Bước sóng của các màu

I. Sóng ánh sáng là gì?

Sóng là một loại dao động lan truyền trong một môi trường.

Sóng ánh sáng là loại sóng mà chúng ta thường được tiếp cận và có ảnh hưởng đến đời sống con người. Sóng ánh sáng là sóng điện từ.

II. Khái niệm bước sóng

Bước sóng là khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động cùng pha. Hiểu đơn giản nó là khoảng cách giữa hai đỉnh sóng (điểm dao động cực đại) gần nhau nhất, là giữa hai cấu trúc lặp lại của sóng.

Ký hiệu: λ ( gọi là lamda )

Công thức tính: λ = vf = vT

Trong đó: 

+ λ: bước sóng (m)

+ v: tốc độ lan truyền sóng (m/s)

+ T: chu kỳ sóng (s)

+ f: tần số sóng (Hz)

III. Bước sóng của ánh sáng nhìn thấy

+ Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một bước sóng xác định trong chân không.

+ Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy (ánh sáng khả kiến) đều có bước sóng trong chân không (hoặc không khí) trong khoảng từ 0,38μm (ánh sáng tím) đến 0,76μm (ánh sáng đỏ).

+ Những màu chính trong quang phổ ánh sáng trắng (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) ứng với từng vùng có bước sóng lân cận nhau. Bảng màu và bước sóng của ánh sáng trong chân không như sau:

* Quang phổ ánh sáng khả kiến:

Màu	Bước sóng (nm)
Đỏ	625-760
Cam	590-625
Vàng	565-590
Lục	520-565
Lam	500-520
Chàm	435-500
Tím	380-435

 Có rất nhiều nguồn phát ra bức xạ điện từ, người ta thường phân loại theo phổ bước sóng mà các nguồn phát ra.

Các sóng vô tuyến tương đối dài được tạo ra bởi dòng điện chạy trong các anten phát thanh truyền hình to lớn, còn sóng ánh sáng nhìn thấy ngắn hơn nhiều được tạo ra bởi những xáo trộn các trạng thái năng lượng của các electron tích điện âm bên trong nguyên tử. Dạng ngắn nhất của bức xạ điện từ là sóng gamma, đó là kết quả của sự phân rã các thành phần hạt nhân nguyên tử. Ánh sáng mà con người có thể nhìn thấy thường là tập hợp nhiều bước sóng có thành phần thay đổi tùy theo nguồn phát.

IV. Nhiễu xạ ánh sáng – Giao thoa ánh sáng.

a. Nhiểu xạ ánh sáng: Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng truyền sai lệch với sự truyền thẳng của ánh sáng khi đi qua lỗ nhỏ hoặc gặp vật cản. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.

b. Hiện tượng giao thoa ánh sáng

- Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian.

- Khi hai chùm sáng kết hợp gặp nhau chúng sẽ giao thoa:

+ Những chổ hai sóng gặp nhau mà cùng pha nhau, chúng tăng cường lẫn nhau tạo thành các vân sáng.

+ Những chổ hai sóng gặp nhau mà ngược pha với nhau, chúng triệt tiêu nhau tạo thành các vân tối.

- Nếu ánh sáng trắng giao thoa thì hệ thống vân của các ánh sáng đơn sắc khác nhau sẽ không trùng nhau:

+ Ở chính giữa, vân sáng của các ánh sáng đơn sắc khác nhau nằm trùng nhau cho một vân sáng trắng gọi là vân trắng chính giữa ( vân trung tâm) .

+ Ở hai bên vân trung tâm, các vân sáng khác của các sóng ánh sáng đơn sắc khác nhau không trùng với nhau nữa, chúng nằm kề sát bên nhau và cho những quang phổ có màu như ở màu cầu vồng.

- Hiện tượng giao thoa ánh sáng là bằng chứng thực nghiệm khẵng định ánh sáng có tính chất sóng. 

c. Vị trí vân, khoảng vân trong giao thoa ánh sáng khe Young

d. Thí nghiệm Young có bản mặt song song:

V. Tán sắc ánh sáng

* Tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh sáng trắng phức tạp thành các chùm ánh sáng đơn sắc. Thông thường tán sắc ánh sáng xảy ra khi chiếu chùm sáng trắng qua lăng kính.

* Ánh sáng đơn sắc:

- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu nhất định được gọi là màu đơn sắc. Mỗi màu đơn sắc trong mỗi môi trường (rắn, lỏng, khí, chân không) có một bước sóng xác định.

- Khi truyền qua các môi trường trong suốt khác nhau, tần số của ánh sáng không thay đổi, nhưng vận tốc của ánh sáng thay đổi kéo theo bước sóng cũng thay đổi.

* Ánh sáng trắng: 

- Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

- Chiết suất của các chất trong suốt biến thiên theo màu sắc ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím.

- Dải có màu giống như cầu vồng (có có vô số màu, được chia thành 7 màu chính đó là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) được gọi là quang phổ của ánh sáng trắng.

VI. Ứng dụng của tán sắc ánh sáng

Giải thích được nhiều hiện tượng quang học xảy ra trong khí quyển, ví dụ như cầu vồng xảy ra do sự tán sắc ánh sáng.Nguyên nhân là do trước khi tới mắt ta, các tia sáng Mặt Trời đã bị khúc xạ và phản xạ qua các giọt nước

Hiện tượng tán sắc ánh sáng được dùng trong máy quang phổ để phân tích một chùm sáng đa sắc, do các vật sáng phát ra thành các thành phần đơn sắc.

Hiện tượng tán sắc ánh sáng làm cho ảnh của một vật trong ánh sáng trắng qua thấu kính không rõ nét mà bị mờ, bị nhòe, lại bị viền màu sắc (gọi là hiện tượng sắc sai).

Ngoài những màu nhìn thấy được, trên quang phổ còn rất nhiều màu

Não và mắt người có thể phân biệt nhiều màu sắc hơn màu của quang phổ. Màu tím và màu đỏ tươi chính là cách mà não bộ rút ngắn khoảng cách giữa màu đỏ và màu tím. Các màu không bão hòa, như màu cam và màu nước, cũng có thể phân biệt, cũng như màu nâu và màu đỏ nâu.

Thế nhưng, một số động vật có phạm vi nhìn thấy khác nhau, thường mở rộng ra phạm vi tia hồng ngoại (có bước sóng lớn hơn 700 nm) hoặc tia tử ngoại (có bước sóng nhỏ hơn 380 nm). Ví dụ, ong có thể nhìn thấy ánh sáng của tia tử ngoại, được sử dụng bởi những bông hoa để thu hút thụ phấn. Chim cũng có thể nhìn thấy ánh sáng tia tử ngoại và có những dấu hiệu có thể nhìn thấy dưới ánh sáng của tia cực tím. Ở người, sự khác biệt giữa màu đỏ và màu tím là mắt có thể nhìn thấy rõ nhất.

Hầu hết các động vật có thể nhìn thấy tia tử ngoại và không thể nhìn thấy tia hồng ngoại.