Quang học

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Quang học nghiên cứu hiện tượng tán sắc của ánh sáng.

Quang học là một ngành của vật lý học nghiên cứu các tính chất và hành xử của ánh sáng, bao gồm tương tác của nó với vật chất và các chế tạo ra các dụng cụ nhằm sử dụng hoặc phát hiện nó.[1] Phạm vi của quang học thường nghiên cứu ở bước sóng khả kiến, tử ngoại, và hồng ngoại. Bỏi vì ánh sáng là sóng điện từ, những dạng khác của bức xạ điện từ như tia X, sóng vi ba, và sóng vô tuyến cũng thể hiện các tính chất tương tự.[1]

Hầu hết các hiện tượng và hiệu ứng quang học có thể được miêu tả phù hợp bởi điện từ học cổ điển. Tuy nhiên, cách miêu tả điện từ đầy đủ của ánh sáng lại rất khó áp dụng trong thực tiễn. Quang học thực hành thường sử dụng các mô hình đơn giản. Theo nghĩa chung nhất đó là quang hình học, ngành nghiên cứu tính chất của tia sáng khi nó lan truyền trong môi trường theo đường thẳng hoặc bị lệch hay phản xạ giữa các môi trường. Quang học vật lý là mô hình đầy đủ hơn về ánh sáng, bao gồm các hiệu ứng có bản chất sóng như nhiễu xạgiao thoa mà không thể giải thích bởi quang hình học. Về mặt lịch sử, các nhà vật lý đã phát triển mô hình tia sáng đầu tiên, sau đó là mô hình sóng và mô hình hạt ánh sáng. Sự phát triển của lý thuyết điện từ học trong thế kỷ 19 đã dẫn tới khám phá ra rằng ánh sáng có bản chất là một loại bức xạ điện từ.

Một số hiệu ứng của ánh sáng chỉ có thể giải thích dựa trên bản chất lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng. Cơ sở của những hiệu ứng này được miêu tả bởi cơ học lượng tử. Khi xem ánh sáng có tính chất hạt, thì ánh sáng được mô hình bởi tập hợp các hạt gọi là "photon". Quang học lượng tử là ngành ứng dụng các tính chất lượng tử để nghiên cứu các hệ quang học.

Ngành quang học có sự liên quan và ứng dụng cho nhiều lĩnh vực như thiên văn học, các lĩnh vực kỹ thuật, chụp ảnh, và y học (bao gồm nghiên cứu về mắtđo lường thị lực). Những ứng dụng của quang học có thể thấy trong nhiều lĩnh vực công nghệ và đời sống, như gương, thấu kính, kính thiên văn, kính hiển vi, laser, và sợi quang học.

Ánh Sáng[sửa | sửa mã nguồn]

Ánh Sáng là một hiện tượng Vật lý phát sinh từ nhiều nguồn

Tính chất của ánh sáng[sửa | sửa mã nguồn]

Ánh sáng có các tímh chất sau

  • Có màu sắc
  • Có năng lượng nhiệt
  • Di chuyển với vận tốc không đổi v = C = 3 x 106

Ánh sáng và vật[sửa | sửa mã nguồn]

Ánh sáng tương tác với vật như sau

  • Khi Ánh sáng truyền qua vật sẽ truyền một năng lượng nhiệt trên bề mặt của vật Làm cho vật thay đổi Nhiệt độ
T_1 - T_0 = T

Vật hấp thụ Năng lượng Nhiệt hấp thụ ở mức Nhiệt lượng Q

Q = m C (T_1 - T_0)
  • Năng lượng hấp thụ của vật tùy thuộc vào màu sắc và Độ dày của vật. Vật có màu tối dễ hấp thụ năng lượng ánh sáng hơn những vật có màu sáng. Thí dụ như Áo quần màu đen mau khô hơn áo quần màu trắng
  • Ánh sáng di chuyển với vận tốc không đổi trong mọi môi trường vật chất, Vận tốc ánh sáng thường được ký hiệu là C = 299.792.458 m/s
  • Khi ánh sáng đi qua tinh thể trong suốt sẻ phân tán thành ánh sáng màu của các sắc thể đỏ, cam, vàng, xanh lá cây, xanh dương, tím.... Thí dụ như Cầu vòng màu trong không gian sau cơn mưa. Ánh sáng di chuyển qua Lăng kính.
Refraction varies by frequency.gif
  • Khi ánh sáng truyền qua hai môi trường không đồng nhất sẽ chịu ảnh hưởng của hiện tượng khúc xạ. Ánh sáng bị bẻ cong hay đi lệch hướng do có thay đổi vận tốc di chuyển. Thí dụ như khi Ánh sáng di chuyển từ không khí đi qua nước. Độ cong
n = \frac{Sin \theta_r}{Sin \theta_i}
  • Ánh sáng mắt người nhìn thấy được gọi là ánh sáng nhìn thấy được có bước sóng 400 - 700 nm. Ánh sáng bước sóng ngắn hơn ánh sáng nhìn thấy được gọi là tia cực tím; ánh sáng có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy được gọi là tia hồng ngoại
  • Màu sắc của anh sáng mắt người nhìn thấy được có thể tạo từ trộn màu của ba màu sắc chính đỏ, xanh lá câyxanh dương theo phần trăm
Màu  %Đỏ +  %Xanh lá cây +  %Xanh dương
Trắng 0% 0% 0%
Đen 100% 100% 100%
Đỏ 100% 0% 0%
Xanh lá cây 0% 100% 0%
Xanh dương 0% 0% 100%
  • Khi Ánh sáng di chuyển đụng vật cản sẻ tạo ra các Phản ứng sau
Hiện Tượng Sóng Định Nghĩa Minh Họa
Phản xạ Sóng bị vật cản trên đưong di chuyển phản hồi trở về Ray Diagram 2.PNG
Khúc xạ Sóng bị lệch khi di chuyển qua vật cản Ray Diagram.PNG
Chiết xạ Sóng bị tách ra Nhiều Sóng Tần Số khi di chuyển qua vật trong suốt Prism rainbow schema.png
Khuếch xạ Sóng di chuyển qua khe hẹp tạo Sóng Khuếch đại Two-Slit Diffraction.png
Nhiểu xạ Sóng cùng chiều hay khác chiều di chuyển hướng vào nhau giao thoa với nhau cho ra Nhiểu Sóng Cộng hay Nhiểu Sóng Trừ Two-Slit Diffraction.png

Cơ Học Ánh Sáng[sửa | sửa mã nguồn]

Ứng Dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ a ă McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology (ấn bản 5). McGraw-Hill. 1993. 

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

Các chủ đề chính trong quang học
Vật liệu quang học | Cách tử | Dụng cụ quang học | Giao thoa | Kính hiển vi | Khúc xạ | Lăng kính | Ma trận quang | Nhiễu xạ | Phản xạ | Phân cực | Quang học Fourier | Quang học Hamilton | Quang học phi tuyến | Quang sai | Sợi quang học | Tán xạ