Trước khi Albert Einstein được trao giải Nobel cho công trình về Thuyết lượng tử ánh sáng, tức là khi ông đề xuất ánh sáng có tính chất hạt photon, thì bản chất của ánh sáng vẫn là một chủ đề gây tranh cãi và được mô tả theo một cách khác.

Vậy ánh sáng có hạt hay không? Hay nó ở dạng như thế nào?

Vào thời điểm đó, lý thuyết được chấp nhận rộng rãi nhất về ánh sáng là lý thuyết sóng điện từ. Lý thuyết này được xây dựng dựa trên công trình của James Clerk Maxwell.

Theo lý thuyết sóng điện từ:

• Ánh sáng bao gồm các sóng điện từ.
• Các sóng này lan truyền trong không gian với tốc độ c.
• Tốc độ ánh sáng c được tính bằng công thức mà các em đã biết: \(c=1/(\sqrt(\mu_0 . \epsilon_0))\), trong đó:
  • \(\mu_0\) là độ từ thẩm của chân không.
  • \(\epsilon_0\) là độ điện môi của chân không.

Ánh sáng ở dạng như thế nào và có những tính chất hay đặc trưng gì?

Dưới góc độ của lý thuyết sóng điện từ:

• Ánh sáng được xem là một dạng của bức xạ điện từ, bao gồm sự dao động đồng bộ của điện trường và từ trường vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng.
• Nó có các tính chất đặc trưng của sóng như:
  • Phản xạ: Ánh sáng bị nảy lại khi gặp bề mặt phân cách giữa hai môi trường.
  • Khúc xạ: Ánh sáng bị bẻ cong khi đi từ môi trường này sang môi trường khác.
  • Giao thoa: Khi hai hay nhiều sóng ánh sáng gặp nhau, chúng có thể tăng cường hoặc triệt tiêu lẫn nhau, tạo ra các vân sáng tối xen kẽ.
  • Nhiễu xạ: Ánh sáng có thể bị bẻ cong khi đi qua các khe hẹp hoặc xung quanh các vật cản.
  • Phân cực: Ánh sáng có thể bị phân cực, nghĩa là phương dao động của điện trường chỉ nằm trong một mặt phẳng nhất định.
• Năng lượng của sóng điện từ được phân bố liên tục trong không gian, không bị giới hạn ở những “gói” năng lượng rời rạc.

Tóm lại, trước khi Thuyết lượng tử ra đời, ánh sáng chủ yếu được hiểu là một sóng điện từ lan truyền trong không gian, mang năng lượng và có đầy đủ các tính chất của sóng. Khái niệm “hạt” photon chưa được chấp nhận rộng rãi và là một bước đột phá quan trọng của Einstein để giải thích các hiện tượng mà lý thuyết sóng gặp khó khăn, như hiệu ứng quang điện.

Các em có câu hỏi nào không?