Ánh sáng thực sự nhanh như thế nào

Ánh sáng truyền nhanh, với vận tốc 299.792.458 mét/giây. Làm thế nào mà ánh sáng có thể làm được điều này? Để hiểu được điều đó, chúng ta cần biết ánh sáng thực sự là gì và đó phần lớn là một khám phá của thế kỷ 20.

Bản chất của ánh sáng là một bí ẩn lớn trong nhiều thế kỷ. Các nhà khoa học đã gặp khó khăn khi nắm bắt được khái niệm về bản chất sóng và hạt của nó. Nếu nó là sóng thì nó truyền qua cái gì? Tại sao nó xuất hiện với tốc độ như nhau trong tất cả các hướng? Và, tốc độ ánh sáng có thể cho chúng ta biết điều gì về vũ trụ? Mãi cho đến khi Albert Einstein mô tả thuyết tương đối hẹp này vào năm 1905, mọi thứ mới được chú ý. Einstein cho rằng không gian và thời gian là tương đối và tốc độ ánh sáng là hằng số kết nối hai yếu tố này.

Mọi người thường cho rằng tốc độ ánh sáng là không đổi và không gì có thể truyền đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Điều này không hoàn toàn chính xác. Giá trị 299.792.458 mét trên giây (186.282 dặm trên giây) là tốc độ ánh sáng trong chân không. Tuy nhiên, ánh sáng thực sự chậm lại khi truyền qua các môi trường khác nhau. Ví dụ, khi nó di chuyển qua kính, nó chậm lại và bằng khoảng 2/3 tốc độ của nó trong chân không. Ngay cả trong không khí, gần như chân không, ánh sáng chậm lại một chút. Khi di chuyển trong không gian, nó gặp phải các đám mây khí và bụi, cũng như các trường hấp dẫn, và chúng có thể thay đổi tốc độ một chút. Các đám mây khí và bụi cũng hấp thụ một phần ánh sáng khi nó đi qua.

Hiện tượng này liên quan đến bản chất của ánh sáng, đó là sóng điện từ. Khi nó truyền qua vật liệu, điện trường và từ trường của nó “làm nhiễu động” các hạt mang điện mà nó tiếp xúc. Những nhiễu động này sau đó làm cho các hạt bức xạ ánh sáng cùng tần số, nhưng lệch pha. Tổng của tất cả các sóng này được tạo ra bởi “nhiễu động” sẽ dẫn đến một sóng điện từ có cùng tần số với ánh sáng ban đầu, nhưng có bước sóng ngắn hơn và do đó có tốc độ chậm hơn.