Máy tính tốc độ ánh sáng là gì?
Công cụ này giúp bạn xác định ánh sáng truyền nhanh đến mức nào khi đi qua một môi trường nhất định. Ánh sáng đạt tốc độ lớn nhất khi truyền trong chân không — đó chính là hằng số nổi tiếng c = 299.792.458 m/s — nhưng nó sẽ chậm lại khi đi qua các vật chất như không khí, nước hay thủy tinh. Mức độ chậm lại được mô tả bằng chiết suất \(n\) của môi trường. Máy tính áp dụng công thức \(v = c/n\) để cho bạn vận tốc theo cả mét trên giây và kilômét trên giây.
Cách sử dụng
Bạn chỉ cần nhập chiết suất của môi trường mà mình quan tâm. Một số giá trị thường gặp là \(n = 1\) cho chân không, 1,000293 cho không khí, 1,333 cho nước và khoảng 1,5 cho thủy tinh thông thường. Chiết suất càng lớn thì ánh sáng càng bị chậm lại. Nhấn nút tính để xem kết quả vận tốc.
Giải thích công thức
Phương trình cơ bản là:
$$v = \frac{c}{n}$$
Trong đó \(v\) là tốc độ pha của ánh sáng trong môi trường, \(c\) là tốc độ ánh sáng trong chân không (một giá trị được định nghĩa chính xác), còn \(n\) là chiết suất không có đơn vị, luôn bằng 1 hoặc lớn hơn đối với các vật chất thông thường. Vì \(n\) nằm ở mẫu số nên chiết suất càng lớn thì tốc độ thu được càng nhỏ.
Ví dụ minh họa
Giả sử ánh sáng truyền qua nước, có chiết suất \(n = 1{,}333\). Khi đó:
$$v = \frac{299{.}792{.}458}{1{,}333} \approx 224{.}900{.}569\ \text{m/s}$$ tức khoảng 224.901 km/s. Con số này tương đương khoảng 75% tốc độ ánh sáng trong chân không.
Câu hỏi thường gặp
Ánh sáng có thể truyền nhanh hơn c không? Không có vật chất nào làm cho tốc độ ánh sáng vượt quá \(c\). Chiết suất nhỏ hơn 1 chỉ ảnh hưởng đến vận tốc pha trong một số trường hợp đặc biệt, nhưng không bao giờ truyền được thông tin nhanh hơn \(c\).
Nên dùng chiết suất nào cho chân không? Hãy dùng chính xác \(n = 1\), kết quả sẽ trả về tốc độ đầy đủ \(c\).
Tại sao c lại là một con số chính xác? Từ năm 1983, mét được định nghĩa dựa trên tốc độ ánh sáng, khiến cho \(c = 299{.}792{.}458\ \text{m/s}\) trở thành một hằng số chính xác và bất biến theo định nghĩa.
