Có những hiện tượng quang học nào xảy ra khi chiếu một chùm sáng trắng qua một tấm kính đỏ?

    a. Chiếu một chùm sáng trắng vào một bể kính đựng nước màu xanh. Đặt mắt phía đối diện, ta thấy ánh sáng xanh. Nhìn vào bể theo các phương khác nhau ta cũng chỉ thấy ánh sáng xanh. (H.48.1).

Ta đã biết, trong chùm sáng trắng có đủ mọi ánh sáng màu. Vậy ánh sáng đỏ chẳng hạn đã đi đâu?

Hình 48.1

    b. Nếu cho chùm sáng xanh, ló ra khỏi bể nước, đi qua một lăng kính, hoặc phản xạ trên mặt ghi của một đĩa CD, ta sẽ thấy có cả ánh sáng các màu khác nữa. Tuy nhiên, vùng ánh sáng màu xanh thì mạnh, còn vùng các ánh sáng khác thì yếu hơn.

    c. Nếu chùm sáng trắng có cường độ mạnh thì nước trong bể sẽ nóng lên rõ rệt.

Các thí nghiệm trên cho thấy, bể nước hấp thụ yếu ánh sáng xanh và hất thụ mạnh các ánh sáng khác. Năng lượng của các ánh sáng bị hấp thụ đã làm nóng nước.

Hiện tượng hấp thụ ánh sáng là hiện tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ (hay năng lượng) của dòng ánh sáng truyền qua nó. Phần quang năng bị hấp thụ sẽ biến thành nội năng của môi trường.

2. Kính màu

Mỗi môi trường hấp thụ các ánh sáng đơn sắc khác nhau một cách nhiều, ít khác nhau. Đặc điểm này đã được sử dụng để chế tạo các kính màu.

Người ta cho thêm vào thủy tinh, trong quá trình nấu chảy, những oxit hoặc muối kim loại khác nhau để tạo thành thủy tinh có màu sắc khác nhau như đỏ, nâu, xanh...

Tấm kính màu đỏ chẳng hạn sẽ hấp thụ ít ánh sáng màu đỏ mà hấp thụ mạnh các ánh sáng màu khác.

3. Định luật hấp thụ ánh sáng

Sự hấp thụ ánh sáng không những phụ thuộc vào màu sắc (bước sóng) ánh sáng, bản chất môi trường, mà còn phụ thuộc vào độ dài của đường đi tia sáng trong môi trường.

Giả sử có một chùm sáng đơn sắc, có bước sóng λ, có cường độ I₀, chiếu vào mặt trước của một lớp môi trường có bề dày l (H.48.2). Khi đi qua lớp đó, cường độ của chùm sáng chỉ còn là I. Giữa I và I₀ ta có:

Cường độ I của chùm tia sáng đơn sắc truyền qua môi trường hấp thụ, giảm theo định luật hàm mũ của độ dài d của đường đi tia sáng.

             I = I₀e^-αd

 I₀ là cường độ của chùm tia sáng chiếu tới môi trường, α được gọi là hệ số hấp thụ của môi trường.

C1. Khi cho chùm sáng trắng đi qua ống thủy tinh có khí hiđrô nung nóng vào máy quang phổ thì ta thu được quang phổ như thế nào?

4. Hấp thụ lọc lựa

Khi cho chùm ánh sáng trắng đi qua một chất nào đó, ta quan sát thấy quang phổ hấp thụ (vạch hấp thụ hay đám hấp thụ) trên quang phổ của ánh sáng trắng mất đi một số vạch tương ứng với các bước sóng đặc trưng cho chất đang xét.

Điều đó chứng tỏ, các ánh sáng có bước sóng khác nhau thì bị môi trường hấp thụ nhiều, ít khác nhau, hệ số hấp thụ của môi trường phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng.

Mọi chất đều hấp thụ oó chọn lọc ánh sáng. Những chất hầu như không hấp thụ ánh sáng trong miền nào của quang phổ được gọi là gần trong suốt với miền quang phổ đó.

Những vật không hấp thụ ánh sáng trong miền nhìn thấy của quang phổ được gọi  là vật trong suốt không màu chẳng hạn như nước nguyên chất, không khí, thủy tinh...Những vật hấp thụ hoàn toàn mọi ánh sáng nhìn thấy thì có màu đen.

Những vật hấp thụ lọc lựa ánh sáng trong miền nhìn thấy được gọi là vật trong suốt có màu.

* Thủy tinh không màu hấp thụ mạnh tia tử ngoại.

C2. Nhìn mặt trời qua tấm kính đỏ ta thấy tấm kính có màu đỏ. Giải thích tại sao?

II - SỰ PHẢN XẠ (HOẶC TÁN XẠ) LỌC LỰA

Ở một số vật, khả năng phản xạ (hoặc tán xạ) ánh sáng mạnh, yếu khác nhau phụ thuộc vào chính bước sóng ánh sáng. Chẳng hạn, có vật phản xạ (hoặc tán xạ) mạnh các ánh sáng có bước sóng dài; còn phản xạ (hoặc tán xạ) yếu các ánh sáng có bước sóng ngắn. Đó là sự phản xạ (hoặc tán xạ) lọc lựa.

Nếu chiếu một chùm sáng trắng vào một vật có khả năng phản xạ (hoặc tán xạ) lọc lựa thì ánh sáng phản xạ (hoặc tán xạ) sẽ là ánh sáng màu. Điều đó giải thích tại sao các vật có màu sắc khác nhau.

Các vật khác nhau thì có màu sắc khác nhau là do chúng được cấu tạo từ những vật liệu khác nhau Khi ta chiếu ánh sáng trắng vào vật, vật hấp thụ một số ánh sáng đơn sắc và phản xạ tán xạ, hoặc cho truyền qua các ánh sáng đơn sắc khác. Tấm gỗ sơn màu đỏ hấp thụ ánh sang màu lam lục và tán xạ ánh sáng màu đỏ. Do đó, nếu chiếu một chùm ánh sáng vào tấm gỗ đó thì ta thấy nó có màu của tấm gỗ. Nhưng nếu chiếu vào tấm gỗ đó một chùm ánh sáng lam hoặc tím thì nó hấp thụ hoàn toàn chùm ánh sáng đó và trở thành màu đen. Vì vậy màu sắc các vật phụ thuộc màu sắc của ánh sáng rọi vào nó và khi nói một vật có màu này hay màu khác ta đã khẳng định nó được chiếu bằng chùm ánh sáng trắng.

 Bảng 48.1 Tỉ lệ % cường độ ánh sáng tới bị phản xạ từ mặt đánh bóng của tấm đồng