Hiện tượng “khi nhìn một hòn sỏi trong chậu nước ta thấy hòn sỏi như được nâng lên” là một ví dụ điển hình của hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Vậy khúc xạ ánh sáng là gì và tại sao nó lại gây ra ảo giác này? Chúng ta hãy cùng tìm hiểu sâu hơn.
Khúc xạ ánh sáng xảy ra khi ánh sáng truyền từ một môi trường trong suốt này sang một môi trường trong suốt khác với chiết suất khác nhau. Chiết suất là một đại lượng đặc trưng cho khả năng ánh sáng bị chậm lại khi truyền qua một môi trường.
Khi ánh sáng truyền từ nước (có chiết suất lớn hơn) ra không khí (có chiết suất nhỏ hơn), nó bị bẻ cong (khúc xạ) ra xa pháp tuyến (đường vuông góc với bề mặt phân cách giữa hai môi trường). Điều này có nghĩa là, tia sáng từ hòn sỏi khi đến mắt chúng ta không đi theo đường thẳng mà bị lệch đi.
Bộ não của chúng ta luôn “giả định” rằng ánh sáng đi theo đường thẳng. Do đó, khi nhận được tia sáng bị khúc xạ, não bộ “kéo dài” tia sáng này theo đường thẳng, tạo ra một ảnh ảo của hòn sỏi. Vị trí ảnh ảo này nằm cao hơn so với vị trí thực tế của hòn sỏi. Đó là lý do tại sao chúng ta thấy hòn sỏi như được “nâng lên”.
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng không chỉ giải thích việc nhìn thấy hòn sỏi bị nâng lên, mà còn nhiều hiện tượng thú vị khác trong tự nhiên và ứng dụng thực tế, ví dụ như:
- Sự hình thành cầu vồng: Ánh sáng mặt trời bị khúc xạ và phản xạ bên trong các giọt nước mưa, tạo thành các dải màu sắc trên bầu trời.
- Thấu kính: Dựa trên nguyên lý khúc xạ ánh sáng để hội tụ hoặc phân kỳ ánh sáng, được sử dụng trong kính cận, kính viễn, kính lúp, ống nhòm,…
- Ảo ảnh trên sa mạc: Không khí nóng gần mặt đất có chiết suất khác với không khí lạnh ở trên cao, gây ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng và tạo ra ảo ảnh như có nước trên sa mạc.
- Sự lấp lánh của viên kim cương: Do có chiết suất cao và được cắt gọt một cách đặc biệt để tối đa hóa sự khúc xạ và phản xạ ánh sáng, tạo nên vẻ đẹp lấp lánh đặc trưng.
Hiểu rõ về hiện tượng khúc xạ ánh sáng giúp chúng ta giải thích được nhiều điều kỳ diệu trong thế giới xung quanh và ứng dụng chúng vào cuộc sống.
