì số lần dao động đã ít hơn âm thanh thông thường rất nhiều, nên tông sẽ thấp xuống. Tóm lại, trong cuốn phim này, âm điệu của giọng nói của người tí hon cao hơn người thường một quãng năm, và giọng nói của Pêchya thấp hơn âm điệu thông thường một quãng năm.

Với âm thanh, "kính lúp thời gian" đã được vận dụng một cách độc đáo như vậy. Hiện tượng này cũng thường xảy ra khi ta vặn máy hát với vận tốc lớn hơn hoặc nhỏ hơn vận tốc thông thường

3- Ánh sáng đom đóm có từ đâu?

Thử di nát trên đất một con đom đóm phát sáng, bạn sẽ thấy để lại trên mặt đất là một vệt dài, vẫn tiếp tục nhấp nháy, sau đó mới mờ dần rồi mất hẳn. Như vậy, ánh sáng do đom đóm phát ra là sản phẩm của một quá trình hoá học, chứ không phải là quá trình sinh học.

Bởi vì, sau khi côn trùng đã chết mà ánh sáng vẫn còn, thì rõ ràng con vật chỉ làm nhiệm vụ liên tục sinh ra loại chất phát sáng mà thôi.

Đom đóm có hai nhóm là đom đóm bay và đom đóm bò dưới đất. Cả hai nhóm này đều có thể phát ra cùng một thứ ánh sáng lạnh đặc biệt, không toả nhiệt như ánh sáng nhân tạo. Đó là vì trong quá trình phát sáng, hầu như toàn bộ năng lượng được sinh vật chuyển thành quang năng, chứ không tiêu hao thành nhiệt như ở những nguồn sáng nhân tạo khác.

Ánh sáng của đom đóm được phát ra từ một vài đốt cuối bụng. Ban ngày, các đốt này chỉ có màu trắng xám, về đêm mới phát ra ánh sáng huyền ảo qua lớp da trong suốt. Bên trong lớp da bụng là dãy các tế bào phát quang, trong cùng là lớp tế bào phản quang, có chức năng như mặt gương giúp phản chiếu ánh sáng ra ngoài.

Các tế bào phát quang có chứa hai loại chất là luciferin và luciferaza. Khi tách rời nhau, chúng chỉ là những hoá chất bình thường, không có khả năng phát sáng. Nhưng khi ở cạnh nhau, men luciferaza sẽ xúc tác, thúc đẩy quá trình oxy hoá luciferin (quá trình dùng ôxy đốt cháy luciferin). Quá trình oxy hoá này tạo ra quang năng.

Đom đóm chỉ có thể phát sáng lập loè mà không liên tục, bởi vì chúng tự khống chế việc cung cấp ôxy, sao cho phản ứng phát sáng thực hiện được lâu dài.

4- Người nhảy dù rơi như thế nào?

Nhiều người thường nghĩ rằng, khi “rơi như hòn đá” mà không mở dù, thì người sẽ bay xuống dưới với vận tốc tăng lên mãi, và thời gian của cú nhảy đường dài sẽ ngắn hơn nhiều. Song, thực tế không phải như vậy.

Sức cản của không khí đã không cho vận tốc tăng mãi lên. Vận tốc của người nhảy dù chỉ tăng lên trong vòng 10 giây đầu tiên, trên quãng đường mấy trăm mét đầu tiên. Sức cản không khí tăng khi vận tốc tăng, mà lại tăng nhanh đến nỗi chẳng mấy chốc vận tốc đã không thể tăng hơn được nữa. Chuyển động nhanh dần trở thành chuyển động đều.

Tính toán cho thấy, sự rơi nhanh dần của người nhảy dù (khi không mở dù) chỉ kéo dài trong 12 giây đầu tiên hay ít hơn một chút, tùy theo trọng lượng của họ. Trong khoảng 10 giây đó, họ rơi được chừng 400-500 mét và đạt được vận tốc khoảng 50 mét/giây. Và vận tốc này duy trì cho tới khi dù được mở.

Những giọt nước mưa cũng rơi tương tự như thế. Chỉ có khác là, thời kỳ rơi đầu tiên của giọt nước mưa (tức là thời kỳ vận tốc còn tăng) kéo dài chừng một phút, thậm chí ít hơn nữa.

5- Bức tranh kỳ lạ dưới ánh chớp

Thử hình dung bạn đứng giữa cơn dông trong một thành phố cổ. Dưới ánh chớp bạn sẽ thấy một quang cảnh kì dị. Phố đang nhộn nhịp dường như hóa đá trong khoảnh khắc: những con ngựa giữ ở tư thế đang kéo xe, chân giơ lên trong không khí; các cỗ xe cũng đứng im, trông thấy rõ từng chiếc nan hoa..

Sở dĩ có sự bất động biểu kiến đó là vì tia chớp, cũng như mọi tia lửa điện, tồn tại trong một khoảng thời gian cực kỳ ngắn ngủi - ngắn đến nỗi không thể đo được bằng những phương tiện thông thường. Nhưng nhờ những phương pháp gián tiếp, người ta đã biết được tia chớp tồn tại từ 0,001 đến 0,2 giây (tia chớp giữa các đám mây thì kéo dài hơn, tới 1,5 giây).

Trong những khoảng thời gian ngắn như thế thì chẳng có gì di chuyển một cách rõ rệt đối với mắt chúng ta cả. Mỗi nan hoa của bánh xe ở cỗ xe chạy nhanh chỉ kịp chuyển đi được một phần rất nhỏ của milimét, và đối với mắt thì điều đó cũng chẳng khác gì bất động hoàn toàn. Ấn tượng càng được tăng cường hơn nữa vì rằng ảnh được lưu lại trong mắt còn lâu hơn thời gian tồn tại của tia chớp.

 

[ngobin3]

Những hiện tượng vật lí thú vị
Kì 2​

6- Vò đất sét làm mát nước như thế nào?

Loại vò làm bằng đất sét không nung có khả năng làm cho nước ở bên trong trở nên mát hơn. Loại vò này rất thông dụng ở các nước Trung Á và có nhiều tên gọi: ở Tây Ban Nha gọi là "Alicaratxa", ở Ai Cập gọi là "Gâula"...

Bí mật về tác dụng làm lạnh của những vò này rất đơn giản: nước đựng trong vò thấm qua thành đất sét ra ngoài và từ từ bốc hơi, khi bốc hơi nó sẽ lấy một phần nhiệt từ vò và từ nước đựng trong vò.

Tuy nhiên, tác dụng làm lạnh ở đây không lớn lắm. Nó phụ thuộc rất nhiều điều kiện. Không khí càng nóng, nước thấm ra ngoài bình bốc hơi càng nhanh, càng nhiều, làm cho nước ở trong vò càng lạnh đi. Sự lạnh đi còn phụ thuộc vào độ ẩm của không khí xung quanh: nếu không khí có nhiều hơi ẩm thì quá trình bốc hơi xảy ra rất chậm và nước lạnh đi không nhiều lắm. Ngược lại, trong không khí khô ráo thì sự bay hơi xảy ra rất nhanh, khiến cho nước lạnh đi rõ rệt. Gió càng thổi nhanh, quá trình bay hơi càng mạnh và do đó tăng cường tác dụng làm lạnh (tác dụng của gió cũng có thể thấy khi ta mặc áo ướt trong những ngày nóng bức. Khi có gió, ta sẽ thấy mát mẻ, dễ chịu).

Sự giảm nhiệt độ trong các vò ướp mát thường không quá 5 độ C. Trong những ngày nóng bức ở Trung Á, khi nhiệt kế chỉ 33 độ C thì nước ở trong vò thường chỉ 28 độ C. Như vậy, tác dụng làm lạnh của loại vò này chẳng có lợi là bao. Nhưng loại vò này giữ nước lạnh rất tốt và người ta dùng chúng chủ yếu là nhằm vào mục đích đó.

Chúng ta có thể thử tính xem nước trong vò "alicaratxa" lạnh đến mức độ nào. Thí dụ, ta có một vò đựng được 5 lít nước. Giả sử rằng nước ở trong vò đã bay hơi mất 1/10 lít. Trong những ngày nóng 33 độ C, muốn làm bay hơi 1 lít nước (1kg) phải mất chừng 580 calo, nước ở trong vò đã bay hơi mất 1/10kg thành ra cần phải có 58 calo. Nếu như toàn bộ 58 calo này là do nước trong vò cung cấp thì nhiệt độ nước ở trong vò sẽ giảm đi 58/5, tức là xấp xỉ 12 độ. Nhưng đa số nhiệt cần thiết cho sự bay hơi lại được lấy từ thành vò; mặt khác, nước ở trong vò vừa đồng thời lạnh đi lại vừa bị không khí nóng tiếp giáp với thành vò làm nóng lên. Do đó, nước ở trong vò chỉ lạnh đi chừng nửa con số tìm được ở trên mà thôi.

Khó mà nói được, ở đâu vò lạnh đi nhiều hơn - để ra ngoài hay trong bóng mát. Ở ngoài nắng thì nước bay hơi nhanh hơn, nhưng đồng thời nhiệt đi vào trong vò cũng nhiều hơn. Nhưng chắc chắn nhất là để vò ở trong bóng râm, hơi có gió.

7- Tại sao khi quạt lại thấy mát?

Khi phe phẩy quạt, chúng ta đã xua đuổi lớp không khí nóng ở mặt đi và thay thế nó bằng lớp không khí lạnh. Tới lúc lớp khí mới này nóng lên thì nó lại được thay thế bằng một lớp không khí chưa nóng khác... Chính vì thế, ta luôn cảm thấy dễ chịu.

Thực tế, sau khi lớp không khí trực tiếp dính sát vào mặt ta nóng lên thì nó trở thành cái chụp không khí vô hình úp vào mặt chúng ta, "ủ nóng" mặt chúng ta, nghĩa là làm trì hoãn sự tiếp tục mất nhiệt ở đó. Nếu lớp không khí này không lưu động thì nó chỉ bị không khí lạnh ở xung quanh (và nặng hơn) đẩy lên trên một cách hết sức chậm chạp.

Nhưng khi chúng ta lấy quạt xua "cái chụp" ấy đi thì mặt chúng ta sẽ luôn tiếp xúc với những lớp không khí mới chưa nóng lên, và truyền nhiệt sang các lớp không khí ấy. Từ đó, thân thể chúng ta lạnh đi và cảm thấy mát mẻ dễ chịu.

Điều đó cũng có nghĩa là, trong một căn phòng có đông người, việc phe phẩy quạt giúp ta cảm thấy mát mẻ, bằng cách lấy đi không khí lạnh xung quanh những người khác, và đẩy không khí nóng về phía họ.

8- Con mực bơi như thế nào?

Hẳn bạn sẽ vô cùng ngạc nhiên khi nghe nói: Với nhiều sinh vật thì phương pháp hoang đường “tự túm tóc để nâng mình lên trên” lại chính là cách di chuyển thông thường của chúng ở trong nước. Mực cũng thế.

Con mực và nói chung đa số các động vật nhuyễn thể lớp đầu túc đều di chuyển trong nước theo cách: lấy nước vào lỗ máng qua khe hở bên và cái phễu đặc biệt ở đằng trước thân, sau đó chúng dùng sức tống tia nước qua cái phễu đó. Như thế, theo định luật phản tác dụng, chúng nhận được một sức đẩy ngược lại đủ để thân chúng bơi khá nhanh về phía trước. Ngoài ra con mực còn có thể xoay ống phễu về một bên hoặc về đằng sau và khi ép mình để đẩy nước ra khỏi phễu thì nó có thể chuyển động theo bất kỳ hướng nào cũng được.

Chuyển động của con sứa cũng tương tự như thế: nó co các cơ lại để đẩy nước từ dưới cái thân hình chuông của nó ra và như thế nó bị đẩy về phía ngược lại. Chuyển động của bọ nước, của các ấu trùng chuồn chuồn và nhiều loài động vật dưới nước khác cũng theo phương pháp tương tự.

9- Làm thế nào để bảo vệ mình giữa cơn dông?

Trong cơn dông, đáng sợ nhất không phải là bầu trời đen kịt, gió rít ào ào, sấm giật hay màn nước táp xiên vào mặt, mà là những cú sét chết người đánh xuống đất. Dưới đây là lời khuyên của các chuyên gia nếu bạn chỉ có một mình trong cơn dông.

Trên các cánh đồng

Trước tiên, để không bị đe dọa bởi nguy cơ cái cây đổ xuống đúng đầu, bạn hãy tránh xa các gốc cây, đặc biệt là những cây đứng riêng lẻ. Thực tế là những ngọn gió mạnh trong suốt cơn mưa khiến cho khả năng che mưa của cây không còn, nhất là khi trời mưa như trút nước. Sau nữa, với độ cao của nó, cái cây sẽ thu hút sét . Và vì khung xương của người có điện trở nhỏ hơn gỗ, nên chúng ta sẽ là một phương tiện tốt hơn cho sét tiếp đất. Khi bạn đứng cách xa cây, thậm chí khi đứng thẳng, cũng giảm nguy cơ thu hút sét hơn 50 lần.

Thế nhưng nguy hiểm vẫn còn. Người nông dân, với các dụng cụ bằng sắt trên tay, cũng vô tình biến mình thành mục tiêu của sét. Vì vậy, cách tốt nhất khi gặp dông tố ở nơi trống trải như cánh đồng là quỳ xuống đất. Dù có hơi bẩn, nhưng bạn ít có nguy cơ chạm trán Thiên Lôi.

Còn nếu đang bơi

Một tình huống nguy hiểm! Sét không cần đánh trực tiếp lên một người đang bơi vẫn có thể biến anh ta trở thành nạn nhân. Vì thực tế dòng điện từ trên trời không biến mất ngay khi nó đánh xuống đất, mà chỉ yếu dần trong môi trường đất. Bởi vì nước là một chất dẫn điện tốt. Do vậy, khi đánh xuống nước, hoặc xuống mặt đất ở gần đó, dòng điện sẽ rất dễ dàng chạy tới người. Vì vậy, không nên bơi khi trời nổi dông.

Trong xe hơi

Chiếc xe là một nơi ẩn nấp an toàn trong cơn dông. Ở đây, nó đóng vai trò tương tự như một “chiếc lồng Faraday” (tên của nhà khoa học đầu tiên đã chứng minh rằng việc ẩn mình phía trong một cấu trúc bằng kim loại là biện pháp tốt nhất để tránh sét). Nếu sét đánh trúng xe thì điện sẽ dẫn truyền trên vỏ xe mà không xuyên vào phía trong trước khi tiếp xúc với mặt đất. Do vỏ xe bằng kim loại dẫn điện tốt hơn nhiều so với không khí trong xe, nên dòng điện cực mạnh của sét sẽ được truyền nhanh chóng xuống mặt đất. Tuy nhiên, trong tình huống này, những người ngồi trong xe tuyệt đối không được sờ vào máy thu thanh hay bất kỳ một bộ phận kim loại nào khác của xe. Và nhất là không được bỏ mui.

10- Tại sao ngọn lửa không tự tắt?

Ngọn lửa trong môi trường hấp dẫn bình thường.
Lẽ thường, quá trình cháy tạo ra khí CO2 và hơi nước, đều là những chất không có khả năng duy trì sự cháy. Những chất này sẽ bao bọc lấy ngọn lửa, ngăn không cho nó tiếp xúc với không khí. Như vậy, ngọn lửa phải tắt ngay từ lúc nó mới bắt đầu hình thành chứ?

Nhưng tại sao việc đó lại không xảy ra? Tại sao khi dự trữ nhiên liệu chưa cháy hết thì quá trình cháy vẫn kéo dài không ngừng? Nguyên nhân duy nhất là, chất khí sau khi nóng lên thì sẽ nở ra và trở nên nhẹ hơn. Chính vì thế, các sản phẩm nóng của sự cháy không ở lại nơi chúng được hình thành (nơi trực tiếp gần ngọn lửa), mà bị không khí mới lạnh hơn và nặng hơn, đẩy lên phía trên một cách nhanh chóng.

Ở đây, nếu như định luật Acsimet không được áp dụng cho chất khí (hoặc, nếu như không có trọng lực), thì bất kỳ ngọn lửa nào cũng chỉ cháy được trong chốc lát rồi sẽ tự tắt ngay. Còn trong môi trường hấp dẫn yếu, ngọn lửa sẽ có hình thù rất kỳ quặc.

Chúng ta dễ dàng thấy rõ tác dụng tai hại của những sản phẩm cháy đối với ngọn lửa. Chính bạn cũng thường vô tình lợi dụng nó để làm tắt ngọn lửa trong đèn. Bạn thường thổi tắt ngọn đèn dầu hỏa như thế nào? Bạn thổi từ phía trên xuống, tức là đã dồn xuống dưới, về phía ngọn lửa, những sản phẩm không cháy được (do sự cháy sinh ra), và ngọn lửa tắt vì không có đủ không khí.

 

[minhngoc22041999]

Tại sao chim đậu trên dây điện trần mà không bị giật?

Lý do chim không bị giật là do nó đậu cả hai chân trên cùng một dây điện. Điện cũng giống như nước, chảy từ chỗ có (nước/điện) tới chỗ không có (nước/điện). Khi cả hai chân của chim cùng đậu trên cùng một dây điện, điện trở của chim nhỏ lớn hơn điện trở của dây điện rất nhiều. Nói cách khác, mức độ thuận lợi để dòng điện “chảy” qua cơ thể của chim là kém hơn rất nhiều so với việc “chảy” qua sợi dây điện làm bằng hợp kim. Do vậy, điện sẽ không đi qua người chim và chim sẽ không bị giật.
Đây cũng là lý do chúng ta có thể nhìn thấy những chú sóc chạy rất nhanh trên cùng một sợi dây điện mà không bị làm sao. Nếu như sóc/chim mà có một bộ phận cơ thể chạm vào sợi dây bên kia trong khi vẫn đang đứng trên sợi dây bên này thì nó sẽ bị “nối đất” và lúc đó thì dòng điện sẽ chạy qua nó. Đất luôn được coi là nơi có điện thế là 0 (V) và sẵn sàng tiếp nhận mọi dòng điện, do vậy khi chim/sóc chạm vào một phần dây điện có nối đất, điện sẽ chọn để “chảy” qua nó thay vì đi tiếp trên dây hợp kim. Các chú chim lớn cũng thường bị điện giật trong khi bay do hai cánh của nó vướng vào hai dây điện khác nhau.
Cũng vì lý do này, người ta khuyên rằng nên ở trong xe ô tô khi ô tô bị hở điện hoặc tiếp xúc với nguồn điện vì lốp xe ô tô làm bằng cao su sẽ có tác dụng giúp cho ô tô không chạm đất, không nối đất giống như là việc các chú chim đậu trên cùng một sợi dây.

~> Chú ý: Mem không viết chữ đỏ!

 

[ngobin3]

Tia sét khổng lồ phóng ngược​

Những tia sét thường giáng xuống đất trong các cơn bão, nhưng mới đây các nhà khoa học đã chụp được hình ảnh một tia sét cực lớn hướng theo chiều ngược lại.
Những tia sét hướng lên phía trên - một trong những dạng phóng điện khá hiếm hoi trong các cơn bão. Dạng sét này được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2001. Kể từ đó tới nay người ta đã quan sát 10 tia sét tương tự. Về bản chất chúng hoàn toàn giống với loại sét hướng xuống đất.

"Những tia sét ngược khổng lồ được phóng ra từ các đám mây trong cơn bão. Nhưng thay vì di chuyển xuống phía dưới mặt đất, chúng lại hướng lên phía trên và cứ phóng đi cho đến khi chạm phải thứ gì đó có khả năng ngăn cản chúng. Như vậy tia sét khổng lồ đã chuyển điện tích từ các đám mây lên những tầng cao nhất của bầu khí quyển", Steven Cummer, một trong những người chụp được tia chớp ngược mới nhất, giải thích với Livescience.

Cummer cùng các chuyên gia điện của Đại học Duke (Mỹ) tình cờ nhìn thấy tia sét ngược khổng lồ khi họ theo dõi các tia sét trong một trận bão vào ngày 21/7/2008.

Thứ có thể chặn sét ngược là tầng ion (nằm ở vị trí cao nhất của bầu khí quyển trái đất và tiếp giáp với vũ trụ). Tầng này được tạo nên bởi các hạt nguyên tử mang điện, hay còn gọi là ion.

Các đám mây tích điện nhờ chuyển động của nước và các hạt băng. Khi hai đám mây tích điện trái dấu tới gần nhau, hiệu điện thế giữa chúng có thể lên tới hàng triệu vôn. Nguyên nhân khiến tia sét phóng lên phía trên vẫn chưa được tìm ra. Do không có thứ gì trong khí quyển ngăn được tia sét, nó có thể di chuyển với tốc độ lớn gấp 5-10 lần so với sét hướng xuống đất và đạt độ cao chừng 80 km so với mặt đất.

 

[ngobin3]

Ảnh vầng hào quang trên bầu trời​

Gió mặt trời khi đi qua từ trường trái đất tạo nên những vệt sáng lung linh huyền ảo trên bầu trời. Hiện tượng cực quang này thường xảy ra ở các vùng cực trên trái đất.