GVHD: Lê Văn Hoàng
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM
KHOA VẬT LÍ
  
GVHD LÊ VĂN HOÀNG
SVTH Mai Thị Đắc Khuê
Lê Hoàng Anh Linh
Phạm Thị Mai
Tháng 5, năm 2009, TP.HCM
GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
1
GVHD: Lê Văn Hoàng
Mục lục........................................................................................1
Lời nói đầu..................................................................................3
Nội dung......................................................................................6
I. Ánh sáng là gì? Vì sao có ánh sáng? ................................................................8
I.1 Ánh sáng.......................................................................................................8
Một số đặc trưng quan trọng của ánh sáng.....................................................10
I.1.1 Tốc độ ánh sáng...................................................................................10
I.1.2 Năng lượng, động lượng và khối lượng...............................................16
I.1.3 Áp suất ánh sáng:.................................................................................16
I.1.4 Các lý thuyết về ánh sáng:...................................................................19
I.2 Cuộc đấu tranh đưa đến kết luận bản chất “Lưỡng tính sóng - hạt của ánh
sáng”:................................................................................................................21
II. Ánh sáng và thị giác – Đường truyền của ánh sáng trong các môi trường....38
II.1 Ánh sáng và thị giác..................................................................................38
II.1.1 Ánh sáng đi từ mắt đến vật hay từ vật đến mắt?................................39
II.1.2 Cơ chế của sự hình thành ảnh trong mắt là gì?...................................39
II.1.3 Hành trạng của các tia sáng................................................................43
II.2 Nào ta cùng khám phá thế giới tươi đẹp này nhé!.....................................55
II.2.1 Cầu vồng ............................................................................................56

cảm ứng............................................................................................................97
Hiện tượng đó như sau: ..................................................................................97
Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một
phôtôn có năng lượng ε = hf, bắt gặp một phôtôn có năng lượng ε’ đúng bằng
hf, bay lướt qua nó, thì lập tức nguyên tử này cũng phát ra phôtôn ε. Phôtôn ε
có cùng năng lượng và bay cùng phương với phôtôn ε’. Ngoài ra, sóng điện từ
ứng với phôtôn ε hoàn toàn cùng pha và dao động trong một mặt phẳng song
song với mặt phẳng dao động của sóng điện từ ứng với phôtôn ε’..................97
Như vậy, nếu có một phôtôn ban đầu bay qua một loạt nguyên tử đang ở
trong trạng thái kích thích thì số phôtôn sẽ tăng lên theo cấp sô nhân. Các
phôtôn này có cùng năng lượng (ứng với sóng điện từ có cùng bước sóng; do
đó tính đơn sắc của chùm sáng rất cao) ; chúng bay theo cùng một phương
(tính định hướng của chùm sáng rất cao); tất cả các sóng điện từ trong chùm
sáng do các nguyên tử phát ra đều cùng pha (tính kết hợp của chùm sáng rất
cao). Ngoài ra, vì số phôtôn bay theo cùng một hướng rất lớn nên cường độ
của chùm sáng rất lớn.......................................................................................98
b. Laser chất khí...........................................................................................98
Tính chất........................................................................................................100
Vận chuyển thông tin bằng cáp quang..........................................................102
III.2.7 Phân loại.........................................................................................102
Phân loại Cáp quang: Gồm hai loại chính: ...................................................102
Multimode (đa mode) ...............................................................................102
III.3 Thế kỷ 21 - Thế kỷ của phôtôn .............................................................104
Những đặc tính của phôtôn:......................................................................105
III.3.1 Những khả năng không giới hạn:...................................................105
III.4 PIN MẶT TRỜI.....................................................................................118
GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
3
GVHD: Lê Văn Hoàng
III.4.1 Cấu tạo và hoạt động của pin quang điện.......................................119

GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
5
GVHD: Lê Văn Hoàng
Do đó cũng chẳng có gì là khó hiểu khi tất cả các thành viên trong nhóm
tiểu luận của tôi đều đồng ý chọn đề tài nghiên cứu vế “Ánh sáng”. Và chúng tôi
tin chắc rằng đề tài này cũng sẽ gây được sự tò mò, say mê đối với những người
yêu tìm hiểu về ánh sáng, đặc biệt là các bạn sinh viên chuyên ngành Vật Lí.
Những tài liệu nghiên cứu về ánh sáng hiện nay trên các phương tiện
thông tin đại chúng có rất nhiều, tuy nhiên không phải ai trong bất cứ sinh viên
sư phạm Vật lí nào trong chúng ta đều hiểu hết về bản chất, nguồn gốc, đường
truyền của tia sáng khi qua các môi trường - là phần kiến thức quan trọng trong
chương trình Vật Lí THPT. Vì thế, bài tiểu luận này như một bài tổng hợp kiến
thức về các thuộc tính cơ bản của Ánh sáng; giúp bạn tra cứu thông tin về ánh
sáng một cách nhanh nhất.
Bài tiểu luận này được phân ra 4 phần chính:
Phần đầu tiên bắt đầu với những giới thiệu tổng quát về ánh sáng: khái
niệm, nguồn gốc, một số đại lượng liên quan đến ánh sáng, từ đó người đọc sẽ có
cái nhìn tổng quát nhất về người bạn tốt của chúng ta.
Trên con đường tìm hiểu ánh sáng ấy, đã xuất hiện hai trường phái quan
điểm về bản chất của ánh sáng trái ngược nhau. Phần một kết thúc bằng việc tập
trung xoay quanh cuộc tranh luận của các nhà bác học về vấn đề này: liệu rằng
ánh sáng là hạt, như Newton quả quyết, hay là sóng, như Huyghens, Young và
Fresnel khẳng định. Vào thế kỉ XVIII, Young đã chứng minh rằng sự thêm ánh
sáng vào ánh sáng có thể dẫn đến bóng tối, điều này chỉ có thể giải thích được
nếu ánh sáng có bản chất sóng. Thế nhưng vào thế kỉ thứ XX, Einstein, để giải
thích “hiệu ứng quang điện” đã đưa trở lại quan niệm ánh sáng là hạt, nhưng gán
cho các hạt này một “lượng tử năng lượng”, ý tưởng được Planck đưa ra trước
GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
6
GVHD: Lê Văn Hoàng

bước sóng từ 0,4µm đến 0,75µm. Ánh sáng theo nghĩa rộng còn bao gồm cả những sóng
điện từ mà mắt không nhìn thấy được, như ánh sáng (tia) tử ngoại, ánh sáng (tia) hồng
ngoại… Vấn đề bản chất của ánh sáng được tranh cãi nhiều nhất trong lịch sử Vật lý
học (thuyết hạt và thuyết sóng). Trong những điều kiện nhất định không thể coi ánh
sáng là sóng, mà lại phải coi nó gồm các hạt (phôtôn). Ta nói rằng ánh sáng có lưỡng
tính sóng - hạt.
Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có bước sóng xác định. Gọi như vậy vì màu sắc của
ánh sáng phụ thuộc vào bước λ  (hoặc tần số f = c/λ). Màu đỏ, chẳng hạn, ứng với các
bước sóng khoảng 0,75µ m. Thực ra không thể tạo được ánh sáng tuyệt đối đơn sắc mà
chỉ có thể tạo được ánh sáng có bước sóng nằm trong một khoảng nhỏ từ λ+∆λ đến λ -
∆λ; ∆λ càng bé thì ánh sáng càng gần với ánh sáng đơn sắc.
Ánh sáng trắng là ánh sáng gây ra cho con mắt cảm giác về màu như ánh sáng
mặt trời – là tập hợp của rất nhiều bức xạ trong khoảng bước sóng nhìn thấy, gồm 7 màu
quy ước (tím, chàm, lam, lục, vàng, da cam, đỏ). Hỗn hợp hai hoặc ba màu thích hợp
cũng gây được cảm giác về ánh sáng trắng.
Ánh sáng phân cực. Sóng điện từ được đặc trưng bởi các vectơ điện trường và cảm ứng
từ dao động trong mặt phẳng vuông góc với phương truyền. Nếu phương dao động là cố
GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
8
GVHD: Lê Văn Hoàng
định thì ánh sáng được gọi là ánh sáng phân cực thẳng. Nếu phương dao động phân bố
đều thì ánh sáng gọi là ánh sáng tự nhiên (không phân cực). Phần lớn các nguồn sáng
phát ra gọi là ánh sáng tự nhiên. Ánh sáng mặt trời là ánh sáng tự nhiên.
• Vi sao có ánh sáng?
Hệ Mặt trời bao gồm một hằng tinh là Mặt trời và 9 hành tinh khác là sao Thuỷ, Trái
đất, sao Kim, sao Hoả, sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương, sao Hải Vương và sao
Diêm Vương.
Các hằng tinh trong vũ trụ có nhiệt độ bề mặt từ mấy nghìn tới mấy vạn độ, vì vậy chúng
phát ra các loại bức xạ (kể cả ánh sáng nhìn thấy). Mặt trời là hằng tinh gần chúng ta
nhất. Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời,

Cả chu trình kéo dài hàng chục triệu năm nhưng từng phản ứng liên tục xảy ra, và chu
trình này cung cấp một phần năng lượng cho Mặt Trời (bên cạnh các chu trình khác).
Mặt Trời mất năng lượng do bức xạ thì theo hệ thức của Anhxtanh, khối lượng của nó
liên tục giảm. Nhưng vì khối lượng Mặt Trời rất lớn nên sự giảm này chỉ đáng kể sau
hàng triệu năm.
Một số đặc trưng quan trọng của ánh sáng
I.1.1 Tốc độ ánh sáng
GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
10
GVHD: Lê Văn Hoàng
I.1.1.1 Tốc độ ánh sáng trong chân không
Trong chân không, các thí nghiệm đã chứng tỏ ánh sáng nói riêng, hay các bức xạ điện
từ nói chung, đi với vận tốc không thay đổi, thường được ký hiệu là
c = 299.792.458 m/s, thậm chí không phụ thuộc vào hệ quy chiếu. Hiện tượng này đã
thay đổi nhiều quan điểm về cơ học cổ điển của Isaac Newton và thúc đẩy Albert
Einstein tìm ra lý thuyết tương đối.
I.1.1.2 Các phương pháp đo tốc độ ánh sáng:
a. Thí nghiệm của Galileo
Galileo tiến hành thí nghiệm đo vận tốc ánh sáng. Ông và người trợ lý mỗi người cầm
một cái đèn, đứng trên đỉnh đồi cách nhau một dặm. Galileo bật đèn, và người trợ lý
được dặn là sẽ bật đèn của anh ta ngay khi thấy ánh sáng từ đèn của Galileo. Galileo
muốn đo xem mất bao lâu ông ta mới thấy ánh đèn từ bên kia đồi. Thí nghiệm của ông
không thành công Vấn đề là vận tốc ánh sáng thường quá lớn để đo được bằng cách này;
ánh sáng đi 1 dặm trong 1 thời gian cực ngắn (khoảng 0.000005s) mà khoảng đó thì ko
có dụng cụ nào thời của Galileo đo được.
b. Phương pháp ROEMER
Vào khoảng năm 1670, nhà thiên văn người đan mạch Ole Roemer đã tiến hành quan sát
rất cẩn thận mặt trăng IO của Sao Mộc. Đốm đen là bóng của IO.
IO mất 1.76 ngày để quay 1 vòng quanh Sao Mộc, và theo lý
thuyết thì chu kỳ quay này phải luôn có thời gian như vậy. Thế

Fizeau là người đầu tiên thực hiện phép đo vận tốc ánh sáng ngay trên mặt đất vào
năm 1849.
Ánh sáng được phát ra từ khe thứ nhất của một bánh xe quay rất nhanh, truyền đến một
cái gương phản xạ trở lại. Thay đổi vận tốc quay của bánh xe và khoảng cách từ bánh xe
đến gương sao cho khi ánh sáng phản xạ trở lại đi qua đúng khe tiếp theo của bánh xe.
Như vậy thời gian truyền sáng là 2S/c chính bằng thời gian bánh xe quay được giữa hai
khe liên tiếp. Fizeau đã đo được vận tốc ánh sáng là 312,000 km/s.
d. Phương pháp gương quay
Phương pháp này thu ngắn khoảng cách D rất nhiều so với các thí nghiệm của Fizeau,
Cornu, và được thực hiện bởi Foucault vào năm 1862.
Nếu gương quay M đứng yên hay có vận tốc quay nhỏ, ánh sáng đi về theo quỹ đạo
SIJS
1
JIs.Ta có ảnh cuối cùng s.Nếu gương M quay với vận tốc lớn thì trong thời gian
ánh sáng đi về trên quãng đường JS
1
, gương M đã quay được một góc α. Do đó trong lần
về, tia phản chiếu trên gương M là JI
’
. Ta có ảnh cuối cùng là s
’
.Bằng một kính nhắm vi
cấp,ta xác định được khoảng cách ss
’
. Từ đó suy ra vận tốc ánh sáng.
GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
13
GVHD: Lê Văn Hoàng
Gọi S
’

=SS
’
= β.d ( d là khoảng cách từ nguồn sáng S tới gương quay ).
Thời gian ánh sáng từ gương M tới gương cầu lõm B và trở về là : θ =
2D
C
Vậy β = 2α =
4 N
π θ
( N = số vòng quay mỗi giây của gương M).
Suy ra:
8 ND
C
π
β
=
Foulcault tính được vận tốc ánh sáng:
8 ND
C
π
β
=
Trong thí nghiệm của Foucault, khoảng cách D = 20m, N= 800 vòng/ giây, vận tốc ánh
sáng tính được là:
C= 298.000
±
500 km/s
Newcomb năm 1882 thực hiện lại thí nghiệm của Fouucault với D =3700 m, N= 210
vòng/ giây, tìm được C= 299.860
±

GVHD: Lê Văn Hoàng
kính nhắm vi cấp,ta thấy ảnh cuối cùng S
’
của khe sáng S. Sau khi đã điều chỉnh hệ
thống như trên, người ta cho lăng kính P quay thì ảnh S
’
biến mất. Ảnh này lại xuất hiện
đúng vị trí cũ nếu trong thời gian ánh sáng đi về, mặt d của lăng kính P quay tới đúng vị
trí ban đầu của mặt e, nghĩa là thời gian đi về
θ
của ánh sáng bằng thời gian t để lăng
kính P quay được 1/8 vòng. Nếu N là số vòng quay mỗi giây tương ứng của lăng kính P,
ta có :
1
8N
θ
=
Vận tốc ánh sáng là :
2
16
D
C DN
θ
= =
Trong thí nghiệm trên của Michelson, lăng kính P quay với vận tốc 528 vòng/ giây
Thực ra trong các thí nghiệm, hai thời gian
θ
và t khó thể điều chỉnh cho hoàn toàn bằng
nhau. Do đó ta có
θ

chiếu vào gương đó và đo ánh sáng phản chiếu lại, khoảng 2.5 s cho 1 chu kỳ (Ý tưởng
này không khác mấy so với Galileo) Và bất cứ ai dùng cách này để đo vận tốc ánh sáng,
vào bất kỳ thời điểm nào cũng đạt được cùng 1 kết quả: gần bằng 300,000 km/s.
GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
15
GVHD: Lê Văn Hoàng
Tấm gương phản chiếu tàu Apollo 11 đã để lại trên Mặt Trăng
I.1.2 Năng lượng, động lượng và khối
lượng
Năng lượng của một hạt photon có bước sóng λ là hc/λ, với h là hằng số Planck và c là
tốc độ ánh sáng trong chân không. Photon không có khối lượng nghỉ, do đó động lượng
của hạt photon bằng năng lượng của nó chia cho tốc độ ánh sáng, h/λ. Tính toán trên thu
được từ công thức của thuyết tương đối:
Với:
E : năng lượng của hạt
P: là động lượng của hạt
m
0:
là khối lượng nghỉ
I.1.3 Áp suất ánh sáng:
GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
E
2
- p
2
c
2
= m
0
2

t
∆
. Vậy:
'p p u f∆ = = =
ta thấy f chính là áp suát ánh sáng p, vậy p = u
- Nếu bề mặt phản xạ một phần với hệ số phản chiếu là thì trong nC photon tới
diện tích đơn vị S có
(1 )nC
ζ
−
photon bị hấp thụ và nC
ζ
photon bị phản xạ trở
lại.
(1 )nC
ζ
−
photon bị S hấp thụ nên truyền cho diện tích đơn vị S một động lượng là
(1 ) (1 )
hf
nC u
c
ζ ζ
− = −
.
GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
17
GVHD: Lê Văn Hoàng
Xét các photon phản xạ. Một photon khi tới diện tích đơn vị S có động lượng là
hv

- Với bề mặt hấp thụ hoàn toàn,
0
ζ
=
ta tìm được công thức : p = u
Nhận xét công thức (4.2), ta thấy u là mật độ năng lượng của chùm tia tới, là mật độ
của chùm tia phản xạ. Do đó ta có thể viết công thức tổng quát cho 3 trường hợp trên
dưới dạng :
p u=
∑
u
∑
là tổng số mật độ năng lượng của các chùm tia tới và phản xạ ở trước bề mặt S.
Bây giờ ta xét trường hợp chùm tia tới bề mặt của vật dưới một góc i. Để đơn giản, ta
vẫn chỉ xét diện tích đơn vị S. Thiết diện thẳng của chùm tia là S cosi = cosi. Số
photon tới S trong một đơn vị thời gian là nC.cosi ứng với một động lượng có trị số
là :
cos . cos
hf
p nc i u i
c
= =
Và có phương truyền của tia sáng.
Thành phần của P trên phương thẳng góc với S là :
2
cos cos
N
P P i u i= =
Áp suất ánh sáng bây giờ là :
N

tính chất khác của ánh sáng; tuy nhiên không giải thích được nhiều hiện tượng như giao
thoa, nhiễu xạ mang tính chất sóng .
I.1.4.2 Lý thuyết sóng ánh sáng
Lý thuyết sóng ánh sáng, được Christiaan Huygens đưa ra, cho rằng dòng ánh sáng là
sự lan truyền của sóng. Lý thuyết này giải thích được nhiều hiện tượng mang tính chất
sóng của ánh sáng như giao thoa, nhiễu xạ; đồng thời giải thích tốt hiện tượng khúc xạ
và phản xạ.
Lý thuyết sóng và lý thuyết hạt ánh sáng ra đời cùng thời điểm (thế kỷ 17) và đã gây ra
cuộc tranh luận lớn giữa hai trường phái.
GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
19
GVHD: Lê Văn Hoàng
I.1.4.3 Lý thuyết điện từ
Sau khi lý thuyết sóng và lý thuyết hạt ra đời, lý thuyết điện từ của James Clerk
Maxwell năm 1865, khẳng định lại lần nữa tính chất sóng của ánh sáng. Đặc biệt, lý
thuyết này kết nối các hiện tượng quang học với các hiện tượng điện từ học, cho thấy
ánh sáng chỉ là một trường hợp riêng của sóng điện từ.
Các thí nghiệm sau này về sóng điện từ, như của Heinrich Rudolf Hertz năm 1887, đều
khẳng định tính chính xác của lý thuyết của Maxwell.
I.1.4.4 Ête
Sau thành công của lý thuyết điện từ, khái niệm rằng ánh sáng lan truyền như các sóng
đã được chấp nhận rộng rãi. Các hiểu biết về sóng cơ học, như âm thanh, của cơ học cổ
điển, đã dẫn các nhà khoa học đến giả thuyết rằng sóng ánh sáng lan truyền như sóng cơ
học trong môi trường giả định ête, tràn ngập khắp vũ trụ, nhưng có độ cứng cao hơn cả
kim cương.
Cuối TK 19 – đầu TK 20, nhiều thí nghiệm tìm kiếm sự tồn tại của ête, như thí nghiệm
Michelson-Morley, đã thất bại, cùng lúc chúng cho thấy tốc độ ánh sáng là hằng số
không phụ thuộc hệ quy chiếu; do đó không thể tồn tại môi trường lan truyền cố định
kiểu ête.
I.1.4.5 Thuyết tương đối

Bản chất đích thực của ánh sáng khả kiến là một bí ẩn làm lúng túng loài người trong
nhiều thế kỉ. Các nhà khoa học Hy Lạp thuộc trường phái Pythagore cổ đại cho rằng mỗi
một vật khả kiến phát ra một dòng hạt đều đặn, còn Aristotle kết luận rằng ánh sáng
truyền đi theo kiểu giống như sóng trên đại dương. Mặc dù những ý tưởng này đã trải
qua hàng loạt cải tiến và thu được tiến bộ đáng kể trong thế kỉ 20 vừa qua, nhưng điều
cốt lõi của cuộc tranh luận do các nhà triết học Hy Lạp đặt ra vẫn kéo dài cho tới ngày
nay.

Hình 1. Ánh sáng là sóng và là hạt

Một quan điểm nhìn nhận ánh sáng giống như sóng trong tự nhiên, chúng tạo ra năng
lượng và truyền trong không gian theo kiểu tương tự như các gợn sóng lan dần ra trên bề
mặt của một ao nước phẳng lặng sau khi bị một hòn đá rơi xuống làm nhiễu động. Quan
điểm đối lập cho rằng ánh sáng gồm dòng các hạt đều đặn, rất giống với những giọt
nước nhỏ xíu phun ra từ một vòi tưới vườn. Trong vài thế kỉ qua, mỗi quan điểm chỉ
được nhất trí trong một khoảng thời gian nào đó, rồi lại bị lật đổ bởi bằng chứng cho
quan điểm kia. Chỉ trong thập kỉ đầu tiên của thế kỉ 20 cũng là bằng chứng đủ sức thuyết
GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
22
GVHD: Lê Văn Hoàng
phục mang tới câu trả lời toàn diện, và trước sự ngạc nhiên của nhiều người, hóa ra cả
hai lí thuyết đều chính xác, ít nhất là trong từng bộ phận.
Vào đầu thế kỉ 19, chủ đề về bản chất ánh sáng đã đẩy cộng đồng khoa học tới chỗ chia
phe dựng trại chiến đấu kịch liệt bảo vệ cho giá trị của những lí thuyết ưa chuộng của
họ. Một nhóm nhà khoa học, những người tán thành thuyết sóng, tập trung bàn luận về
những khám phá của nhà khoa học người Hà Lan Christiaan Huygens. Còn trại bên kia
thì trích dẫn thí nghiệm lăng kính của ngài Isaac Newton, xem là bằng chứng cho thấy
ánh sáng truyền đi dưới dạng một trận mưa hạt, mỗi hạt đi theo đường thẳng cho tới khi
nó bị khúc xạ, hấp thụ, phản xạ, nhiễu xạ theo một số kiểu khác. Mặc dù chính Newton
hình như cũng có một số nghi ngờ với thuyết tiểu thể của ông về bản chất ánh sáng,

Maxwell mô tả việc xây dựng chất vô hình này. Huygens tin rằng ête dao động cùng
hướng với ánh sáng, và tự hình thành một sóng như thể là nó mang sóng ánh sáng. Trong
tập sách xuất bản sau, nguyên lí Huygens, ông đã mô tả tài tính cách mà mỗi điểm trên
sóng có thể tạo ra mặt sóng riêng của nó, và rồi hợp lại thành đầu sóng. Huygens dùng ý
GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
24
GVHD: Lê Văn Hoàng
tưởng này sáng tạo ra một lí thuyết chi tiết cho hiện tượng khúc xạ, và cũng giải thích tại
sao các tia sáng không phá hủy nhau khi đường truyền của chúng cắt nhau.
Khi một chùm ánh sáng truyền giữa hai môi trường có chiết suất khác nhau thì chùm tia
bị khúc xạ và đổi hướng khi truyền từ môi trường thứ nhất vào môi trường thứ hai. Để
xác định xem chùm tia sáng là hạt hay sóng, người ta phải nghĩ ra mỗi mô hình cho mỗi
trường phái để giải thích hiện tượng (hình 3).
Theo thuyết sóng của Huygens, một phần nhỏ của mỗi đầu sóng góc phải chạm đến môi
trường thứ hai trước khi phần còn lại của đầu sóng tiến đến mặt phân giới. Phần này sẽ
bắt đầu đi qua môi trường thứ hai trong khi phần còn lại của sóng vẫn còn truyền trong
môi trường thứ nhất, nhưng sẽ chuyển động chậm hơn do chiết suất của môi trường thứ
hai cao hơn. Do mặt sóng lúc này truyền ở hai tốc độ khác nhau, nên nó sẽ uốn cong vào
môi trường thứ hai, do đó làm thay đổi hướng truyền. Trái lại, thuyết hạt có lúc hơi khó
giải thích tại sao các hạt ánh sáng phải đổi hướng khi chúng truyền từ môi trường này
sang môi trường khác. Những người đề xướng thuyết hạt cho rằng một lực đặc biệt,
hướng vuông góc với mặt phân giới, tác động đến sự thay đổi vận tốc của các hạt khi
chúng đi vào môi trường thứ hai. Bản chất đích thực của lực này không được nghiên cứu
và không có bằng chứng nào được thu thập để chứng minh cho lí thuyết. GIẢI MÃ NHỮNG BÍ MẬT VỀ ÁNH SÁNG
25