Chỉ với một cú xoay nhẹ, kính vạn hoa đã mở ra một vũ trụ của những hoa văn màu sắc lộng lẫy, đối xứng và không bao giờ lặp lại. Món đồ chơi giản dị này thực chất là một tuyệt tác quang học, biến những mảnh nhựa tầm thường thành nghệ thuật.  

Nguyên nhân chính vì sao có cầu vồng trong kính vạn hoa

Để hiểu được câu chuyện, chúng ta cần biết rằng "phép thuật" của kính vạn hoa không đến từ các mảnh màu, mà đến từ cách sắp xếp các tấm gương bên trong. 

Chính sự phản xạ ánh sáng lặp đi lặp lại giữa các tấm gương đã nhân bản và sắp xếp hình ảnh của các mảnh màu thành những hoa văn đối xứng mà chúng ta nhìn thấy.

Bên trong kính vạn hoa có cấu tạo như thế nào?

Cấu tạo của một chiếc kính vạn hoa cực kỳ thông minh và đơn giản, thường bao gồm ba bộ phận chính:

• Buồng chứa vật thể: Đây là một khoang nhỏ ở đầu xa của ống, chứa các mảnh nhựa hoặc thủy tinh trong mờ với nhiều màu sắc và hình dạng khác nhau. Đây là nguồn cung cấp hình ảnh gốc.
• Hệ thống gương: Phần quan trọng nhất. Thường là hai hoặc ba tấm gương dài được đặt nghiêng với nhau tạo thành hình chữ V hoặc hình tam giác chạy dọc theo thân ống.
• Thị kính: Là lỗ nhỏ ở đầu còn lại để bạn nhìn vào.

Khi ánh sáng đi qua buồng chứa vật thể, hình ảnh của các mảnh màu sẽ được truyền vào hệ thống gương, nơi phép màu thực sự bắt đầu.

>>> Khám phá kỹ hơn: Khám phá vì sao một giọt nước nhỏ lại có thể chứa cả cầu vồng 7 sắc

Các mảnh gương đã nhân bản hình ảnh và màu sắc ra sao?

Quá trình nhân bản hình ảnh dựa trên nguyên tắc phản xạ ánh sáng lặp lại nhiều lần.

Hãy tưởng tượng bạn đứng giữa hai tấm gương song song trong tiệm cắt tóc và thấy vô số hình ảnh của mình. Trong kính vạn hoa, các tấm gương được đặt nghiêng. Hình ảnh của các mảnh màu thật sẽ phản xạ trên gương A. 

Ảnh ảo này lại tiếp tục bị phản xạ trên gương B, và ảnh ảo của gương B lại phản xạ ngược lại trên gương A. Quá trình này tạo ra một chuỗi các ảnh ảo nối tiếp nhau thành một vòng tròn.

Mắt của chúng ta không phân biệt được đâu là vật thật, đâu là ảnh ảo, nên sẽ nhìn thấy một bông hoa đối xứng hoàn chỉnh được tạo nên từ vô số hình ảnh nhân bản.

>>> Xem bài viết này: Lăng kính đã làm gì với ánh sáng để tạo ra dải màu cầu vồng kỳ diệu?

Vì sao các hoa văn luôn đối xứng một cách hoàn hảo?

Sự đối xứng hoàn hảo này không phải là ngẫu nhiên, mà là kết quả trực tiếp của góc đặt giữa các tấm gương. Trong ngành quang học và hình học, góc gương quyết định số lần hình ảnh được nhân bản.

Với hệ thống ba gương đặt thành hình tam giác đều (mỗi góc 60 độ), chúng sẽ tạo ra một mạng lưới phản xạ vô hạn lấp đầy tầm nhìn, tạo ra các hoa văn lục giác đối xứng tuyệt đẹp. Tương tự, hai gương đặt góc 45 độ sẽ tạo ra hoa văn 8 cánh. 

Sự sắp xếp hình học chính xác này đảm bảo rằng dù các mảnh màu có lộn xộn thế nào, hình ảnh cuối cùng bạn thấy luôn luôn có trật tự và đối xứng. Đây là lý do cốt lõi vì sao có cầu vồng trong kính vạn hoa luôn đẹp mắt.

Kính vạn hoa là một minh chứng tuyệt vời cho thấy những nguyên tắc khoa học cơ bản có thể tạo ra vẻ đẹp vô tận. Chỉ từ vài tấm gương và ít mảnh nhựa, nó đã dạy chúng ta một bài học thú vị về sự đối xứng, phản xạ ánh sáng và vẻ đẹp của vật lý. Lần tới khi nhìn vào một chiếc kính vạn hoa, bạn sẽ thấy đó không chỉ là một món đồ chơi, mà là cả một vũ trụ quang học thu nhỏ.

>>> Tìm hiểu ngay: Vì sao bong bóng xà phòng trong suốt lại hiện lên màu sắc cầu vồng?