Vào thời hoàng kim của đĩa CD, chắc hẳn ai trong chúng ta cũng từng bị mê hoặc bởi những dải màu sắc cầu vồng lấp lánh khi nghiêng đĩa dưới ánh sáng. Vẻ đẹp bất ngờ này không phải là một thiết kế có chủ đích, mà là một sản phẩm phụ đầy thú vị của công nghệ lưu trữ dữ liệu.
Những nguyên nhân chính vì sao đĩa CD có màu cầu vồng
Để hiểu được câu chuyện, chúng ta cần biết rằng bề mặt của một chiếc đĩa CD không hề phẳng lì như mắt thường nhìn thấy. Nó chứa một rãnh dữ liệu duy nhất cuộn thành hình xoắn ốc từ trong ra ngoài, trên đó có hàng tỷ các "hố" (pit) siêu nhỏ để mã hóa thông tin..
Nhiều người lầm tưởng hiệu ứng này giống như lăng kính, nhưng cơ chế hoạt động thực sự khác biệt và còn thú vị hơn. Một lăng kính tách ánh sáng bằng hiện tượng khúc xạ. Trong khi đó, bề mặt đĩa CD hoạt động như một "cách tử nhiễu xạ" (diffraction grating).
Các rãnh dữ liệu và các hố siêu nhỏ trên đĩa có kích thước xấp xỉ với bước sóng của ánh sáng. Khi ánh sáng trắng (như ánh sáng mặt trời hoặc bóng đèn) chiếu vào, bề mặt này sẽ thực hiện hai việc: phản xạ ánh sáng và làm cho các sóng ánh sáng bị uốn cong và lan tỏa ra.
Nhiễu xạ và giao thoa ánh sáng là gì? Tại sao chúng tạo ra màu sắc?
Đây chính là trái tim của vấn đề, một bài học vật lý kỳ thú về bản chất của ánh sáng.
Nhiễu xạ ánh sáng
Hãy tưởng tượng ánh sáng là những con sóng. Khi những con sóng này gặp phải một chướng ngại vật nhỏ (như các hố trên đĩa CD), chúng sẽ bị uốn cong và lan ra xung quanh, giống như sóng nước lan ra sau khi đi qua một khe hẹp.
Giao thoa ánh sáng
Khi hàng tỷ sóng ánh sáng bị uốn cong này gặp nhau, chúng sẽ "giao thoa" với nhau. Tại một số điểm, các đỉnh sóng gặp nhau và cộng hưởng, tạo nên ánh sáng mạnh hơn (giao thoa tăng cường). Tại các điểm khác, đỉnh sóng này gặp hõm sóng kia và triệt tiêu lẫn nhau, tạo ra vùng tối (giao thoa triệt tiêu).
Tạo ra màu sắc
Ánh sáng trắng là một hỗn hợp của tất cả các màu trong quang phổ (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím). Mỗi màu có một bước sóng khác nhau. Do đó, chúng sẽ bị nhiễu xạ ở những góc hơi khác nhau.
Kết quả là, tại mỗi góc nhìn của bạn, chỉ có một bước sóng (một màu) nhất định có giao thoa tăng cường và đập vào mắt bạn. Khi bạn thay đổi góc nhìn, màu sắc bạn thấy cũng thay đổi theo. Quá trình tách ánh sáng trắng thành các màu riêng lẻ này gọi là sự phân tán ánh sáng.
>>> Khám phá kỹ hơn: Khám phá lực vô hình giữ nước không tràn ra khỏi một chiếc ly đầy
5 hiện tượng màu cầu vồng trong đời sống giống đĩa CD
Hiệu ứng màu sắc do cấu trúc vi mô này không chỉ xuất hiện trên đĩa CD. Bạn có thể bắt gặp nó ở rất nhiều nơi trong tự nhiên và cuộc sống hàng ngày:
- Bong bóng xà phòng: Màu sắc cầu vồng trên bong bóng cũng do giao thoa, nhưng là giao thoa trên lớp màng xà phòng siêu mỏng.
- Vệt dầu loang trên mặt nước: Tương tự như bong bóng xà phòng, lớp dầu mỏng trên mặt nước cũng tạo ra các màu sắc sặc sỡ.
- Lông vũ của chim công hoặc chim ruồi: Màu sắc lấp lánh của chúng không phải do sắc tố, mà do cấu trúc nano của lông vũ gây ra hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa ánh sáng.
- Mặt sau của một số loài bọ cánh cứng: Lớp vỏ của chúng cũng có cấu trúc vi mô tạo ra hiệu ứng màu sắc tương tự.
>>> Xem nội dung liên quan: Vì sao bong bóng trong suốt lại có màu sắc cầu vồng lấp lánh đẹp mắt?
Hiệu ứng cầu vồng trên đĩa CD không chỉ là một hình ảnh đẹp mắt mà còn là một minh chứng sống động cho bản chất sóng của ánh sáng. Lần tới khi bạn nhìn thấy một vật lấp lánh bảy sắc cầu vồng, hãy nhớ rằng có thể bạn đang chứng kiến một màn trình diễn ngoạn mục của ngành quang học ngay trước mắt mình.
>>> Xem bài viết này: Bí mật đằng sau hiện tượng vì sao nước làm ướt giấy bạn có thể chưa biết
