0.00 ₫(0 items)

    Table of Contents

    Phải chăng Einstein đã sai hoàn toàn về tốc độ ánh sáng?

    Đầu thế kỷ 20, thiên tài vật lý học Albert Einstein đã công bố một lý thuyết mang tính đột phá: “Thuyết tương đối”. Học thuyết của ông đã làm nên một cuộc cách mạng về sự hiểu biết không – thời gian, cũng như các hiện tượng liên quan vượt xa khỏi ý tưởng và những quan sát trực giác.

    Về cơ bản, Thuyết tương đối được xây dựng trên nền tảng rằng tốc độ ánh sáng luôn không đổi. Giả định này cũng là cơ sở để các chuyên gia xây dựng rất nhiều học thuyết vật lý hiện đại, như tính toán độ tuổi của vũ trụ.

    Phải chăng Einstein đã sai hoàn toàn về tốc độ ánh sáng? - Ảnh 1.

    Tốc độ ánh sáng luôn không đổi?

    Tuy nhiên, các chuyên gia mới đây đang cho rằng tốc độ ánh sáng không phải là hằng số như Einstein đã nghĩ. 

    Phải chăng Einstein đã sai hoàn toàn về tốc độ ánh sáng? - Ảnh 2.

    Để giải đáp, các chuyên gia đặt ra giả thuyết rằng tốc độ ánh sáng đã có biến động vào thuở ban đầu, di chuyển nhanh hơn ở một số khu vực.

    Và nay các chuyên gia đã sẵn sàng để kiểm nghiệm giả thuyết này. Giáo sư Maguejo cùng tiến sĩ Niayesh Afshordi từ Viện Perimeter (Canada) đã sử dụng một mô hình tính toán. “Lý thuyết từ năm 1990 nay đã đến thời điểm chín muồi để kiểm nghiệm” – Magueijo cho biết. 

    Ông chia sẻ: “Nếu các quan sát trong tương lai chứng minh số liệu của chúng tôi là đúng, lý thuyết của Einstein sẽ cần phải thay đổi. Đồng thời, nó cũng chứng minh rằng những gì chúng ta nghĩ là quy luật bất biến thực ra không phải như thế”. 

    Maguejo dự đoán rằng tốc độ ánh sáng ở thời kỳ đầu nhanh hơn hiện tại rất nhiều, sau đó mới chậm dần lại.

    Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Physical Review D.

    Nguồn: Daily Mail

    Di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng?

    Cả hai phi hành gia đều kết luận rằng tàu người kia ngắn hơn và thời gian của người kia chạy chậm hơn

    _________________

    Di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng? Và chuyện chiếc xe di chuyển với tốc độ ánh sáng, bật đèn lên thì chuyện gì sẽ xảy ra?

    _________________

    Trong video này:

    1. Mình sẽ nhìn lại công thức cộng vận tốc được giới thiệu trong sách giáo khoa Vật Lý lớp 10 và những hiểu lầm trong việc có thể dùng nó để di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng. 

    2. Ngoài ra mình cũng trả lời câu hỏi “một chiếc xe đang di chuyển với vận tốc ánh sáng và bật đèn xe lên thì phải chăng đèn xe sẽ di chuyển gấp 2 lần vận tốc ánh sáng?”. Do bản thân đèn xe đã di chuyển với tốc độ ánh sáng, cộng thêm vận tốc của xe nữa nên thành ra nó sẽ di chuyển với 2 lần vận tốc ánh sáng, liệu như vậy có đúng không?

    3. Và câu hỏi cuối cùng: tại sao tốc độ ánh sáng lại là con số 299,792,458 m/s, tại sao nó không phải là con số khác, như là 200 m/s, 69696969 m/s?

    _________________

    Animation by:  Q.P

    _________________

    Nguồn tham khảo:

    -Tốc độ ánh sáng:

    -Lịch sử của sự khám phá ra tốc độ ánh sáng:

    -Tốc độ ánh sáng là như nhau dưới mọi góc nhìn:

    -Cộng vận tốc một cách tương đối: 

    http://www.emc2-explained.info/Time-Dilation/#.W7N4bmgzaUl

    -Một trong những bằng chứng đầu tiên công nhận thuyết tương đối:

    Nguyên lý vị nhân:

    Thuyết đa vũ trụ (Multiverse):

    _________________

    Nhạc:

    -Music by BENSOUND

    Creative Commons — Attribution 3.0 Unported— CC BY 3.0 

    _________________

    Clips:

    _________________

    Cảm ơn các bạn đã xem.

    Năm Ánh Sáng và hơn thế nữa | Vũ trụ học

    [ChanhKien.org] Trong Chuyển Pháp Luân, có một đoạn trong Bài giảng thứ Năm khiến nhiều người cảm thấy rất khó hiểu:

    “có rất nhiều sinh mệnh đã thấy được tình huống này, rằng hiện nay, trong không gian vũ trụ này từ lâu đã phát sinh một vụ nổ lớn. Các nhà thiên văn học hiện nay không nhìn thấy, là vì hiện nay khi chúng ta dùng kính viễn vọng lớn nhất mà nhìn, thì quang cảnh nhìn được là những sự việc 15 vạn năm ánh sáng trước đây. Nếu muốn nhìn thấy sự biến hoá của thiên thể hiện nay, họ cần sau 15 vạn năm ánh sáng nữa mới có thể nhìn thấy được, như vậy rất là lâu.”

    Một số kẻ tự xưng là khoa học gia, hay những kẻ chuyên viết bài bôi nhọ cùng với các đặc vụ trên Internet đã dựa vào điểm này để công kích Pháp Luân Đại Pháp, nói rằng Sư phụ không hiểu gì về các đơn vị đo lường và đã nhầm lẫn giữa “năm” và “năm ánh sáng”. Một số học viên mới đắc Pháp cũng đọc “năm ánh sáng” thành “năm”. Bây giờ chúng ta sẽ cùng thảo luận về “năm ánh sáng”.

    Con người coi “năm ánh sáng” là một khái niệm về khoảng cách, cụ thể là khoảng cách mà ánh sáng đi được trong môt năm. Nhưng bản thân thuật ngữ này lại bao hàm nhiều quan niệm người thường. Thứ nhất, khoa học hiện đại coi tốc độ ánh sáng là một hằng số. Có thật là tốc độ ánh sáng không bao giờ thay đổi không? Trên thực tế người ta kết luận tốc độ ánh sáng là một hằng số vì đã căn cứ theo những quan sát trong một phạm vi rất nhỏ hẹp, nói thẳng ra nó chỉ là một giả thuyết. Con người quả thật đã tiến hành nhiều thí nghiệm nghiên cứu, nhưng trong phạm vi rất nhỏ so với cả vũ trụ này. Chúng ta có dám chắc rằng tốc độ ánh sáng ở rìa vũ trụ cũng bằng với tốc độ ánh sáng ở Trái Đất hay không? Thật ra chúng ta còn chưa đo được tốc độ ánh sáng ở rìa Dải Ngân Hà. Thuyết tương đối của Einstein được thiết lập dựa trên cơ sở rằng tốc độ ánh sáng là không đổi, và kết quả là thuyết này có rất nhiều mặt hạn chế. Nếu tốc độ ánh sáng thay đổi khi vượt ra ngoài một phạm vi nào đó, thì mọi hiểu biết của chúng ta về sự hình thành, kết cấu và phát triển của vũ trụ đều sai hết.

    Bây giờ hãy nói về khái niệm thời gian. Ai có thể định nghĩa được thời gian? Không ai có thể giải thích về nó một cách rõ ràng được. Chúng ta chỉ tự cho rằng thời gian tịnh tiến từ quá khứ đến tương lai với một tốc độ không đổi. (Xin thứ lỗi vì tôi không thể tìm được cách diễn đạt nào khác). “Thời gian trôi qua như một dòng sông! Không ngừng nghỉ bất kể ngày đêm.” Có ai ngờ rằng chính thời gian cũng có thể thay đổi cơ chứ?

    Sư phụ đã giảng tại Pháp hội miền Đông Mỹ quốc [1999]rằng: “Để tăng tốc làm việc này, phải đẩy nhanh thời gian của cả thiên thể [vũ trụ] lên, cho nên Pháp Luân lớn nhất ở nơi cao nhất vẫn đang tăng tốc xoay tròn. Thiên thể trên toàn bộ chỉnh thể là liên đới cùng nhau, cho nên thời gian trở nên càng lúc càng nhanh. Ước chừng là nhanh đến mức độ nào? Bởi vì các sinh mệnh trong các thời gian không gian khác nhau, [thời gian] nhanh chóng hơn thì tất cả mọi thứ trong không gian của sinh mệnh đó đều theo đó mà nhanh lên, sinh mệnh đó cảm giác không được sự nhanh chóng ấy. Chư vị có thể hiểu được ý tôi giảng không? Mỗi ngày vẫn là hai mươi bốn giờ, mọi người vẫn đều là đang làm các việc khác nhau, chỉnh thể thời gian của không gian này đều đã được đẩy nhanh lên rồi, nhưng đồng hồ thì vẫn chiếu theo hai mươi bốn giờ như thế mà chạy, cho nên mọi người cảm giác không được sự nhanh chóng như thế. Người ta nhìn thấy mặt trời mọc và lặn cũng vẫn đang tuần hoàn như vậy.

    Khi tất cả đều đang tăng tốc nhanh lên, tất cả đều đang nhanh lên, thì sự tân trần đại tạ của chư vị, một động tác của chư vị, một ánh mắt, một phương thức tư duy của chư vị đều đang theo đó mà nhanh lên, hoàn cảnh tồn tại vốn có của sinh mệnh các tầng thứ khác nhau cũng đang nhanh lên giống như thế, mọi thứ đều đang nhanh lên, nhưng ai cũng không cảm giác được sự nhanh chóng ấy. Thế nhanh đến mức độ nào? Ước chừng một ngày của chúng ta hôm nay chính là một giây đồng hồ. Kỳ thực nghĩ thử xem con người thật đáng thương, nhưng con người ở đây vẫn say sưa nói chuyện và làm những việc của con người, con người vẫn cảm thấy bản thân rất vĩ đại, nhân loại vẫn muốn phát triển rất cao.”

    Bây giờ hãy nói về khoảng cách. Thật ra thì sinh mệnh ở những không gian khác có thể biến lớn thu nhỏ tùy ý. Ngay cả trường không gian vật chất mà chúng ta đang cư ngụ cũng có thể thay đổi kích thước. Khi không gian này phóng to ra, chiều cao của con người, của nhà cửa và ngay cả độ dài của cây thước cũng đồng thời kéo dãn ra. Do đó chúng ta không cảm giác được sự thay đổi. Điều này nói lên rằng hết thảy kiến thức của nhân loại về vận tốc ánh sáng, thời gian và không gian đều rất nông cạn.

    Trong khi trả lời câu hỏi tại Pháp hội Thụy Sĩ [1998], Sư phụ giảng rằng: “Như chư vị đã biết, trong sách Chuyển Pháp Luân tôi có đề cập đến việc nhìn thấy một ngôi sao ở cách chúng ta 150 ngàn năm ánh sáng. Thật ra, tôi chỉ giảng ở mức độ mà khả năng của nhân loại với khoa học hiện đại có thể hiểu được mà thôi. Sự thật không phải như thế đâu. Tại sao không phải? Mọi người hãy thử nghĩ xem: Trong các không gian khác nhau có các thời gian khác nhau. Trong phạm vi của trái đất của chúng ta có một trường thời gian và hết thảy mọi thứ đều bị ước chế trong phạm vi của thời gian này. Ngay khi một vệ tinh nhân tạo bay vượt qua khỏi tầng khí quyển của chúng ta, nó sẽ tiến nhập vào một trường thời gian khác, hoàn toàn khác hẳn với trường thời gian của Trái Đất.  Cho nên khi vệ tinh nhân tạo này bay ngang qua các tinh cầu khác, các tinh cầu đó cũng có trường thời gian của chúng. Thiên thể càng to, thời gian và vận tốc trong đó càng khác biệt nhiều hơn nữa.

    Người ta cho rằng phải mất đến 150 ngàn năm ánh sáng mới nhìn thấy được những gì xảy ra trong Dải Ngân Hà. Kỳ thực, tôi nói với chư vị rằng, có thể chỉ trong hai hay ba năm thôi chư vị đã có thể thấy được rồi. Tại sao? Bởi vì vận tốc của ánh sáng cũng chịu sự ước chế của thời gian. Khi ánh sáng đi xuyên qua các trường thời gian khác nhau, vận tốc của nó, “xoẹt, xoẹt, xoẹt,” lập tức trở thành nhanh hay chậm. Khi ánh sáng truyền đến Trái Đất của chúng ta, nó phải phù hợp với trường thời gian của Trái Đất và trở nên vô cùng chậm. Dùng trường thời gian mà con người ở Trái Đất có thể nhận thức được thì không có cách nào để ước định được thời gian trong vũ trụ. Sự hiểu biết của nhân loại về chân lý, vật chất, sinh mệnh, vũ trụ, và nhiều điều [khác] –  kể cả sự phát triển của nhân loại  – đều sai hết.”  (Bản dịch không chính thức)

    Lời Sư phụ giảng là Pháp. Giả sử trong Chuyển Pháp Luân ghi rằng “các ngôi sao cách chúng ta 150 ngàn năm”, nghĩa là chúng ta chỉ có thể nhìn thấy chúng sau 150 ngàn năm. Nhưng trên thực tế, “có thể chỉ trong hai hay ba năm thôi chư vị đã có thể thấy được rồi”.

    Bởi vì nói “150 ngàn năm” là sai, nên Sư phụ không nói thế, mà trong từ điển của nhân loại, “năm ánh sáng” là cách diễn đạt khả dĩ nhất.

    Hãy nghĩ sâu thêm một chút, nếu cảnh tượng những ngôi sao bị nổ tung và tái tạo trong các không gian khác mà chúng ta nhìn thấy không phải đã xảy ra hàng tỷ năm trước, mà chỉ vừa xảy ra cách đây vài năm, điều này có ýnghĩa gì? Tại sao nhân loại lại bại hoại đến mức độ này? Tại sao Sư phụ Lý Hồng Chí lại đích thân xuống thế gian truyền Pháp? Quá trình đại trùng tổ của vũ trụ rất có thể đang ở ngay trước mắt chúng ta. Không chỉ ở ngay trước mắt, mà thật ra mọi người đều đang ở trong quá trình đó.

    Ngày nay, có nhiều nhà vật lý học đưa ra những giả thuyết về nguồn gốc của các hành tinh. Một trong số đó là “có một lỗ đen. Một ngôi sao hay là một sao lùn trắng từ một nơi xa xôi lao đến, quét ngang qua Mặt Trời, hất tung bụi ra xung quanh. Sau đó số bụi này dần dần tụ lại thành những quả cầu nhỏ rồi hình thành nên chín đại hành tinh.”

    Vậy tại sao tất cả các hành tinh đều có hình cầu mà lại không có hình lập phương hoặc hình dạng bất kỳ nào đó? Hãy từ một giác độ khác mà suy ngẫm, nếu có một miếng sắt, và trên một hạt electron của một hạt nhân nguyên tử của miếng sắt đó cũng có núi non và sông ngòi giống như Trái Đất. Những khoa học gia trong thế giới bên trong hạt electron đó cũng đưa ra một giả thuyết tương tự: “Từ phương trời xa, một hạt nhân nguyên tử bay ngang qua electron của chúng ta, do bị tác động bởi lực hấp dẫn, một số vật chất của hạt nhân bị hút bật ra và những vật chất này dần dần cấu thành 26 electron”. Cho dù vị khoa học gia tí hon này có bằng cấp và địa vị cao đến đâu đi nữa thì học thuyết của ông ta vẫn sai. Ông ấy không biết rằng ở những nơi xa xôi khác, hàng ngàn tỷ nguyên tử sắt đều có 26 electrons. Không hề có vụ va chạm nào từng xảy ra trong hàng ngàn tỷ “năm electron”.

    Tất nhiên chúng ta chỉ đưa ra thí dụ vậy thôi. Trên thực tế thì những sinh mệnh ở cảnh giới đó có trí tuệ cao hơn nhân loại rất nhiều.

    Chúng ta chỉ mới bàn về không gian vật chất nơi chúng ta đang sinh sống, và tri thức của nhân loại vẫn còn rất nhiều hạn chế. Con người đã phát triển nhiều loại học thuyết khác nhau dựa trên các giả thuyết, thêm thắt một số mô hình toán học cộng với quan điểm của những người đi trước, nhờ đó họ trở thành các chuyên gia và học giả trong lĩnh vực này, được nổi danh, có tiếng tăm. Họ lấy danh nghĩa “bài trừ mê tín, phát triển khoa học” để công kích những hiện tượng mà bản thân họ không lý giải được. Thật đáng cười!

    Tại sao điều này lại xảy ra? Bởi vì tiền đề quan trọng nhất của khoa học là thuyết vô thần. Nó không cho phép con người tin vào sự tồn tại của Thần và coi những quy luật thông thường cũng như những hiện tượng không giải thích được là “tự nhiên”. Hết thảy các học thuyết và giả thuyết của khoa học về nguồn gốc của vũ trụ và nguồn gốc của sự sống đều nhằm mục đích chứng minh rằng Thần không tồn tại. Cái quan niệm ngu xuẩn và nhiều sơ hở này đã dẫn nhân loại đến sự thoái hóa toàn diện. Vì người ta không tin con người có chủ nguyên thần, và một người chết đi cũng giống như một bóng đèn đứt bóng, nên dĩ nhiên là họ sẽ làm hại lẫn nhau để trục lợi cho bản thân và hưởng thụ những gì mình đang có. Nếu con người không tin rằng Thần đang cai quản và cân bằng mọi thứ ở thế gian, tất nhiên họ sẽ không việc ác nào mà không dám làm và ham mê những thú vui trần tục. Đại Pháp dạy chúng ta rằng nguyên thần bất diệt. Chỉ cần nghĩ sâu thêm một chút, nếu nguyên thần là bất diệt thì vấn đề tu luyện là điều tất yếu. Không có gì trên đời có thể mang đến khi sinh và mang đi khi chết. Chỉ có thành quả của tu luyện mới vĩnh viễn mang theo bên nguyên thần. Chỉ có tu luyện mới có thể đề cao tầng thứ của một cá nhân, do đó người tu luyện là người trí tuệ nhất.

    Những nguyên lý như “bất thất bất đắc”, chuyển hóa đức và nghiệp, đã lý giải rõ ràng những lời giáo huấn của các tôn giáo trong lịch sử. “Chuyển Pháp Luân”, quyển sách Đại Pháp của vũ trụ này đưa ra lời giải đáp về nguồn gốc của vạn vật, về luân lý đạo đức và về các pháp môn tu luyện của những vị Thần, cũng như về căn bản của vũ trụ và sinh mệnh. Từng chữ trong cuốn sách Đại Pháp này đều bất khả tư nghị, đột phá mọi cảnh giới. Nó huyền diệu vô biên và không aiđược phéptự ý sửa đổi dù chỉ một chút. Những câu từ mà chúng ta thấy khó hiểu và khó hình dung hoặc không phù hợp với quy tắc thông thường nhiều khi lại ẩn chứa lời giải cho những điều huyền diệu được ẩn giấu trong đó.

    Hỡi các đồng tu và các bạn, hãy trân quý Đại Pháp. Hãy biết quý trọng cơ duyên từ vạn cổ!

     

    Dịch từ http://pureinsight.org/node/1082

    Ngày đăng: 15-11-2014

    Camera ghi được ánh sáng di chuyển vận tốc gần 300.000 km/giây

    Camera đặc biệt giúp các nhà khoa học Mỹ quan sát ánh sáng di chuyển ở tốc độ 10.000 tỷ khung hình/giây giống như trong cảnh quay chậm.

    Xem ánh sáng di chuyển dưới góc quay 10.000 tỷ khung hình/giây

    Ánh sáng di chuyển qua chai sữa được ghi hình ở tốc độ 100 tỷ khung hình/giây. Video: CalTech.

    Các nhà nghiên cứu quang học ở Viện Công nghệ California (CalTech), Mỹ, chế tạo camera nhanh nhất thế giới để quan sát ánh sáng di chuyển với vận tốc gần 300.000 km/giây. Trong video đăng hôm 27/3 trên kênh YouTube Slow Mo Guys, nhóm nghiên cứu ghi hình một chùm laser đi qua chai sữa ở tốc độ khoảng 100 tỷ khung hình/giây.

    Hạt photon bắn vụt qua sữa dưới dạng vệt mờ màu xanh dương khi chùm laser di chuyển từ trái sang phải màn hình. Phân tử sữa giúp phân tán photon trong chùm laser, tương tự cách những đám mây bụi vũ trụ phân tán ánh sáng từ ngôi sao. Theo Peng Wang, nghiên cứu sinh ở CalTech, ánh sáng đi qua chai trong 2.000 pico giây, hay 0,000000002 giây.

    Ở thí nghiệm thứ hai, Peng Wang dùng hộp chứa đặc biệt với các mảnh gương để phản chiếu chùm sáng đi vào và quay với tốc độ 10.000 tỷ khung hình/giây.

    Camera ghi được ánh sáng di chuyển vận tốc gần 300.000 km/giây

     Camera ghi hình ánh sáng ở tốc độ 10.000 tỷ khung hình/giây trong thí nghiệm thứ hai. Video: CalTech.

    Mang tên T-CUP, chiếc camera được đề cập lần đầu tiên trong báo cáo xuất bản vào tháng 10/2018 trên tạp chí Light: Science and Applications, có thể chụp ảnh ánh sáng ở tốc độ lên tới 10.000 tỷ khung hình/giây. Các nhà nghiên cứu phát triển T-CUP nhằm quay những xung laser cực ngắn tới mức chi tiết.

    Trong khi camera ở điện thoại chụp ảnh hai chiều, T-CUP là streak camera (hệ thống camera với hàng trăm cảm biến ánh sáng có tốc độ màn chập cực nhanh) chuyên chụp ảnh một chiều. Không giống các mẫu streak camera trước đây tạo ra ảnh tổng hợp của ánh sáng bằng cách ghi hình những lát cắt ngang khác nhau của tia laser, T-CUP có thể chụp xung laser hoàn chỉnh trong một khung hình. Thiết bị làm chùm laser đi chệch tới hai camera chụp hình cùng lúc, sau đó sử dụng chương trình vi tính để tổng hợp hai ảnh.

    An Khang (Theo Live Science)

    Tại sao chúng ta không thể đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng?

    Hiện tại thì chưa có công nghệ để tạo ra phương tiện vượt qua tốc độ ánh sáng bởi vì chúng ta vẫn chưa có cách đột phá nào thoát khỏi phương trình của Einstein E=mc^2.

    Hình minh họa

    Hình minh họa

    Một vật thể tồn tại sẽ tương quan qua lại giữa 3 đại lượng: năng lượng, tốc độ và khối lượng. Động lượng của vật có khối lượng tăng theo vận tốc, vật có vận tốc ánh sáng sẽ có khối lượng vô cùng lớn (một con tàu vũ trụ muốn đạt được tốc độ ánh sáng phải to bằng 1 nửa trái đất, và như thế thì không có khả năng chế tạo). Để gia tăng vận tốc cho 1 vật có khối lượng đạt vận tốc ánh sáng, hoặc là gia tốc hữu hạn trong thời gian vô hạn, hoặc gia tốc vô hạn trong thời gian hữu hạn. Cả 2 cách này đều cần 1 nguồn năng lượng vô hạn mà chúng ta chưa có cách nào làm được.

    Chỉ có hạt không có khối lượng mới đạt được vận tốc ánh sáng (photon), những vật có khối lượng chỉ có thể đạt gần bằng vận tốc ánh sáng.

    Tốc độ ánh sáng – Wikipedia tiếng Việt

    Tốc độ ánh sáng (một cách tổng quát hơn, tốc độ lan truyền của bức xạ điện từ) trong chân không, ký hiệu là c, là một hằng số vật lý cơ bản quan trọng trong nhiều lĩnh vực vật lý. Nó có giá trị chính xác bằng 299.792.458 mét trên giây, bởi vì đơn vị độ dài mét được định nghĩa lại dựa theo hằng số này và giây tiêu chuẩn.[1] Theo thuyết tương đối hẹp, c là tốc độ cực đại mà mọi năng lượng, vật chất, và thông tin trong vũ trụ có thể đạt được. Nó là tốc độ cho mọi hạt phi khối lượng[Ct 1] liên kết với các trường vật lý (bao gồm bức xạ điện từ như photon ánh sáng) lan truyền trong chân không. Nó cũng là tốc độ truyền của hấp dẫn (như sóng hấp dẫn) được tiên đoán bởi các lý thuyết hiện tại. Những hạt và sóng truyền với vận tốc c không kể chuyển động của nguồn hay của hệ quy chiếu quán tính của người quan sát. Trong thuyết tương đối, c có liên hệ với không gian và thời gian, và do vậy nó xuất hiện trong phương trình nổi tiếng sự tương đương khối lượng-năng lượng E = mc2.[2]

    Vận tốc của ánh sáng khi nó lan truyền qua vật liệu trong suốt, như thủy tinh hoặc không khí, nhỏ hơn c. Tỉ số giữa c và vận tốc v của ánh sáng truyền qua vận liệu gọi là chỉ số chiết suất n của vật liệu (n = c / v). Ví dụ, đối với ánh sáng khả kiến chiết suất của thủy tinh có giá trị khoảng 1,5, có nghĩa là ánh sáng truyền qua thủy tinh với vận tốc c / 1,5 ≈ &0000000200000000.000000200000 km/s; chiết suất của không khí cho ánh sáng khả kiến bằng 1,0003, do vậy tốc độ trong không khí của ánh sáng chậm hơn &0000000000090000.00000090 km/s so với c.

    Trong thực hành hàng ngày, ánh sáng có thể coi là lan truyền “tức thì”, nhưng đối với khoảng cách lớn và phép đo rất nhạy sự hữu hạn của tốc độ ánh sáng có thể nhận biết được. Ví dụ, trong các video về những cơn bão có tia sét trong khí quyển Trái Đất chụp từ Trạm vũ trụ Quốc tế ISS, hình ảnh tia sáng chạy dài từ ánh chớp có thể nhận thấy được, và cho phép các nhà khoa học ước lượng tốc độ ánh sáng bằng cách phân tích các khung hình về vị trí của đầu sóng (wavefront) tia sáng. Điều này không hề ngạc nhiên, do thời gian ánh sáng đi một vòng quanh chu vi Trái Đất vào cỡ 140 milli giây. Hiện tượng thời gian trễ này cũng chính là nguyên nhân trong cộng hưởng Schumann. Trong liên lạc truyền tín hiệu thông tin đến các tàu không gian, thời gian mất khoảng từ vài phút đến hàng giờ cho tín hiệu đến được Trái Đất và ngược lại. Ánh sáng phát ra từ những ngôi sao đến được chúng ta mất thời gian nhiều năm, cho phép các nhà thiên văn nghiên cứu được lịch sử của vũ trụ bằng cách quan sát những thiên thể ở rất xa. Tốc độ hữu hạn của ánh sáng cũng đặt ra giới hạn lý thuyết cho tốc độ tính toán của máy tính, do thông tin dưới dạng bit truyền bằng tín hiệu điện trong máy tính giữa các bộ vi xử lý. Cuối cùng, tốc độ ánh sáng có thể được kết hợp với thời gian chuyến bay (time of flight) nhằm đo lường các khoảng cách lớn với độ chính xác cao.

    Ole Rømer là người đầu tiên chứng tỏ ánh sáng truyền với tốc độ hữu hạn vào năm 1676 (trái ngược với suy nghĩ tốc độ tức thì vào thời đó) khi ông nghiên cứu chuyển động biểu kiến của vệ tinh Io của Sao Mộc. Năm 1865, James Clerk Maxwell dựa trên lý thuyết điện từ của mình chứng tỏ được ánh sáng là một dạng sóng điện từ, do hằng số c xuất hiện trong các phương trình truyền sóng của ông.[3] Năm 1905, Albert Einstein nêu ra tiên đề rằng tốc độ ánh sáng trong chân không đối với mọi hệ quy chiếu quán tính là không đổi và độc lập với chuyển động của nguồn sáng,[4] và cùng với một tiên đề và các định luật khác ông đã xây dựng lên thuyết tương đối hẹp và chứng minh rằng hằng số c còn có liên hệ bản chất sâu xa ngoài khái niệm tốc độ ánh sáng và sóng điện từ. Sau nhiều thập kỷ đo lường chính xác, năm 1975 tốc độ ánh sáng trong chân không được định nghĩa lại bằng &0000000299792458.000000299792458 m/s với sai số 4 phần tỷ. năm 1983, đơn vị đo mét được định nghĩa lại trong hệ SI bằng khoảng cách ánh sáng truyền trong chân không trong thời gian bằng 1/299.792.458 của một giây. Kết quả là, giá trị số của c trong đơn vị mét trên giây được định nghĩa cố định và chính xác.[5]

    Giá trị số, ký hiệu, và đơn vị[sửa | sửa mã nguồn]

    Tốc độ ánh sáng trong chân không ký hiệu là c. Ký hiệu c bắt nguồn từ chữ “constant” (hằng số) trong hệ thống đơn vị đo vật lý, và c cũng bắt nguồn từ chữ Latin “celeritas”, có nghĩa là “nhanh nhẹn” hay “tốc độ”. (Chữ C hoa trong đơn vị SI ký hiệu cho đơn vị coulomb của điện tích.) Ban đầu, ký hiệu V được dùng cho tốc độ ánh sáng, do James Clerk Maxwell sử dụng năm 1865. Năm 1856, Wilhelm Eduard Weber và Rudolf Kohlrausch đã sử dụng c cho một hằng số khác mà sau này được chỉ ra nó bằng √2 lần tốc độ ánh sáng trong chân không. Năm 1894, Paul Drude định nghĩa lại c theo cách sử dụng hiện đại. Einstein ban đầu cũng sử dụng V trong bài báo về thuyết tương đối hẹp năm 1905, nhưng vào năm 1907 ông chuyển sang sử dụng c, và bắt đầu từ đó nó trở thành một ký hiệu tiêu chuẩn cho tốc độ ánh sáng.[6][7]

    Đôi khi c được sử dụng cho tốc độ sóng trong môi trường vật liệu bất kỳ, và c0 là ký hiệu cho tốc độ ánh sáng trong chân không.[8] Ký hiệu với chỉ số dưới, như được sử dụng trong các văn bản chính của hệ SI,[5] có cùng dạng như đối với các hằng số liên hệ với nó: bao gồm μ0 cho hằng số từ môi hoặc hằng số từ, ε0 cho hằng số điện môi hoặc hằng số điện, và Z0 cho trở kháng chân không. Bài viết này sử dụng c cho cả tốc độ ánh sáng trong chân không.

    Trong hệ SI, mét được định nghĩa là khoảng cách ánh sáng lan truyền trong chân không với thời gian bằng 1/&0000000299792458.000000299792458 của một giây. Định nghĩa này cố định giá trị của tốc độ ánh sáng trong chân không chính xác bằng &0000000299792458.000000299792458 m/s.[9][10][11]
    Là một hằng số vật lý có thứ nguyên, giá trị số của c có thể khác nhau trong một vài hệ đơn vị.[Ct 2]
    Trong những ngành của vật lý mà c xuất hiện, như trong thuyết tương đối, các nhà vật lý thường sử dụng hệ đo đơn vị tự nhiên hoặc hệ đơn vị hình học mà c = 1.[13][14] Và khi sử dụng những hệ đo này, c không còn xuất hiện trong các phương trình vật lý nữa do giá trị của nó bằng 1 không ảnh hưởng đến kết quả các đại lượng khác.

    Tốc độ ánh sáng lan truyền trong chân không độc lập với cả chuyển động của nguồn sóng cũng như đối với hệ quy chiếu quán tính của người quan sát.[Ct 3] Tính bất biến của tốc độ ánh sáng do Einstein nêu thành tiên đề trong bài báo về thuyết tương đối hẹp năm 1905,[4] sau khi thôi thúc bởi lý thuyết điện từ cổ điển Maxwell và không có chứng cứ thực nghiệm nào cho ête siêu sáng tồn tại;[15] và sự bất biến này đã được nhiều thí nghiệm xác nhận. Các nhà vật lý hiện nay chỉ có thể xác nhận bằng thực nghiệm về tốc độ của ánh sáng theo phương pháp trên hai đường truyền (two-way speed of light) (ví dụ, từ nguồn đến gương phản xạ và quay trở lại) là độc lập với hệ quy chiếu, bởi vì không thể đo được tốc độ ánh sáng trên một đường truyền (one-way speed of light) (ví dụ, từ một nguồn ở rất xa) mà bỏ qua một số quy ước về tính đồng bộ hóa giữa đồng hồ ở nguồn phát và đồng hồ ở máy thu. Tuy nhiên, bằng cách chấp nhận phương pháp đồng bộ hóa Einstein cho các đồng hồ, tốc độ ánh sáng truyền trong thí nghiệm một đường được các nhà vật lý đặt bằng tốc độ ánh sáng truyền trong thí nghiệm hai đường.[16][17] Thuyết tương đối hẹp khám phá ra những hệ quả kỳ lạ dựa trên tiên đề bất biến của c và tiên đề về các định luật vật lý là như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính.[18][19] Một hệ quả c là tốc độ của mọi hạt phi khối lượng và sóng bao gồm ánh sáng chuyển động trong chân không.

    γ bắt đầu tại giá trị 1 khi v bằng 0 và gần như không đổi với v nhỏ, sau đó nó nhanh chóng chuyển thành đường cong thẳng lên và dần dần tiệm cận thẳng đứng, phân kỳ thành giá trị dương vô hạn khi v gần bằng c.

    Hệ số Lorentz γ như là hàm của vận tốc. Nó bắt đầu bằng 1 và tiệm cận đến giá trị vô hạn khi v tiếp cận đến c.

    Thuyết tương đối hẹp có nhiều hệ quả phản trực giác và những kết quả này đã được xác nhận bằng thực nghiệm.[20] Bao gồm nguyên lý tương đương khối lượng – năng lượng (E = mc2), sự co độ dài (các vật chuyển động nhìn ngắn đi),[Ct 4] và sự giãn thời gian (các đồng hồ chuyển động chạy chậm hơn). Thừa số γ đặc trưng cho độ dài co bao nhiêu và thời gian giãn bao nhiêu gọi là hệ số Lorentz và cho bởi công thức γ = (1 − v2/c2)−1/2, trong đó v vận tốc của vật. Sự khác nhau giữa γ và 1 bỏ qua được khi tốc độ của vật nhỏ hơn c rất nhiều, như các vận tốc trong đời sống hàng ngày—hay trong thuyết tương đối hẹp nó được xấp xỉ thành nguyên lý tương đối Galileo— nhưng hệ số sẽ tăng lên khi tốc độ tương đối tính và tiến tới giá trị vô hạn khi v tiếp cận đến c.

    Những kết quả này trong thuyết tương đối hẹp có thể tổng hợp lại khi coi không gian và thời gian thành một cấu trúc thống nhất gọi là không thời gian (với c liên hệ giữa các đơn vị không gian và thời gian), và đòi hỏi các lý thuyết vật lý phải thỏa mãn một đối xứng đặc biệt gọi là bất biến Lorentz, mà trong các công thức của những lý thuyết này chứa hằng số c.[23] Bất biến Lorentz là một giả thuyết phổ quát trong các lý thuyết vật lý hiện đại, như điện động lực học lượng tử, sắc động lực học lượng tử, Mô hình chuẩn của vật lý hạt, thuyết tương đối tổng quát cũng như mô hình Vụ Nổ Lớn. Như thế tham số c là phổ biến trong vật lý hiện đại, xuất hiện trong nhiều phương trình không liên quan đến ánh sáng. Ví dụ, trong thuyết tương đối rộng tiên đoán c cũng là vận tốc lan truyền của trường hấp dẫn hay sóng hấp dẫn.[24][25] Trong những hệ quy chiếu phi quán tính (không thời gian cong trong thuyết tương đối tổng quát và trong hệ quy chiếu chuyển động gia tốc), tốc độ cục bộ của ánh sáng là hằng số và bằng c, nhưng tốc độ ánh sáng dọc một quỹ đạo có độ dài hữu hạn có thể khác c, phụ thuộc vào khoảng cách và thời gian được định nghĩa như thế nào.[26]

    Nói chung các nhà vật lý thường giả sử những hằng số cơ bản như c có cùng một giá trị trong nhiều vùng không thời gian, có nghĩa là chúng không phụ thuộc vào vị trí cũng như không biến đổi theo thời gian. Tuy nhiên, có một số tác giả đã đề xuất lý thuyết rằng tốc độ ánh sáng có thể thay đổi theo thời gian.[27][28] Chưa có bằng chứng thực nghiệm được chấp thuận rộng rãi cho sự biến đổi của các hằng số, nhưng nó vẫn là một chủ đề được tiếp tục nghiên cứu.[29][30]

    Các nhà vật lý cũng đồng thuận giả sử tốc độ của ánh sáng là đẳng hướng, có nghĩa nó có cùng một giá trị trong những hướng mà nó được đo. Quan sát bức xạ từ các mức năng lượng hạt nhân như là hàm của hạt nhân phát xạ theo hướng riêng trong từ trường (như thí nghiệm Hughes–Drever), và các máy cộng hưởng quang học (như bộ cộng hưởng trong các thí nghiệm kiểu thí nghiệm Michelson-Morley) đã đặt ra giới hạn chặt cho khả năng phi đẳng hướng trên thí nghiệm hai đường truyền.[31][32]

    Giới hạn trên của tốc độ[sửa | sửa mã nguồn]

    Theo thuyết tương đối hẹp, năng lượng của một vật với có khối lượng nghỉ m và vận tốc v tính theo công thức E = γmc2, với γ là hệ số Lorentz xác định ở trên. Khi v bằng 0, γ bằng 1, và xuất hiện công thức nổi tiếng E = mc2 cho sự tương đương khối lượng – năng lượng. Thừa số γ tiếp cận giá trị vô hạn khi v gần bằng c, và do đó cần một năng lượng vô hạn để gia tốc một vật có khối lượng đến vận tốc của ánh sáng. Tốc độ ánh sáng là giới hạn trên cho tốc độ của mọi vật có khối lượng nghỉ dương. Điều này đã được xác nhận bằng thực nghiệm trong nhiều thí nghiệm về năng lượng và động lượng tương đối tính.[33]

    Ba cặp tọa độ có gốc tại cùng sự kiện A; trong hệ quy chiếu xanh lục, trụ x nằm ngang và trục ct thẳng đứng; trong hệ quy chiếu màu đỏ, trục x′ hơi xiên lên trên, và trục ct′ hơi xiên về bên phải, so với trục xanh lục; trong hệ quy chiếu xanh da trời, trục x′′ hơi xiên xuống dưới, và trục ct′′ hơi xiên về bên trái so với trục xanh lục. Sự kiện B trên trục x xanh lục, phía trái sự kiện A, có giá trị ct bằng 0, giá trị ct′ dương, và ct′′ giá trị âm.

    Sự kiện A xảy ra trước sự kiện B trong hệ quy chiếu màu đỏ, và xảy ra đồng thời với B trong hệ quy chiếu màu lục, và xảy ra sau sự kiện B trong hệ quy chiếu xanh da trời. (lưu ý, A không là nguyên nhân cũng như hệ quả của B)

    Tổng quát hơn, thông tin hay năng lượng không thể truyền nhanh hơn ánh sáng. Một ví dụ cho hệ quả phản trực giác này trong thuyết tương đối hẹp đó là tính tương đối của sự đồng thời. Nếu khoảng không gian giữa hai sự kiện A và B lớn hơn khoảng bằng thời gian giữa chúng nhân với tốc độ ánh sáng c thì có những hệ quy chiếu trong đó A xảy ra trước B, trong hệ khác thì B xảy ra trước A, và có những hệ thì chúng xảy ra đồng thời. Hệ quả là, nếu có thứ chuyển động nhanh hơn c trong một hệ quy chiếu quán tính, nó có thể chuyển động quay ngược thời gian đối với một hệ quy chiếu quán tính khác, và tính nhân quả sẽ bị vi phạm.[Ct 5][35] Trong hệ quy chiếu này, một “hiệu ứng” có thể được quan sát trước cả “nguyên nhân” của nó. Sự vi phạm nguyên lý nhân quả chưa bao giờ được quan sát,[17] và có thể dẫn đến những nghịch lý như phản điện thoại tachyon (tachyonic antitelephone).[36]

    Quan sát và thí nghiệm về chuyển động nhanh hơn ánh sáng[sửa | sửa mã nguồn]

    Có những tình huống dường như vật chất, năng lượng, hoặc thông tin truyền với vận tốc nhanh hơn tốc độ ánh sáng c, nhưng thực chất không phải vậy. Ví dụ, như được thảo luận trong phần sự lan truyền của ánh sáng trong môi trường ở dưới, nhiều vận tốc sóng có thể vượt c. Cụ thể, vận tốc pha của tia X truyền qua hầu hết thủy tinh có thể vượt c,[37] nhưng sóng này không chứa một thông tin vật lý gì.[38]

    Nếu một chùm laser quét nhanh qua một vật ở xa, điểm sáng có thể chạy nhanh hơn c, mặc dù chuyển động ban đầu của điểm bị trễ bởi vì thời gian ánh sáng truyền đến vật ở xa này luôn bằng  c (trong chân không). Tuy nhiên, chỉ có thực thể vật lý đang chuyển động là tia laser và nó phát ra ánh sáng truyền với vận tốc c từ laser đến nhiều vị trí của điểm. Tương tụ, bóng của hình chiếu lên một thể ở xa có thể nghĩ là chuyển động nhanh hơn ánh sáng, sau một thời gian trễ.[39] Trong tất cả các trường hợp bao gồm vật chất, năng lượng, hoặc thông tin không có cái nào chuyển động nhanh hơn ánh sáng.[40]

    Tốc độ thay đổi khoảng cách giữa hai vật trong cùng một hệ quy chiếu mà chúng đang chuyển động có giá trị có thể vượt c. Tuy nhiên, tốc độ này không thể hiện tốc độ của từng vật đo bởi một hệ quy chiếu quán tính.[40]

    Những hiệu ứng lượng tử mà thông tin hiện lên dường như truyền tức thì nhanh hơn c, như nghịch lý EPR. Trong thí nghiệm tưởng tượng này bao gồm trạng thái lượng tử của hai hạt bị vướng víu với nhau. Cho tận đến khi các hạt được quan sát (hay đo), cả hai tồn tại trong trạng thái chồng chập của hai trạng thái lượng tử. Nếu hai hạt này nằm cách xa nhau và khi một trạng thái lượng tử của một hạt được quan sát, trạng thái lượng tử của hạt kia ngay lập tức được xác định (hay là thông tin có thể truyền từ hạt này sang hạt kia nhanh hơn tốc độ ánh sáng). Tuy nhiên, chúng ta không thể kiểm soát (hay biết trước được) hạt thứ nhất có trạng thái lượng tử nào trước khi đo nó, và do vậy thông tin không thể được truyền đi theo nghĩa thông thường này.[40][41]

    Một hiệu ứng lượng tử khác tiên đoán sự xuất hiện nhanh hơn tốc độ ánh sáng gọi là hiệu ứng Hartman; dưới những điều kiện xác định thời gian cần thiết cho một hạt ảo thực hiện chui hầm đi qua một hàng rào là hằng số, không kể chiều dày của hàng rào là bao nhiêu.[42][43] Điều này dẫn tới một hạt ảo có thể băng qua một khoảng cách lớn với tốc độ nhanh hơn ánh sáng. Tuy nhiên, không một thông tin nào có thể gửi nhờ sử dụng hiệu ứng này.[44]

    Có những chuyển động siêu sáng khi quan sát các thiên thể trên bầu trời,[45] như các tia tương đối tính phát ra từ các thiên hà vô tuyến hoặc từ quasar. Tuy nhiên, những tia này không chuyển động với vận tốc vượt tốc độ ánh sáng: đây chỉ là hiệu ứng hình chiếu của chuyển động siêu sáng do một vật (hạt) chuyển động với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng và tới Trái Đất hợp với góc nhỏ của hướng nhìn: do ánh sáng phát ra lúc chùm tia (hạt) ở vị trí xa hơn sẽ mất thời gian lâu hơn để đến được Trái Đất, khoảng thời gian giữa hai lần quan sát kế tiếp sẽ tương ứng với một khoảng thời gian lớn hơn giữa các khoảnh khắc tia sáng phát ra.[46]

    Trong mô hình về vũ trụ đang giãn nở, thiên hà càng ở xa thì có vận tốc lùi ra xa càng lớn. Sự lùi xa này không phải là do chuyển động của thiên hà trong không gian, mà thực chất là sự giãn nở của chính không gian.[40] Ví dụ, thiên hà xa Trái Đất chuyển động lùi ra xa với vận tốc tỷ lệ với khoảng cách của nó. Vượt ra ngoài biên giới gọi là mặt cầu Hubble, vận tốc của các thiên hà sẽ vượt tốc độ ánh sáng khi khoảng cách của chúng đến Trái Đất rất lớn.[47]

    Tháng 9 năm 2011, các nhà vật lý làm việc tại thí nghiệm OPERA công bố kết quả cho thấy chùm hạt neutrino chuyển động từ CERN (ở Genève, Thụy Sĩ) đến phòng thí nghiệm Gran Sasso (LNGS, Italia) với vận tốc nhanh hơn tốc độ ánh sáng.[48] Kết quả của họ, được một số người coi là “dị thường neutrino chuyển động siêu sáng”, sau đó được chính phát ngôn viên thí nghiệm OPERA xác nhận là đã có những sai số trong thí nghiệm, với một số sợi quang học bị hỏng làm ảnh hưởng đến kết quả đo.[49]

    Vật lý cổ điển miêu tả ánh sáng là một loại bức xạ điện từ. Những tính chất cổ điển của trường điện từ được miêu tả bởi phương trình Maxwell, tiên đoán tốc độ truyền sóng điện từ c (như ánh sáng) trong chân không có liên hệ với hằng số điện môi ε0 và hằng số từ môi μ0 bằng phương trình c = 1/√ε0μ0.[50] Trong cơ học lượng tử, trường điện từ được miêu tả bằng lý thuyết điện động lực học lượng tử (QED). Theo lý thuyết này, ánh sáng được miêu tả là trạng thái kích thích cơ bản (hay lượng tử) của trường điện từ, gọi là photon. Photon là những hạt phi khối lượng và do vậy theo thuyết tương đối hẹp, chúng chuyển động với vận tốc ánh sáng trong chân không.

    Một số lý thuyết mở rộng QED trong đó photon có khối lượng cũng đã được xem xét. Trong lý thuyết này, vận tốc của nó phụ thuộc vào tần số của nó, và bất biến tốc độ c của thuyết tương đối hẹp có thể là giới hạn trên của tốc độ ánh sáng trong chân không.[26] Chưa một hiệu ứng biến đổi của tốc độ ánh sáng phụ thuộc tần số được xác nhận trong những thí nghiệm phức tạp,[51][52][53] đặt ra giới hạn chặt chẽ cho khối lượng của photon. Giới hạn này phụ thuộc vào từng mô hình lý thuyết: nếu một photon có khối lượng như miêu tả trong thuyết của Proca,[54] giới hạn trên về thực nghiệm cho khối lượng của photon là 10−57 gram;[55] còn nếu khối lượng của photon có được từ cơ chế Higgs, giới hạn khối lượng của nó nhỏ hơn, m ≤ 10−14 eV/c2 [54] (gần bằng 2 × 10−47 g).

    Một lý do khác cho tốc độ ánh sáng thay đổi theo tần số có thể là sự mất hiệu lực của thuyết tương đối hẹp khi áp dụng cho những hệ vật lý vi mô, như được tiên đoán bởi một số lý thuyết về hấp dẫn lượng tử. Năm 2009, khi quan sát phổ từ chớp tia gamma GRB 090510, các nhà thiên văn đã không tìm thấy một sự khác biệt nào giữa tốc độ của các photon có năng lượng khác nhau, và xác nhận bất biến Lorentz đúng ít nhất đến cấp độ dài Planck (lP = √ħ’G/c3 ≈ &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1.0000001.6163×10−35 m) chia cho 1,2.[56]

    Trong môi trường[sửa | sửa mã nguồn]

    Trong môi trường, ánh sáng thường không lan truyền với tốc độ bằng c; hơn nữa những ánh sáng có bước sóng khác nhau sẽ lan truyền với tốc độ khác nhau. Đối với sóng phẳng (sóng lấp đầy trong không gian, chỉ với một tần số), vận tốc dịch chuyển của điểm có pha dao động không đổi trong không gian theo hướng cho trước gọi là vận tốc pha vp. Một tín hiệu vật lý thực với độ mở hữu hạn (xung ánh sáng) có các phần truyền với vận tốc khác nhau. Phần lớn nhất của xung (biên độ sóng) lan truyền với vận tốc nhóm vg, và phần sớm nhất lan truyền với vận tốc đầu sóng  vf.

    Một xung sóng lan truyền từ trái sang phải. Có ba điểm đánh dấu: điểm lam tại nốt sóng mang, điểm lục tại biên độ sóng, và điểm đỏ dẫn đầu xung.

    Điểm màu xanh lam lan truyền với vận tốc của gợn sóng, vận tốc pha; điểm xanh lục di chuyển với vận tốc của biên độ, vận tốc nhóm; và điểm đỏ di chuyển dẫn đầu xung, vận tốc đầu sóng

    Vận tốc pha có vai trò quan trọng trong cách xác định sóng ánh sáng lan truyền qua vật liệu hoặc từ môi trường này sang môi trường khác. Nó thường được ký hiệu bằng chiết suất. Chiết suất của vật liệu được định nghĩa bằng tỷ số giữa c với vận tốc pha vp trong vật liệu: chỉ số có giá trị lớn hơn tương ứng với vận tốc ánh sáng trong vật liệu đó nhỏ hơn. Chiết suất của vật liệu hay môi trường phụ thuộc vào tần số ánh sáng, cường độ, sự phân cực, hoặc hướng truyền sóng; mặc dù trong nhiều trường hợp, tốc độ ánh sáng có thể coi như là một hằng số phụ thuộc vật liệu hay môi trường mà nó truyền qua. Chiết suất của không khí có giá trị xấp xỉ 1,0003.[57] Môi trường đặc hơn, như nước,[58] thủy tinh,[59] và kim cương,[60] có chiết suất tương ứng 1,3; 1,5 và 2,4 đối với ánh sáng khả kiến. Trong vật liệu khác như ngưng tụ Bose–Einstein gần độ không tuyệt đối, tốc độ hữu hiệu của ánh sáng chỉ là vài mét trên giây. Tuy nhiên, điều này là do ánh sáng (photon) bị trễ do hấp thụ và tái phát xạ bởi nguyên tử, và chúng thể hiện ra có vận tốc nhỏ hơn c trong môi trường. Như vậy, ánh sáng “bị chạy chậm” trong lòng vật chất, và hai đội vật lý độc lập tuyên bố họ đã làm cho ánh sáng trở lên hoàn toàn “đứng yên” khi truyền qua ngưng tụ Bose–Einstein của nguyên tố rubidi, một đội tại Đại học Harvard và tại Viện Khoa học Rowland ở Cambridge, Massachusetts, và đội kia ở Trung tâm thiên văn vật lý Harvard–Smithsonian, cũng ở Cambridge. Tuy nhiên, cách mô tả phổ biến về ánh sáng bị “đứng yên” trong những thí nghiệm này coi ánh sáng chỉ được lưu trữ trong trạng thái kích thích của nguyên tử trong ngưng tụ Bose-Einstein, và sau đó nguyên tử lại tái phát ra photon ở thời điểm bất kỳ sau đó, khi bị kích thích bởi xung laser. Trong thời gian mà các nhà vật lý gọi nó “bị đứng yên”, nó không còn là ánh sáng nữa. Tính chất vi mô này nói chung đúng trong mọi môi trường trong suốt làm chậm ánh sáng khi nó truyền qua.[61]

    Trong vật liệu trong suốt, hệ số chiết suất nói chung lớn hơn 1, có nghĩa là vận tốc pha của sóng phải nhỏ hơn c. Trong những vật liệu khác, không thể có chiết suất nhỏ hơn 1 đối với một số tần số; nhưng trong một số vật liệu nhân tạo thậm chí có chiết suất âm.[62] Nguyên lý nhân quả không hề bị vi phạm hàm ý rằng các phần thực và phần ảo của hằng số điện môi đối với vật liệu bất kỳ, tương ứng với chiết suất và hệ số giảm yếu (attenuation coefficient), được diễn tả trong liên hệ Kramers–Kronig.[63] Trong phạm vi thực hành, điều này có nghĩa là trong những vật liệu có chiết suất nhỏ hơn 1, sự hấp thụ sóng diễn ra rất nhanh khiến cho không tín hiệu nào có thể gửi nhanh hơn ánh sáng.

    Một xung với vận tốc nhóm và vận tốc pha khác nhau (xuất hiện nếu vận tốc pha không như nhau đối với mọi tần số của xung) thì sẽ triệt tiêu dần theo thời gian, một quá trình gọi là tán sắc quang học. Có những vật liệu có giá trị vận tốc nhóm cực thấp (hoặc thậm chí bằng 0) đối với sóng ánh sáng truyền qua, hiện tượng gọi là ánh sáng chậm (slow light), và đã được xác nhận qua nhiều thí nghiệm.[64][65][66][67]
    Ngược lại, các nhà vật lý cũng chỉ ra có những vật

    Tốc độ ánh sáng trong không khí là v1, trong nước là v2. Một tia sáng chiếu từ




    Tốc độ ánh sáng trong không khí là v1, trong nước là v2. Một tia sáng chiếu từ | VietJack.com






    Câu Hỏi:

    Tốc độ ánh sáng trong không khí là v1, trong nước là v2. Một tia sáng chiếu từ nước ra ngoài không khí với góc tới là i, có góc khúc xạ là r. Kết luận nào dưới đây là đúng?

    Đáp án:

    Đáp án: B

    width=   Khi tia sáng truyền từ nước ra không khí ta có  width=


    Quay lại câu trước


    Câu hỏi tiếp theo

    Thời gian tạo câu hỏi: 18/06/2019

    Lượt xem: 42

    0 câu hỏi trong bài học này

    Các khóa học giúp nâng cao kiến thức Lớp 11

    Các khóa học khác giúp nâng cao kiến thức

    CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ VÀ DỊCH VỤ GIÁO DỤC VIETJACK
    Địa chỉ trụ sở chính: Số 3, ngõ 113 Nguyễn Chính, Phường Thịnh Liệt, quận Hoàng Mai, thành phố Hà Nội.
    Địa chỉ văn phòng giao dịch: Phòng 1412, Tòa G4, Five Star, số 2 Kim Giang, Phường Kim Giang, quận Thanh Xuân, Hà Nội.
    2015 © All Rights Reserved.