P là một lăng kính phản xạ 32 mặt. Chùm tia sáng từ nguồn S, đi qua gương bán trong
suốt G, phản chiếu ở p và b tới một gương lõm M1. Gương này tạo thành chùm tia phản xạ
song song. Chùm tia song song này phản xạ nhiều lần liên tiếp trên hai gương phẳng M2 và
M3 gần như song song nhau. Lần phản xạ sau cùng trên gương M2 thẳng góc với gương này
để tia sáng đi về theo đường cũ, ló ra khỏi ống chân không, phản xạ
trên lăng kính P và trên
gương bán trong suốt G tới kính nhắm. Nguyên tắc đo C giống như phương pháp trên.
Thí nghiệm này được tiến hành suốt năm 1930 cho tới gần nửa năm 1931 (khi Michelson
mất) với hàng trăm lần đo. Sau khi Michelson mất, Pease và Pearson tiếp tục công việc cho
tới năm 1933. Tính cả thảy 2885 lần đo đã được thực hiện trong một thời gian 3 năm với kết
quả là :
C = 299.774 ( 11 km / giây
Trị số đ
o được bởi các thí nghiệm của Michelson và các cộng sự viên đã khá chính xác.
Sau này, người ta còn thực hiện nhiều thí nghiệm bằng các phương pháp khác nhau, để cố
gắng đạt được các kết quả chính xác hơn nữa. Hiện nay chúng ta thừa nhận vận tốc của ánh
sáng trong chân không là:
C = 299.793 km / giây.
Với sai số nhỏ hơn 1 km / giây.


M
2

b
a
P
G
Kính nhaém
H
.5
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r


V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Giáo trình hình thành ứng dụng cấu tạo
đường đi của vận tốc ánh sáng trong môi
trường đứng yên
Fizeau đã thực hiệ
n thí nghiệm như hình vẽ (đã đơn giản hóa).

Nguồn sáng S đặt ở tiêu điểm của thấu kính L1, do đó ta có chùm tia sáng song song
chiếu thẳng góc tới màn chắn sáng D có hai khe hẹp. Hai chùm tia sáng qua hai khe này
được cho đi qua hai nhánh T1 và T2 của một ống chữ U chứa đầy nước. Vân giao thoa được
một thấu kính L2 làm hiện lên một màn E đặt ở vị trí mặt phẳng tiêu của nó.
Lúc đầu để nước trong ống chữ U đứ
ng yên, hệ thống vân giao thoa chiếm một vị trí nào
đó trên màn E. Cho nước trong ống chuyển động với vận tốc V, ta thấy hệ thống vân bị dời
chỗ, chứng tỏ có sự thay đổi về quang lộ đi qua các nhánh T1, T2 so với trường hợp nước
đứng yên.
Ban đầu người ta nghĩ rằng có thể giải thích hiện tượng bằng cách cộng vận tốc như
trường hợp âm thanh truyền trong không khí chuyển độ
ng. Như vậy, vớiĠ là vận tốc của
ánh sáng trong nước đứng yên (n là chiết suất của nước) thì trong trường hợp nước chuyển
T
1

(E)
S

S
s
s
1

H
.6
s
2

göông quay
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r


V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
động theo chiều như hình vẽ, vận tốc ánh sáng trong nhánh T1 làĠ, và trong nhánh T2 làĠ.
Thời gian để ánh sáng đi qua hai nhánh T1 và T2 lần lượt làĠ,Ġ, ( là chiều dài chung của
T1 và T2.
21
222

∆δ = c . ∆t
Ứng với sự biến thiên về bậc giao thoa là :
2
2nct v
p
c
δ
λ
λλ
∆∆
∆≤ = =
l

Nhưng trên thực tế, thí nghiệm cho thấy độ biến thiên của bậc giao thoa tại O khơng phải
là (p mà là một trị số (p’.
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−∆=∆
2
'
1
1
n
pp

Nghĩa là hiện tượng xảy ra giống như vận tốc ánh sáng trong các nhánh T1 và T2 là :

, Oy // O
’
y
’
)
Theo cơ học cổ điển, ta có phép biến đổi Galiée
như sau :
t
’
= t
x
’
= x
y
’
= y (7.1)
z
’
= z - vt
Trong đó t là thời gian tuyệt đối, khơng tùy thuộc vào hệ qui chiếu S hay S’.
Nhưng theo thuyết tương đối của Einstein, ta có các phương trình biến đổi của các tọa độ
khơng gian và thời gian là :
x
’
= x
y
’
= y (7.2)
z
’

P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
y = y
’
(7.3)
z =
2
''
1
β
−
−
vtz

t =Ġ đó là phép biến đổi Lorentz
Ta thấy, theo quan điểm tương đối của Einstein thì ý niệm về thời gian cũng có tính
tương đối: thời gian tùy thuộc vào hệ qui chiếu.
Xét một vật chuyển động theo phương Oz, có vận tốc u’ đối với hệ qui chiếu S’, và có
vận tốc u đối với hệ qui chiếu S.

β
+
=
+

hay :
u =
'
'
'
'
1.
dz
v
dt
dz
cdt
β
+
+

u =
'
'
2
1
uv
v
u
c

v
nn
+−

Nếu xét chùm tia truyền qua nhánh T2, ta có : v = -V, u’ =Ġ. Suy ra u (Ġ. Phù hợp với
thí nghiệm.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Chương VIII

BỨC XẠ NHIỆT
§§1. ĐỊNH NGHĨA.
R đươc tính ra Watt/m2.
* Hệ số phát xạ đơn sắc:
Bấy giờ ta xét các bức xạ có độ dài sóng ở trong khoảng ( và ( + d( (d( rất nhỏ). Năng
lượng (W( phát ra theo mọi phương bởi một diện tích ds trong một đơn vị thời gian mang
bởi các đơn sắc trên, thì tỉ lệ với diện tích ds và với d(. Do đó ta có thể viết:
(2.3)

R( được gọi là hệ số phát xạ đơn sắc ứng với độ
dài sóng ( và được tính ra Watt/m3
trong hệ thống đơn vị SI.
Năng lượng toàn phần phát ra trong một đơn vị thời gian bởi diện tích ds là :
dsdRWW .
0
∫∫
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
==
∞
λδδ
λλ

so với : (W = Rds
t
W

e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n

Xét một diện tích vi phân ds bao quanh một điểm A trên bề mặt của một vật bức xạ và
xét một chùm tia bức xạ có góc khối d( với phương
trung bình là AA’. Năng lượng dW mang bởi chùm
tia (gồm tất cả các độ dài sóng) trong một đơn vị thời
gian thì tỉ lệ với góc khối d( và với diện tích d( (hình
chi
ếu của ds xuống mặt phẳng thẳng góc với phương
trung bình AA’: d( = dscosi với i là góc hợp bởi pháp
tuyến AN của diện tích ds với phương AA’). Ta có
thể viết dW dưới dạng :
(2.5)

Hệ số tỉ lệ e chỉ tùy thuộc vào bản chất và nhiệt độ của nguồn, và tùy thuộc vào phương
AA’. Ta thấy e chính là năng lượng phát ra trong một đơn vị thời gian theo phương AA’ bởi
một đơn vị diệ
n tích của bề mặt phát xạ thẳng góc với phương AA’ và ứng với một chùm tia
có góc khối bằng một đơn vị:

ω
σ
dd
dW
e
.
=

Hệ số e được gọi là độ chói năng lượng của nguồn theo phương AA’ (ta thấy biểu thức
của e giống như biểu thức của độ chói B trong trắc quang học B =Ġ).
* HỆ SỐ CHÓI NĂNG LƯỢNG ĐƠN SẮC.
Bức xạ phát ra bởi một nguồn có thể gồm nhiều đơn sắc. Năng lượng phát ra ứng với các

∫
(2.7)
Ta thấy, theo công thức (2.6), theo một phương nào đó, nếu e( càng lớn thì năng lượng
bức xạ phát ra càng nhiều, vật bức xạ càng mạnh. §§3. HỆ SỐ HẤP THỤ.
Xét một chùm tia bức xạ gồm các độ dài sóng ở trong khoảng ( và ( + d( chiếu tới một
diện tích vi phân ds bao quanh điểm A của một vật, với phương trung bình là (. Năng lượng
tới ds trong một đơn vị thời gian dW’(. Một phầ
n dW’’( của năng lượng trên bị ds hấp thụ.
Người ta định nghĩa hệ số hấp thụ của vật tại điểm A, theo phương (, đối với độ dài sóng (
và ở nhiệt độ T của vật là :

(3.1)
ω
σ
ddedW =
λ
ω
σ
λλ
dddedW =

ds
dσ
dω
A
’


w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e


Vật đen là những vật hấp thụ hoàn toàn năng lượng bức xạ chiếu tới, đối với mọi độ dài
sóng và đối với mọi góc tới. Nghĩa là với vật đen ta có a( = 1 với tất cả các độ dài sóng. Như
vậy nếu ta chiế
u tới vật đen một tia sáng thì tất cả đều bị vật hấp thụ, không có ánh sáng
phản xạ, không có ánh sáng khuyếch tán, cũng không có ánh sáng truyền qua. Vì vậy, gọi là
vật đen (thực ra danh từ này không chỉnh lắm, vì, mặc dù vậy, vật có thể phát xạ).
Trong thực tế, ta không có được một vật đen tuyệt đối theo đúng định nghĩa, vì không có
vật nào hấp thụ hoàn toàn năng lượng t
ới. Tuy nhiên một bình kín C có đục một lỗ thủng
nhỏ, bên trong bôi đen bằng mồ hóng, có thể coi là một vật đen, bức xạ khi đi qua lỗ hổng
vào bên trong bình, phản xạ nhiều lần liên tiếp bên trong bình, do đó hầu hết năng lượng
bức xạ đều bị hấp thụ. Diện tích lỗ hổng vừa là bề mặt hấp thụ vừa là bề mặt phát xạ (khi
phát xạ, bứ
c xạ từ trong thoát ra cũng qua lỗ hổng này).
§§5.ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF.
Xét một bình kín C không cho bức xạ đi qua, bên trong là chân không và được giữ ở một
nhiệt độ không đổi T. Trong bình là một vật M.
Thí nghiệm cho thấy dù vật M làm bằng chất gì
và có nhiệt độ ban đầu là bao nhiêu thì sau một
thời gian, nhiệt độ của M cũng bằng với nhiệt độ
T của bình. Trong trường hợp này, sự truyền

dω
M
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Năng lượng mang bởi chùm tia này trong một đơn vị thời gian và đối với các độ dài sóng ở
trong khoảng λ và λ + d
λ
là:
dW
λ
= e
λ
. dσ . dω . d
λ

(d
δ
= ds.cosi là hình chiếu của ds xuống mặt phẳng thẳng góc với phương AA’).

λ
.
Trong điều kiện cân bằng ta phải có :
dW
’
λ
= dW
’’
λ
Suy ra : e
λ
= a
λ
. E
λVậy (5.2) Dựa vào hệ thức trên, định luật Kirchhhoff được phát biểu như sau :
Tỉ số giữa hệ số chói năng lượng đơn sắc e
λ
và hệ số hấp thụ a
λ
tại một điểm trên bề mặt
của một vật, lấy theo cùng một độ dài sóng và cùng một phương là một hằng số. Hằng số
này độc lập đối với bản chất của vật, với điểm khảo sát trên bề mặt của vật và với phương
phát xạ. Nó chỉ tùy thuộc độ dài sóng λ và nhiệt độ của vật.


vñ
λ

Vậy tỉ số giữa hệ số chói năng lượng đơn sắc và hệ số hấp thụ (ứng với cùng một độ dài
sóng và xét cùng một phương) của một vật bất kỳ thì bằng hệ số chói năng lượng đơn sắc
của vật đen đối với cùng một độ dài sóng và ở cùng một nhiệt độ.
3. Ngoài ra với một vật bất kỳ, h
ệ số hấp thụ luôn luôn nhỏ hơn 1 (a
λ
< 1) nên luôn ta có
:

vd
e
λ
> e
λ

Vậy ứng với cùng một độ dài sóng và cùng một nhiệt độ, vật đen là vật có khả năng phát
xạ mạnh nhất.
Ta cũng suy ra từ định luật Kirchhoff
),( TE
a
e
λ
λ
λ
=

Click to buy NOW!

c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d

bất kỳ, ở một nhiệt độ xác định, có thể phát ra bức xạ λ (e
≠
0) thì điều kiện là vật đó phải
hấp thụ được bức xạ λ (a
≠ 0) và đồng thời vật đen ở cùng nhiệt độ cũng có khả năng phát ra
bức xạ đó (
vd
e
λ
≠
0). §§7. SỰ PHÁT XẠ CỦA VẬT ĐEN.
a/ Với vật đen, ta có
dv
a
.
λ
= 1. Vậy

dv
a
.
λ
=
λ
E
Ta đã biết
λ

* Vì Eλ =
dv
a
.
λ
nên ta cũng gọi E
λ
là hệ số chói năng lượng đơn sắc của vật đen và độ
chói năng lượng toàn phần có thể viết là:
E =
∫
∞
0
.
λλ
dE (7.14)
d/ Hệ thức liên lạc giữa E
λ
và R
λ
:
Bây giờ ta tính năng lượng bức xạ phát ra bởi một đơn vị diện tích bề mặt của vật đen,
theo tất cả mọi phương và gồm tất cả các độ dài sóng. Năng lượng này chính là năng suất
phát xạ toàn phần R.

X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c

t
r
a
c
k
.
c
o
m
dii
R
MMMH
d
.sin2
2
2
'
π
π
ω
==

Vậy dW - 2( E. cosi sini. di.
Năng suất phát xạ toàn phần là :
R =
∫∫
==
2/
0
2/

ω
σ
λ
λ
ddE
CddtC
dtdddE

1=

Năng lượng bức xạ trong đơn vị thể tích này tính theo tất cả mọi phương là :
∫
=
λ
π
ωλ
λλ
dE
C
ddE
C
.
4
.
1

Dấu tích phân lấy theo toàn thể không gian nênĠ Stêradian.

E
C
dUU
π
λ
λ
4
.
0
∫
∞
==

(7.5)

ER .
π
=
λλ
π
E
C
U
4

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X

m