Thí nghiệm hai khe
Bất chấp sự thành công của lí thuyết tiểu thể của Isaac Newton về ánh sáng, lí thuyết sóng kình địch vẫn được một số người ủng hộ và, vào đầu thế kỉ 19, nhà khoa học Anh Thomas Young có vẻ đã đánh đổ Newton với một thí nghiệm mà các học sinh trung học vẫn lặp lại cho đến ngày nay.
Thí nghiệm của Yong cho chiếu ánh sáng Mặt Trời qua một rào chắn chứa hai khe hẹp và rọi lên một màn ảnh. Một khi đi qua hai khe, ánh sáng tạo ra hai hệ vân nhiễu xạ phân tán, chúng bắt đầu chồng chất và giao thoa với nhau. Ở chỗ hõm sóng này trùng với đỉnh sóng kia, nó làm cho chúng triệt tiêu, cho nên khi ánh sáng cuối cùng đi tới màn ảnh, các sóng triệt tiêu để lại những sọc tối gọi là “vân giao thoa”. Vì chỉ có sóng mới có thể giao thoa theo kiểu này, nên Young kết luận rằng ánh sáng phải được làm bằng sóng. Bằng cách nghiên cứu những màu sắc khác nhau trong ánh sáng Mặt Trời tạo ra những hệ vân khác nhau, ông còn có thể ước tính bước sóng của của màu sắc khác nhau đó.
Thí nghiệm Michelson-Morley
Bằng chứng của Thomas Young về bản chất sóng của ánh sáng gợi ý rằng môi trường truyền sáng hay aether mà Huygens đề xuất cũng phải có thật, nhưng các nhà khoa học thế kỉ 19 vật vã chẳng phát hiện nó. Năm 1887, các nhà vật lí Mĩ Albert Michelson và Edward Morley đã giải quyết câu hỏi đó bằng một thí nghiệm tài tình và hết sức nhạy.
Lí thuyết cho rằng aether đứng yên trong không gian, cho nên chuyển động của Trái Đất sẽ làm cho tốc độ ánh sáng theo chiều chuyển động có vẻ nhanh hơn so với chiều vuông góc. Michelson và Morley đã chế tạo một dụng cụ gọi là giao thoa kế để gửi các chùm ánh sáng từ một nguồn phát đi theo hai lộ trình vuông góc trước khi phản xạ và kết hợp trở lại. Nếu tốc độ ánh sáng biến thiên giữa hai lộ trình, thì các sóng thu được sẽ “lệch pha” với nhau, tạo ra một hệ vân giao thoa dịch chuyển theo thời gian. Nhưng khi họ càng cố gắng, Michelson và Morley tìm thấy tốc độ ánh sáng là như nhau theo mọi hướng. Aether không hề tồn tại, vậy làm thế nào ánh sáng có thể là sóng kia chứ?
Vật lí Lượng tử Tốc hành | Gemma Lavender
Phần tiếp theo >>
