Vì sao lại xuất hiện ảo ảnh?

  1. Chia sẻ trang này

    Tác giả: LTTK CTV
    Đăng lúc: 30/3/19
    Thành phố Bồng Lai trên bán đảo Sơn Đông (Trung Quốc) là một thắng cảnh du lịch nổi tiếng, xưa nay có tên gọi là Bồng Lai Tiên Cảnh. Đó là vì trong ngày hè lặng gió, ở nơi ấy mà tựa biển nhìn ra xa, thường có thể trông thấy núi non, thuyền bè, thị tứ, đường phố in bóng trên bầu trời. Về kì quan này, đã có nhiều ghi chép trong lịch sử Trung Quốc. Người xưa cho rằng đó là khí của con giao long trong truyền thuyết nhả ra mà hình thành. Thực ra, nguyên nhân tạo thành ảo ảnh là do nhiệt dung của nước biển rất lớn, dưới ánh nắng Mặt Trời chói chang, nhiệt độ nước cũng không dễ tăng cao. Khi ấy, lớp không khí trên mặt biển xuất hiện hiện tượng trên ấm dưới lạnh, làm cho mật độ của không khí lớp trên nhỏ, lớp dưới lớn. Trong thời tiết lặng gió, lớp không khí như vậy duy trì được khá ổn định. Nếu bên bờ biển có một người quan sát, ở điểm A trên biển có một hòn đảo nhỏ. Ánh sáng do A phát ra từ không khí lớp dưới có mật độ lớn (môi trường dày đặc của ánh sáng) chiếu lên phía trên. Do mật độ không khí dần dần nhỏ đi, cho nên ánh sáng sẽ dần dần lệch khỏi hướng pháp tuyến (tức là góc khúc xạ tăng lên dần dần), đi tới trước theo một đường cong AC. Khi tia sáng đạt tới điểm C, do góc tới vừa khéo lớn hơn góc tới hạn, phản xạ toàn phần liền xảy ra. Sau khi ánh sáng từ điểm C gập trở lại thì từ không khí lớp trên có mật độ nhỏ đi vào không khí lớp dưới có mật độ lớn, tia sáng sẽ dần dần nhích gần hướng pháp tuyến, đi vào mắt người quan sát theo đường cong CO. Còn ảnh của hòn đảo nhỏ mà người quan sát trông thấy là ở hướng tiếp tuyến của đường cong OC tại điểm O. Rõ ràng là vị trí ảnh A' so với đảo nhỏ A được nâng cao rất nhiều. Cho nên loại cảnh tượng huyền ảo này cũng gọi là ảo ảnh bên trên. Ngoài ảo ảnh bên trên thấy được bên bờ biển ra, còn có một loại ảo ảnh bên dưới. Loại ấy phải ở trong sa mạc mới thấy được. Mùa hè năm 1798, Napoleon đệ nhất đem quân đi xâm lược Ai Cập, lính tráng đang hành quân trong sa mạc thường trông thấy giữa những đồi cát xa xa có rừng cây, hồ đầm, quân đội, cờ quạt lúc ẩn lúc hiện, làm cho lòng quân thấp thỏm. Napoleon liền mời nhà toán học Gaspard Monge đi cùng đoàn quân tiến hành nghiên cứu hiện tượng này. Vị học giả vốn tâm đắc với hiện tượng quang học khí quyển này nhanh chóng làm rõ nguyên nhân của nó. Do vùng sa mạc rất khô hanh, không khí dưới ánh sáng gay gắt rất dễ nóng lên, mà không khí thì dẫn nhiệt kém, thành thử không khí lớp dưới do tiếp giáp mặt đất nên nhiệt độ tương đối cao, lớp không khí cách mặt đất vài mét thì nhiệt độ ở đó xuống thấp đi nhiều. Như vậy, mật độ của lớp không khí là bên trên lớn, bên dưới nhỏ. Nếu ở vị trí A phía trước người quan sát khá xa có một cây to, tia sáng mà cái cây ở A chiếu xuống, khi đi vào lớp không khí bên dưới, do mật độ không khí ở đó tương đối nhỏ, tia sáng khúc xạ sẽ dần dần lệch khỏi hướng pháp tuyến, và tại điểm C thì góc tới vượt quá góc tới hạn, xảy ra phản xạ toàn phần. Tia sáng sau khi phản xạ toàn phần lại dần dần gập nghiêng gần về hướng pháp tuyến, sau cùng đi vào mắt người quan sát. Từ hình vẽ có thể thấy, ảnh A' của cây mà người quan sát trông thấy ở thấp hơn nhiều so với vị trí thực tế của cây. Cho nên loại cảnh tượng huyền ảo trong sa mạc này cũng gọi là ảo ảnh bên dưới. Ảnh trông thấy trong ảo ảnh bên dưới là ảnh ngược.