Nêu minh chứng cho lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng

Đáp án:

 Lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng được thể hiện ở các tính chất

Tính chất sóng:

Giao thoa, nhiễu xạ, phản xạ

Tính chất hạt

Hiện tượng quang điện, hiện tượng quang trở, khả năng đâm xuyên

Đáp án:

 dưới

Giải thích các bước giải:

Theo nguyên lý năng lượng cực tiểu ánh sáng sẽ chọn đường thẳng là đường mà nó tiêu tốn ít năng lượng nhất để truyền đi. Mắt chúng ta có thể nhìn thấy được vật thể (cụ thể trong thí nghiệm trên là phông nền sọc đen trắng song song với nhau) là do ánh sáng chiếu tới vật thể đó và phản xạ lại các ánh sáng mà vật thể đó không thể hấp thụ rồi truyền vào mắt ta.

Cụ thể hơn: khi bạn nhìn thấy một trái tim màu hồng không phải vì trái tim đó màu hồng mà đơn giản vì ánh sáng trắng (là một dải màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím) chiếu vào trái tim và bị hấp thụ, chỉ còn lại màu hồng không hấp thụ bị phản xạ lại, tia sáng màu hồng đó đi vào mắt người, các giây thần kinh thị giác về màu sắc sẽ nhận biết nó là màu gì và não sẽ đưa cho bạn một định nghĩa đó là màu hồng, nếu từ bé bạn được dạy rằng màu hồng đó là màu xanh thì bạn có thể nói là màu xanh.

Nếu bạn không tin điều trên, hãy đem trái tim đó vào trong buồng tối bạn sẽ thấy nó màu đen 

Thí nghiệm vật lí trên có thể được giải thích như sau

Ánh sáng truyền theo đường thằng trong cùng một môi trường đồng chất (không khí) tuy nhiên khi truyền qua cốc nước thủy tinh (môi trường nước) mật độ của các phân tử nước đậm đặc hơn không khí hay nói cách khác môi trường nước dày hơn môi trường không khí. Sóng ánh sáng di truyền trong môi trường dày hơn (môi trường nước) chúng sẽ di chuyển chậm hơn, hay nói cách khác môi trường nước trong cốc thủy tinh đã cản trở sóng ánh sáng. Sự thay đổi về tốc độ đã khiến cho ánh sáng bị chuyển hướng hoặc uốn cong. Hiện tượng vật lí trên gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Tuy nhiên, đây mới chỉ là một nửa của lời giải thích. Chiếc cốc thủy tinh giống như một thấu kính hội tụ, trong đó tất cả các bề mặt của nó đều là cong. Khi ánh sáng đi qua cốc, hình dạng cong buộc ánh sáng phải uốn cong từ mọi hướng. Lượng nước “đậm đặc” ở trong cốc đã làm đường cong trở nên cong hơn.

Các sóng ánh sáng khúc xạ hội tụ tại một tiêu điểm, sau đó chúng bắt chéo nhau. Tiêu điểm này nằm ở đâu đó giữa chiếc cốc thủy tinh và mắt của chúng ta. Hình ảnh mà chúng ta nhìn thấy được tạo ra bởi các sóng ánh sáng đi qua nhau. Bởi vì chúng đi theo hướng ngược nhau, nên các đường đảo ngược xuất hiện.

Ngoài ra ta cũng có thể giải thích hiện tượng trên khi coi các tia sáng bao gồm các hạt ánh sáng (gọi là các photon). Các photon này truyền đi với vận tốc xấp xỉ bằng 3.10⁸ m/s trong chân không. Khi truyền từ môi trường không khí vào nước các hạt photon này va chạm với các phân tử nước là chúng bị chuyển hướng và gây nên hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Lý thuyết về lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng ban đầu khi được được ra đã vấp phải rào cản tương đối lớn, tuy nhiên việc giải thích được hai hiện tượng vật lí lớn là hiện tượng giao thoa ánh sáng và hiện tượng quang điện đã chứng minh tính đúng đắn của lý thuyết này.