Theo nhiều nghiên cứu khoa học nhận định rằng, vận tốc ánh sáng đạt gần 300.000km/s, tương đương với khoảng 1 tỷ km/h. Nói cách khác, chỉ với 1 giây, ánh sáng có thể đi được quãng đường bằng 7 vòng trái đất. Và cũng không quá một giây để đi đến mặt trăng và chưa đến 8 phút để chạm tới mặt trời. Thế nhưng, không phải ai cũng hiểu vận tốc ánh sáng là gì? Vận tốc ánh sáng trong không khí ra sao? Và ánh sáng truyền đi trong không khí với vận tốc gần bằng bao nhiêu? Trong bài viết dưới đây, chúng ta sẽ cùng nhau đi tìm lời giải đáp cho những câu hỏi trên nhé.
1. Vận tốc ánh sáng là gì? Các khái niệm liên quan
1.1. Khái niệm vận tốc
Vận tốc là đại lượng thể hiện quãng đường di chuyển của một vật bất kỳ nào đó trong đơn vị thời gian nhất định. Vận tốc thường là đại lượng véc tơ bao gồm cả độ lớn và phương hướng để đo chính xác được vị trí và tốc độ của vật.
Theo kiến thức cơ bản, công thức tính vận tốc là: v = s/t
Trong đó:
- v: vận tốc, được tính bằng km/h, m/s
- s: quãng đường vật di chuyển, đo bằng km, m
- t: thời gian di chuyển, đo bằng h, s.
1.2. Vận tốc ánh sáng truyền đi trong chân không
Vận tốc hay còn gọi là tốc độ ánh sáng trong chân không, được hiểu là tốc độ lan truyền của bức xạ điện từ. Đại lượng này có kí hiệu là c, là một hằng số vật lý và c = 299.792.458 m/s.
Theo thuyết tương đối hẹp, vận tốc ánh sáng trong môi trường chân không đạt đến cực đại. Các vật chất và năng lượng thông thường sẽ khó có thể đạt được tốc độ này. Chúng dùng tốc độ này chủ yếu chỉ để liên kết các hạt phi khối lượng với các trường vật lý, như: photon.
Mặt khác, với thuyết tương đối, vận tốc ánh sáng trong chân không không có mối quan hệ với thời gian cũng như không gian lan truyền. Do đó, chúng được biểu thị dưới dạng biểu thức: E = mc^2. Trong đó:
- E: năng lượng
- m: khối lượng vật
1.3. Vận tốc ánh sáng truyền đi trong không khí
Dĩ nhiên, ánh sáng truyền đi trong không khí với vận tốc gần bằng bao nhiêu chưa rõ nhưng thường sẽ nhỏ hơn giá trị của c – vận tốc ánh sáng trong chân không.
Để tính được đại lượng này, người thực hiện phải dựa trên chỉ số chiết suất. Đó chính là tỉ số giữa vận tốc ánh sáng chân không và vận tốc ánh sáng không khí.
Đa số chiết suất môi trường không khí cho ánh sáng đi qua sẽ là 1,0003. Con số này tương ứng với vận tốc ánh sáng rơi vào khoảng 90km/h.
2. Nguồn gốc ra đời của cách đo vận tốc ánh sáng
Để tìm ra được cách đo chính xác vận tốc ánh sáng, các nhà khoa học qua từng thời kỳ đã phải thử nghiệm rất nhiều cách, trải qua nhiều quá trình. Có thể kể đến những dấu mốc đáng chú ý như sau:
- 1676: Nhà thiên văn học người Đan Mạch Ole Roemer đã thực hiện thí nghiệm quan sát mặt trăng của Sao Mộc. Sau đó, đưa ra kết quả đo vận tốc ánh sáng là 309000km/s. Đây là con số không có sai lệch nhiều so với tốc độ trên thực tế.
- Thế kỷ 19, hai nhà khoa học người Pháp là Hippolyte Fizeau và Léon Foucault đã sử dụng các hệ thống gương phức tạp để tiến hành thí nghiệm. Tốc độ ánh sáng được đo khi này là 298.000 km/s.
- 1924: Michelson đã tiến hành thí nghiệm trên các đỉnh núi khác nhau của California với khoảng cách giữa các điểm là 140km. Hai năm sau, ông công bố kết luận vận tốc của ánh sáng là 300.000km/s.
- Tính đến ngày nay, các nhà khoa học thực nghiệm đều cho rằng tốc độ ánh sáng chính xác là 299.792.450 m/s. Và khi truyền qua không khí, sẽ có giá trị gần bằng 300 000 000 m/s.
3. Bài tập minh họa
Câu hỏi: Ánh sáng truyền đi trong không khí với vận tốc gần bằng bao nhiêu?
A.10,08 triệu km/h
B.1,08 triệu km/h
C.108 triệu km/h
D.1080 triệu km/h
Đáp án:
Vận tốc ánh sáng truyền đi trong không khí là 300.000km/s
Như vậy, cứ 1 giây, ánh sáng đi được 300.000 km
Đổi 1 giây = 1/3600 giờ
Vậy ánh sáng truyền đi trong không khí với vận tốc gần bằng:
v = s/t = 300000/(1/3600) = 300000 . 3600 = 1080000000 (km/h)
Vậy D là đáp án chính xác.
Ánh sáng truyền đi trong không khí với vận tốc gần bằng bao nhiêu là câu hỏi nằm trong sách giáo khoa Vật lý lớp 7, chương 1 – Quang học. Từ những chia sẻ về hệ thống lý thuyết, bạn có thể đưa ra lời giải dễ dàng, nhanh chóng. Hi vọng bài viết trên sẽ giúp ích cho bạn phần nào trong quá trình học tập, nghiên cứu cũng như cuộc sống.
