Trình bày hiểu biết của em về vật đen tuyệt đối. Theo em tốc độ truyền ánh sáng có phụ thuộc vào tốc độ của nguồn sáng hay không? Tại sao?

* Hướng dẫn giải

Trả lời:

- Trong vật lý học, vật đen tuyệt đối, hay ngắn gọn là vật đen, là vật hấp thụ hoàn toàn tất cả các bức xạ điện từ chiếu đến nó, bất kể bước sóng nào. Điều này có nghĩa là sẽ không có hiện tượng phản xạ hay tán xạ trên vật đó, cũng như không có dòng bức xạ điện từ nào đi xuyên qua vật.

- Ý nghĩa vật lý về khả năng hấp thụ 100% bức xạ điện từ chiếu vào mang đến cái tên "đen" cho vật thể. Tuy nhiên, các vật thể này không đen, mà chúng luôn bức xạ trở lại môi trường xung quanh các bức xạ điện từ, tạo nên quang phổ đặc trưng cho nhiệt độ của vật, gọi là bức xạ vật đen. Quang phổ của vật đen là quang phổ liên tục và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật đen.

- Vật đen định nghĩa như trên là một vật lý tưởng, không tồn tại trong thực tế, có đặc tính biến tất cả năng lượng nhận được thành năng lượng bức xạ đặc trưng cho nhiệt độ của vật, với bất kỳ trị số nào của bước sóng. Mô hình vật đen là một mô hình lý tưởng trong vật lý, nhưng có thể áp dụng gần đúng cho nhiều vật thể thực tế. Các vật thể thực đôi khi được mô tả chính xác hơn bởi khái niệm vật xám. Vật thể trên thực tế gần đúng với khái niệm vật đen nhất là lỗ đen, là vật có lực hấp dẫn mạnh đến nỗi hút gần như tất cả các vật chất (hạt, sóng bức xạ) nào ở gần nó.

- Một vật màu đen không hẳn là một vật đen. Thí dụ: chiếc tàu lặn sơn đen đi trong đêm tối. Tuy chúng ta không thấy nó, nhưng nó vẫn bị phát hiện bởi radar, có nghĩa là nó vẫn phản xạ các tia đó với độ dài sóng radar.

- Theo em tốc độ truyền ánh sáng không phụ thuộc vào tốc độ của nguồn sáng vì khi nghiên cứu sâu lý thuyết về sóng ánh sáng các nhà vật lí đã đặt trong giả thuyết về một môi trường để ánh sáng truyền đi gọi là ether tương tự như môi trường không khí có thể truyền sóng âm. Các nhà vật lí cho rằng Trái Đất chuyển động trong môi trường ether giả định đứng yên. Do đó, tốc độ của ánh sáng phụ thuộc vào tốc độ tương đối giữa Trái Đất và ether. Từ đó các nhà vật lí đã dành rất nhiều công sức tìm ra bằng chứng về sự tồn tại của môi trường ether. Trong nỗ lực giải quyết bài toán này, nhà vật lí Albert Michelson (1852 – 1931) đã xây dựng giao thoa kế sau này được đặt tên là giao thoa kế Michelson để cùng với Edward Morley (1838– 1923) thực hiện thí nghiệm đo tốc độ ánh sáng và xác định môi trường giả định ether. Tuy nhiên, các thí nghiệm của Michelson với độ chính xác ngày càng cao luôn cho ra kết quả “âm”, nghĩa là cho thấy tốc độ truyền ánh sáng trong cùng một môi trường là một hằng số,  hoàn toàn không phụ thuộc vào môi trường ether.