Tán sắc ánh sáng là gì? Bầu trời có màu gì? Trước tiên chúng ta sẽ tìm hiểu một số khái niệm cơ bản về hiện tượng tán sắc ánh sáng: - Tán sắc ánh sáng là hiện tượng ánh sáng trắng sau khi đi qua môi trường trong suốt (trừ chân không) bị phân tách ra thành những chùm ánh sáng đơn sắc có độ biến thiên màu sắc từ đỏ sang tím. - Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc gồm 7 màu là màu đỏ, màu cam, màu vàng, màu lục, màu lam, màu chàm, màu tím. - Ánh sáng mặt trời là một ánh sáng trắng. Tiếp theo, chúng ta cùng nhau lý giải một số hiện tượng khoa học thông qua hiện tượng tán sắc này nhé! Tại sao bầu trời ban ngày có màu xanh? Khi các chùm sáng mặt trời chiếu vào trái đất, chúng phải di chuyển trong một tầng khí quyển rất dày chứa vô số các hạt nhỏ li ti và các phân tử khí. Ban đầu, ánh sáng mặt trời sẽ chiếu xuống trái đất theo đường thẳng. Nhưng khi vào tầng khí quyển, các hạt bụi nhỏ và các phân tử khí ở đây sẽ cản trở đường đi của ánh sáng khiến chúng chiếu lệch theo hướng khác. Vào ban ngày, một lượng lớn ánh sáng có bước sóng ngắn (như ánh sáng xanh, ánh sáng tím) sẽ bị phân tử khí hấp thụ rồi phân tán ra ngoài theo nhiều hướng khác nhau. Lúc này, các ánh sáng xanh sẽ tán xạ khắp bầu trời . Còn những ánh sáng có bước sóng dài hơn sẽ xuyên qua các chướng ngại vật trong khí quyển và chiếu thẳng xuống mặt đất. Vậy tại sao ta lại nhìn thấy bầu trời màu xanh trong khi ánh sáng tím mới là loại ánh sáng có bước sóng ngắn nhất? Nguyên nhân là do cơ chế hoạt động của mắt người trong việc phân biệt màu sắc. Tế bào nón là loại tế bào trên võng mạc đảm nhiệm việc cảm thụ, phát hiện màu sắc, các tế bào nón có chứa sắc tố giúp phản ứng với từng loại bước sóng khác nhau. Tuy nhiên, chúng có giới hạn cảm ứng nhất định đối với các bước sóng. Đối với các ánh sáng có bước sóng cực ngắn như ánh sáng tím, các tế bào nón sẽ gây ra các phản ứng trên diện rộng và chồng chéo nhau, làm cho hai quang phổ khác nhau có thể gây ra cùng một phản ứng trên các tế bào nón. Nói một cách đơn giản hơn là chúng ta không thể nhìn thấy tia cực tím vì ánh sáng tím nằm ngoài quang phổ khả kiến của con người. Khi bầu trời là một hỗn hợp giữa hai màu xanh và tím, các tế bào nón trong mắt người sẽ chuyển hỗn hợp này thành màu xanh và trắng và gửi tín hiệu cuối cùng về hệ thần kinh chỉ là màu xanh do đó ta chỉ nhìn thấy bầu trời màu xanh. Tương tự như vậy, vào lúc hoàng hôn, màu sắc của bầu trời sẽ bắt đầu có sự thay đổi từ màu xanh lúc ban ngày chuyển dần sang màu cam và sau đó đến màu đỏ. Nguyên nhân là do tại thời điểm này ánh sáng mặt trời cần phải đi một đoạn đường dài hơn để đến vị trí mà bạn có thể quan sát, đồng nghĩa với việc chúng sẽ phải va chạm với nhiều phân tử khí hơn trong khí quyển. Hầu hết ánh sáng đều bị chặn lại, chỉ còn lại ánh sáng cam, ánh sáng đỏ có bước sóng dài ít bị tán xạ được chiếu tới mặt đất. Do đó, bạn sẽ nhìn thấy bầu trời ngày càng đỏ dần lên. Cuối cùng khi ánh sáng có bước sóng dài nhất cũng không thể chiếu tới mặt đất nữa bầu trời sẽ chuyển thành màu đen. Quan sát màu sắc bầu trời lúc bình minh, ta thấy bầu trời cũng có màu đỏ bởi vì ánh sáng mặt trời lúc này cũng phải đi xuyên qua lượng khí quyển dày và xa giống như hoàng hôn vậy. Cho nên, vào thời điểm bình minh hay hoàng hôn ta đều sẽ thấy bầu trời có màu cam đỏ. Vậy có phải bầu trời trong mắt của tất cả các loài sinh vật đều là màu xanh không nhỉ? Tất nhiên là không rồi! Như mình đã trình bày phía trên, màu sắc của bầu trời là do cấu tạo mắt quyết định. Hầu hết các loài động vật chỉ có hai loại tế bào hình nón trong võng mạc, một số loài có khả năng nhìn thấy ánh sáng cực tím, dẫn đến chúng có thể nhìn thấy bầu trời có màu tím. Còn một điều thú vị nữa là nếu bạn quan sát mặt trời ở ngoài vũ trụ như các phi hành gia, bạn sẽ thấy mặt trời có màu trắng đó nha. Bởi vì trong vũ trụ không có bầu khí quyển để tán xạ ánh sáng mặt trời đâu.
