Truyền thẳng ánh sáng- Một định luật đa ứng dụng

Chia sẻ: Ha Quynh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

147
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

“Trong một môi trường trong suốt, đồng tính, ánh sáng truyền đi theo đường thẳng”: Rất ngắn gọn, rất xúc tích, đó là nội dung của định luật truyền thẳng ánh sáng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Truyền thẳng ánh sáng- Một định luật đa ứng dụng

Truyền thẳng ánh sáng- Một định luật đa ứng dụng “Trong một môi trường trong suốt, đồng tính, ánh sáng truyền đi theo đường thẳng”: Rất ngắn gọn, rất xúc tích, đó là nội dung của định luật truyền thẳng ánh sáng. Sự truyền thẳng của ánh sáng có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và kĩ thuật. Chẳng hạn, dựa vào sự truyền thẳng của ánh sáng, người ta chế tạo những chiếc thước ngắm để xác định các điểm nằm trên một đường thẳng trong không gian; Khi các em học sinh đứng thẳng hàng, bạn tổ trưởng đứng đầu hàng (cho dù là học sinh lớp 1 hay 12) cũng “biết dùng” định luật truyền thẳng của ánh sáng để kiểm tra xem hàng đã thẳng chưa bằng cách … “ngắm”. Ngoài ra ta có thể vận dụng đặc điểm về sự truyền thẳng của ánh sáng để giải thích nhiều hiện tượng lí thú khác trong tự nhiên. Hãy bắt đầu từ “bóng tối” và “bóng nửa tối” … Bóng tối là gì ?Đặt một nguồn sáng nhỏ S (như bóng đèn, ngọn nến) trước một màn chắn (có thể là bức tường chẳng hạn), trong khoảng từ nguồn sáng đến màn chắn đặt một vật cản ánh sáng (như tấm bìa cứng), quan sát trên màn chắn ta thấy có một phần không nhận được ánh sáng từ nguồn sáng chiếu tới phần đó gọi là bóng tối .
Bóng nửa tối là gì?Nếu nguồn sáng là rộng như ngọn lửa chẳng hạn, quan sát trên màn chắn ta thấy ngoài là bóng tối còn có một phần không tối hoàn toàn bao xung quanh, phần này chỉ nhận được ánh sáng từ một phần của nguồn sáng chiếu tới gọi là bóng nửa tối. Lấy một ví dụ nhé:Vào ban đêm, trong phòng chỉ có một ngọn đèn dầu. Khi ta đứng gần tường, bóng của ta in rõ nét trên tường, nhưng khi tiến lại gần đèn thì bóng của ta trên tường ngày càng kém rõ nét hơn. Vì sao như vậy nhỉ? Bay giờ thì bạn tự giải thích được rồi: Khi đứng gần tường (xa đèn) xuất hiện vùng bóng tối và bóng nửa tối. Do khoảng cách giữa người và tường nhỏ hơn nhiều so với khoảng cách giữa người và đèn nên bóng nửa tối bị thu hẹp, ta thấy vùng bóng tối rõ nét. Khi đứng gần đèn, vùng bóng nửa tối được nới rộng thêm nên vùng bóng tối lại kém rõ nét. Vậy thôi! Trên hình bên là nghệ thuật tạo bóng bàn tay. … Cùng định luật đi vào cuộc sống Từ đồng ruộng … Trên một thửa ruộng người ta cắm 3 cái cọc thẳng đứng. Nếu trong tay không có một dụng cụ nào, làm thế nào để xác định 3 cái cọc đó có thẳng hàng hay không? Đơn giản quá, những người nông dân vẫn thường làm mà: Nheo một mắt và nhìn bằng mắt kia trước một cọc (đầu tiên) ngắm thẳng theo hướng của 2 cái cọc còn lại, nếu 2 cọc còn lại bị cọc đầu tiên che khuất thì cả 3 cọc đã thẳng hàng. Đó là một hệ quả rút ra từ định luật truyền thẳng ánh sáng đấy! … Đến các xưởng mộc Còn các bác thợ mộc thì sao? Những người thợ mộc khi bào những thanh gỗ thẳng, thỉnh thoảng họ lại nâng một đầu thanh gỗ lên để ngắm. Làm như vậy có tác dụng gì ? Nguyên tắc của cách làm này đã dựa trên kiến thức vật lí nào? Bây giờ thì bạn cũng biết rồi: Người thợ mộc nâng một đầu thanh gỗ lên để ngắm nhằm mục
đích kiểm tra xem mặt gỗ bào đã phẳng chưa. Nguyên tắc của cách làm này dựa trên định luật truyền thẳng của ánh sáng. Bây giờ đi vào các lớp học và bệnh viện xem sao nhé! Tại sao trong các lớp học, người ta lắp nhiều bóng đèn ở các vị trí khác nhau mà không dùng một bóng đèn lớn (độ sáng của một bóng đèn lớn có thể bằng độ sáng của nhiều bóng đèn nhỏ hợp lại)? Đơn giản quá, việc lắp đặt bóng đèn thắp sáng trong các lớp học phải thỏa mãn ba yêu cầu sau: Phải đủ độ sáng cần thiết; Học sinh ngồi ở dưới không bị chói khi nhìn lên bảng đen và tránh các bóng tối và bóng nửa tối trên trang giấy mà tay học sinh viết bài có thể tạo ra. Trong ba yêu cầu trên, một bóng đèn lớn chỉ có thể thỏa mãn yêu cầu thứ nhất mà không thỏa mãn được hai yêu cầu còn lại. Trong khi đó, nếu dùng nhiều bóng đèn lắp ở những vị trí thích hợp sẽ thỏa mãn được cả ba yêu cầu. Đó chính là lý do giải thích vì sao trong lớp học người ta thường lắp nhiều bóng đèn ở các vị trí khác nhau. Trong các phòng mổ ở bệnh viện, người ta đã làm như thế nào để khi mổ, bàn tay của Bác sĩ không che khuất vết mổ hoặc tạo bóng tối trên chỗ mổ của bệnh nhân? Bây giờ thì quá đơn giản với bạn rồi: người ta thiết kế nhiều bóng đèn ở nhiều vị trí khác nhau sẽ làm cho ánh sáng của các bóng đèn này đan chéo nhau, khi mổ cho bệnh nhân, bàn tay của Bác sĩ có thể tạo ra bóng nửa tối đối với một ngọn đèn nào đó nhưng không thể tạo bóng tối đối với tất cả các bóng đèn trong phòng. Rất an toàn đấy! … Cùng định luật đi vào vũ trụ bao la Nhật thực và nguyệt thực chỉ là hai hiện tượng tự nhiên gần với ta nhất mà khi giải thích, cần phải có kiến thức về sự truyền thẳng ánh sáng, bóng tối và bóng nửa tối …
Nhật thực:Mặt trời chiếu sáng Mặt trăng và Trái Đất, khi Mặt trời, Mặt trăng và Trái đất cùng nằm trên đường thẳng, Mặt trăng ở giữa thì trên Trái đất xuất hiện bóng tối và bóng nửa tối. Một số nơi trên Trái Đất sẽ quan sát thấy nhật thực. Trong khi xảy ra hiện tượng nhật thực, chỉ có những người đứng trong vùng bóng tối của Mặt trăng trên Trái đất và những người đứng trong vùng lân cận (vùng bóng nửa tối) mới có thể quan sát được hiện tượng. Những người không đứng trong những vùng này thì không thể quan sát được hiện tượng nhật thực. Nguyệt thực:Mặt trời chiếu sáng Mặt trăng. Đứng từ Trái đất về ban đêm ta nhìn thấy ánh sáng phản chiếu từ Mặt trăng. Khi Mặt trăng bị Trái Đất che khuất, nó không được Mặt trời chiếu sáng nữa, lúc đó ta không nhìn thấy Mặt trăng, ta nói là có nguyệt thực. Mặt trăng quay quanh Trái đất, Trái đất lại quay quanh Mặt trời nên chỉ khi Mặt trăng đi vào vùng bóng tối của Trái đất hoàn toàn mới có hiện tượng nguyệt thực toàn phần, trong trường hợp này chỉ có một số vị trí nhất định trên Trái đất mới quan sát được (những vị trí này nằm trên mặt đất, xung quanh đường thẳng nối tâm Mặt trời, Trái đất và Mặt trăng. Những khu vực lân cận khác chỉ thấy nguyệt thực một phần.
Nguyên tắc hoạt động của tàu lửa chạy trên đệm từ Ai cũng biết rằng xe lửa không nhanh bằng máy bay, nhưng đó không phải là một điều thiên kinh địa nghĩa. Chẳng lẽ xe lửa không thể so tài cao thấp với máy bay ư ? Thế thì vì sao hiện nay xe lửa chạy không nhanh bằng ? Đó là vì nó có bánh xe đấy. Xe dựa vào các bánh xe đỡ để đi trên đường, đó là chuyện đã thấy từ mấy nghìn năm nay, bánh xe và mặt đất có ma sát ảnh hưởng đến việc nâng cao tốc độ xe. Ngoài ra để xe có thể đi được còn phải xây đường bộ, đường sắt, bắc cầu. Chỉ xem xét từ mấy điểm đó đã thấy xe lửa không thuận tiện bằng máy bay. Thế nhưng liệu có thể bỏ bánh xe lửa đi được không ? Ngay từ đầu thế kỷ 19 đã có người đề xuất rằng dùng dòng khí phun xuống dưới tạo thành²đệm không khí²thay thế bánh xe đỡ đoàn tàu. Chỉ tiếc là thời đó chưa thể sản xuất được loại khí có áp suất cao như vậy để hình thành một đệm khí có thể đỡ đoàn tàu, nên kế hoạch này không thể thực hiện được. Vào cuối những năm 60 của thế kỷ 20, lần đầu tiên xuất hiện đoàn xe có đệm khí, lợi dụng không khí áp suất cao để nâng lên. Khi vận hành, nó phun không khí áp suất cao xuống dưới, cột khí có thể nâng xe lên đến độ cao cách mặt đất từ 1 cm - 1 m. Đoàn tàu đệm không khí đã phá vỡ phương thức cổ xưa là bánh xe lăn trên đường ray; lực cản lên đoàn tàu này nhỏ, chấn động nhỏ, tốc độ tăng lên rất nhiều, khi nhanh nhất tốc độ giờ đạt trên 500km. Ngoài việc dùng đệm không khí ra còn lợi dụng từ lực để nâng đoàn xe lên. Năm 1971 đoàn tàu dùng đệm từ lần đầu tiên ra đời. Trên đường ray của loại tàu này có lắp những vòng dây dẫn điện có thể sinh ra từ trường.ở dưới gầm tàu lắp những thanh từ siêu dẫn, lợi dụng nguyên lý hai
thanh từ cùng cực thì đẩy nhau để nâng đoàn tàu lên cách mặt đường ray vài centimét. Hiện nay tốc độ giờ của đoàn tàu dùng đệm từ đã đạt tới trên 500 km. Để cân bằng sự trôi dạt không định hướng được do dòng khí cao tốc sinh ra, trên xe lửa có lắp thêm cánh đuôi khiến trông nó rất giống một chiếc máy bay. Xe lửa không có bánh đã khử được sức cản ma sát của mặt đất nhưng vẫn chưa triệt để loại trừ được sức cản của không khí. Xem ra không khí cũng là một chướng ngại lớn trong việc nâng cao tốc độ đoàn tàu. Liệu có thể để đoàn tàu không bánh chạy trong chân không không? Đã có người nêu ra đoàn tàu đường ống. Đem đường ống chôn xuống đất. Bên trong ống đặt đường rây, lợi dụng từ lực nâng đoàn tàu lên phía trên đường rây, lại đem phía trước đoàn tàu biến thành chân không, đồng thời đưa không khí vào phía sau đoàn tàu, nhờ sự chênh lệch áp suất ở hai đầu đẩy đoàn tàu chạy với tốc độ cao trong đường ống, dự tính tốc độ giờ có thể đạt tới 1000 km. Toàn tàu chạy với tốc độ siêu thanh này vừa sạch lại vừa không có tiếng ồn và ô nhiễm, so với máy bay bình thường càng nhanh hơn. Hiện nay nó còn ở giai đoạn chế thử, một khi đã đưa vào sử dụng, xe lửa không có bánh sẽ như trở thêm cánh, ngồi nó một ngày có thể đi một vòng quanh trái đất.