- Trang chủ >>
- Khoa Học Tự Nhiên >>
- Vật lý
Sóng: Các nguyên lí của Ánh sáng, Điện và Từ học (Phần 1) pdf
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (89.9 KB, 5 trang )
Sóng: Các nguyên lí của
Ánh sáng, Điện và Từ học
(Phần 1)
Nội dung
Giới thiệu: Thế nào là một định luật tự nhiên?
1. Quanghọc
Các địnhluật về ánhsáng
2. Các định luật điện từ học
3. Dòng điện
Địnhluật Ohm và ĐịnhluậtJoule
Địnhluật nghịch đảo bình phương
Niên đại
Tiểu sử các nhà khoa học
Tài liệu tham khảo
Thuật ngữ
Về tác giả
Giới thiệu
Thế nào là một định luật tự nhiên?
Mọingười đềubiết một điều luật làgì. Nó là một quytắc yêu cầumọi người
phải hoặc không phải làm một cái gì đó. Các điều luật chochúngta biết rằngchúng
ta không nênlái xe nhanhhơntốcđộ giới hạn được phép,rằngchúngta không
được phép lấy tài sản củangười khác, rằng chúng ta phải đóng thuế thunhập hàng
năm.
Những điều luật này từ đâu màcó? Ở nước Mĩ và những nước dânchủ khác,
các điều luật được soạn rabởi những đại biểu được bầu. Những người này đưa ra
thảo luận nhữngý tưởng mà họ nghĩ là hợp lí và có ích. Sauđó, họ bỏ phiếu để
quyết định những ý tưởng nào sẽ thật sự trở thànhluật.
Nhưng còn có một loạiluật khác nữa,đó là định luật khoa học.Thídụ, bạnsẽ
đọc về địnhluật Coulomb ở cuốiquyển sách này.Định luật Coulombchochúngta
biết rằng lực điện giữa haivật bất kì phụ thuộcvàohai yếu tố: lượngđiện tích của
mỗivật, vàkhoảng cách giữahaivật. Vậy định luật Coulombtừ đâu mà có, và
chúng ta có thể làm gì nếu chúngta muốn thayđổi nó?
Địnhluật Coulomb rấtkhácvới giớihạn tốc độ hay điều luật quy định bạn
phải đóngthuế. Giới hạn tốc độ ở những nơi khác nhauthì khác nhau. Trên nhiều
tuyến cao tốc xuyên tỉnh,lái xe có thể chạy đến 105 km/h.Trên những tuyến phố
đôngđúc, họ phải lái xe chậm lại. Nhưng lực điện thì luôntác dụng giốngnhư nhau
cho dù bạn đangở đâu – ở đồng quêhay thành thị, ở Pháp, ở Brazil hay ở Mĩ.
Thỉnhthoảng,người ta vi phạm luật.Khi giới hạn tốc độ là 89 km/h,người ta
thường lái 97 km/hhoặc thậm chí còn nhanh hơn. Nhưngchuyện gì sẽ xảy ra nếu
bạn thử vi phạmđịnhluật Coulomb?Bạn không thể. Nếu bạn kiểm tra mộtnghìn
vật tíchđiện,bạn sẽ nhận thấy mỗivà mọi vật đều tuân theoquy tắc môtả trong
định luật Coulomb.Mọi vật đều tuân theođịnh luật này. Và chúngta biết rằngđịnh
luật Coulomb vẫn phát huytácdụng cho dùngười ta có đangtheo dõi vật hay
không.
Địnhluật Coulomb là một định luật tự nhiên, haymộtquy tắc của tự nhiên.
Các nhà khoa họcvà nhà triếthọc đã nghiêncứunhững sự kiện xảy ra trongthế
giới của chúngta trong một thời gian dài. Họ đã tiến hànhnhững quansát tỉ mỉ và
đã làm nhiềuthí nghiệm. Và họ nhận thấy những sự kiện nhất định xảy ra mãi mãi
theo một kiểucó quy luật, có thể dự đoán trước. Có lẽ bạn cũngđã từngchú ýtới
một số dạng thức này trong thế giới quanhta.
Một định luật khoahọc là một phát biểu giải thíchvạn vật hoạt động như thế
nào trong vũ trụ. Nómô tả cách thứcvạn vật hoạtđộng, chứ không phải cách thức
chúng ta muốnchúngnhư thế. Điều đó có nghĩa là một địnhluật khoa họckhông
phải là cái gìđó có thể thayđổi hễ khi nào chúngta lựa chọn. Chúng ta cóthể thay
đổi tốcđộ giới hạn hay tỉ suất thuế nếu chúng ta nghĩ chúng quá cao hoặcquá thấp.
Nhưng chodù chúng ta có muốnlực điện tácdụng khác đi như thế nào chăng nữa,
thì địnhluật Coulomb vẫn phát huy tácdụng.Chúngta không thể thay đổi nó;
chúng ta chỉ có thể mô tả cái xảyra mà thôi. Côngviệc củamộtnhà khoahọclà mô
tả các định luật của tự nhiên càngđúng và càng chính xác càng tốt.
Những định luật mà bạn đọc trong tập sách này lànhữngđịnh luật vạnvật.
Điều đó có nghĩa là chúng không những đúng tại đây, trêntrái đấtnày,mà còn
đúngtrong toàn cõi vũ trụ. Vũ trụ bao gồm tất cả những thứ mà chúngta biếtlà
tồn tại:hànhtinhcủa chúng ta, hệ mặt trời của chúng ta,thiênhà của chúng ta,
toànbộ hàng tỉ ngôi saovà thiên hà khác, và toàn bộ khoảng không gian trống rỗng
vô tậnở giữa chúng.Toàn bộ những bằngchứng mà cácnhà khoa họcthu thập
được về những hànhtinh vànhững ngôi saokháctrongvũ trụ của chúngta cho
chúng ta biếtrằng những địnhluật khoahọcápdụng được cho trái đất này cũng
áp dụngđượcchomọi nơi khác.
Tronglịch sử khoa học, mộtsố định luậtđã được tìm thấy qua nhữngkhám
phá xuất sắc củamộtcá nhân nào đó. Nhưng thông thường,các định luật khoahọc
được khám pháqua sự nỗ lực của nhiều nhà khoahọc, mỗi người xây dựng trên
nền tảng của những người khác đã đi trước. Khi một nhà khoahọc – như Charles
AugustindeCoulomb – nhận đượcvinh dự khám phá ra một địnhluật, thì điều
quan trọng nên nhớ là những người khác cũng cóđóng góp cho sự khám phá đó.
Hầunhư mọi khámphákhoa học đều dựa trên những vấnđề và những câu hỏi mà
nhiều nhà khoahọc trướcđó đã nghiên cứu.
Các địnhluật khoa họchiếm khithay đổi. Chúng bất biến vì chúng ta nói vũ
trụ hành xử khác đi. Các địnhluậtkhoa học chỉ thay đổi khi chúng ta có thêm
những thông tinmới haynhữngquansát chính xác hơn. Định luậtthay đổi khi các
nhà khoahọccó nhữngkhám phá mới cho thấy định luật cũ không còn môtả vũ
trụ tốt như thế nữa. Hễ khi nào các nhà khoahọc thống nhất một sự thayđổi trong
các địnhluật tự nhiên, thì địnhluậtmớimô tả các sự kiệnmột cách hoàn chỉnh
hơn, hoặc đơn giản và rõrànghơn.
Một thídụ hay kiểu này là các định luật môtả điện học và từ học. Các nhà
khoa họcđã từngnghĩ rằng điện và từ là hai hiện tượngkhácnhauvà tách rời
nhau. Nhưng những khámphámới và những phép đocải tiếnđã giúp chomột nhà
khoa họclớn, James Clerk Maxwell, viếtlại cácđịnh luật mô tả điện và từ hoạt
độngnhư thế nào. Maxwellnhận ra rằng lực điện và lực từ là hai dạng khác nhau
của cùng một lực. Bạn có thể đọc về những khám phá của Maxwellở phần sautập
sách này.
Các địnhluật tự nhiênthường được viết theo ngôn ngữ toán học. Ngôn ngữ
này chophép các nhà khoahọc chínhxác hơn trongnhữngmô tả của họ rằng vạn
vật hoạt động như thế nào. Thí dụ, địnhluậtCoulomb thậtra được viết như thế
này:
Đừng để toánhọc làm bạn hoa mắt. Nó chính là định luật mô tả các điện tích
tương tác như thế nào. Viết định luậtđó ra như thế này chophép các nhà khoahọc
tính toán chínhxác lựcđiện tương tác trong nhiều tình huống khác nhau ở trên
Trái đấtnày vàở mọi nơi trong vũ trụ.
Ngànhkhoahọc nghiên cứu vật chấtvà nănglượng và cách thức chúng hành
xử được gọi làvật lí học. Trong hàng trăm năm qua,các nhà vật lí đã và đang
nghiêncứuvũ trụ của chúng ta, họ đã khám phá ra nhiều định luật tự nhiên. Trong
tập sách này, bạnsẽ bắt gặpmộtvài trong số những khám phávĩ đại này. Sẽ có một
số thí nghiệm đơn giản bạn có thể thực hiện để nghiệmxemcác địnhluật tác dụng
như thế nào. Hãy cùng đọc và cùng chia sẻ nhữngcâu chuyện thú vị về những định
luật tiếtlộ những bí ẩn của vũ trụ của chúng ta.
