Kính cửa sổ ban đêm thành tấm gương vì kính lúc nào cũng phản xạ một phần nhỏ ánh sáng — khoảng 8% với tấm kính đơn — nhưng ban ngày phần phản xạ ấy bị ánh sáng mạnh từ bên ngoài đi xuyên qua lấn át. Ban đêm, bên ngoài tối, trong phòng sáng đèn: ánh sáng từ ngoài vào gần như không còn, chỉ còn ảnh phản chiếu của căn phòng. Tấm kính không đổi gì; thứ thay đổi là tỉ lệ sáng giữa hai phía.
Thấy nó ở đâu, lúc nào
- Tối bật đèn phòng, nhìn ra cửa sổ: thấy chính mình, bóng đèn, tủ sách thay vì cây cối, đường phố bên ngoài.
- Ngồi trên xe khách, tàu hoả chạy đêm: cửa kính chỉ thấy mặt hành khách và đèn trong khoang. Khi tài xế tắt đèn khoang, cảnh bên ngoài hiện lại.
- Đi ngoài phố buổi tối nhìn vào cửa hàng sáng đèn: thấy rõ bên trong, gần như không thấy bóng mình. Người trong cửa hàng nhìn ra thì chỉ thấy ảnh phản chiếu.
- Lái xe ban đêm bật đèn trong xe: kính chắn gió phản chiếu bảng đồng hồ, màn hình, làm khó nhìn đường.
Hiện tượng rất phổ biến tới mức ít ai để ý, nhưng nó có hậu quả thực tế: người ở trong nhà sáng đèn ban đêm không nhìn thấy ai đứng ngoài, trong khi người bên ngoài thấy rõ mọi thứ bên trong.
Cơ chế: kính vừa trong vừa phản chiếu
Mỗi mặt kính dội lại khoảng 4%
Ánh sáng gặp ranh giới giữa không khí và thuỷ tinh thì một phần bị phản xạ, như đã thấy với mặt nước. Thuỷ tinh có chiết suất khoảng 1,5, cao hơn nước, nên phản xạ mạnh hơn: khoảng 4% ánh sáng ở mỗi mặt khi nhìn gần vuông góc. Tấm kính có hai mặt, nên tổng cộng khoảng 8% bị phản xạ, khoảng 92% đi xuyên qua (bỏ qua phần nhỏ kính hấp thụ). Nhìn xiên càng nhiều, tỉ lệ phản xạ càng tăng.
Ai sáng hơn thì thắng
Mắt ta nhìn vào tấm kính nhận được hai thứ chồng lên nhau: ánh sáng từ bên kia đi xuyên qua, và ánh sáng từ phía mình phản xạ lại. Hình nào rõ hơn tuỳ hình nào sáng hơn.
| Tình huống | Ánh sáng xuyên qua (từ phía bên kia) | Ánh sáng phản xạ (từ phía mình) | Ta thấy gì |
|---|---|---|---|
| Ban ngày, trong phòng đứng nhìn ra | 92% của cảnh ngoài trời rất sáng | 8% của căn phòng tối hơn nhiều | Cảnh ngoài trời, gần như không thấy bóng mình |
| Ban đêm, trong phòng sáng đèn nhìn ra | 92% của bóng tối — gần như không có gì | 8% của căn phòng sáng | Ảnh phản chiếu căn phòng, kính như gương |
| Ban đêm, ngoài đường nhìn vào nhà sáng đèn | 92% của căn phòng sáng | 8% của đường phố tối | Thấy rõ bên trong |
| Chạng vạng, trong và ngoài sáng gần bằng nhau | Vừa phải | Vừa phải | Cả hai hình chồng lên nhau như ảnh chụp hai lần |
Ánh sáng ban ngày ngoài trời thường mạnh hơn trong nhà hàng chục, có khi hàng trăm lần. Ban đêm thì ngược lại. Tỉ lệ đó lật ngược, và tấm kính lật vai theo.
Vì sao thấy hai ảnh lệch nhau
Nhìn kỹ ảnh bóng đèn phản chiếu trong cửa sổ, nhiều khi thấy hai, ba ảnh xếp lệch nhau một chút. Đó là vì hai mặt của tấm kính mỗi mặt cho một ảnh, cách nhau bằng độ dày tấm kính. Với cửa kính hộp hai lớp hiện đại, có tới bốn mặt kính, nên có bốn ảnh, hai cặp cách nhau rõ ràng vì khoảng không khí ở giữa. Nhìn số ảnh bóng đèn là đoán được cửa có mấy lớp.
Biến thể và ứng dụng
Gương một chiều
Thứ thường được gọi là "gương một chiều" trong phim trinh thám thật ra không phải là gương chỉ cho ánh sáng đi một chiều — không có tấm kính thông thường nào làm được điều đó. Đó là kính phủ một lớp kim loại rất mỏng, phản xạ khoảng một nửa ánh sáng và cho nửa kia đi qua. Nó chỉ hoạt động "một chiều" khi một phòng sáng, một phòng tối: phía sáng thấy gương, phía tối nhìn xuyên qua. Bật đèn phía tối lên là bí mật lộ ngay. Đây chính là cửa sổ ban đêm, chỉ được tăng cường độ phản xạ.
Kính dán phim phản quang ở nhà cao tầng
Nhiều toà nhà văn phòng ở thành phố lớn dùng kính phủ lớp phản quang để giảm nóng. Ban ngày từ ngoài nhìn vào toà nhà chỉ thấy mây trời phản chiếu, còn người bên trong nhìn ra rõ. Ban đêm, khi văn phòng bật đèn, cả toà nhà "trong suốt" từ bên ngoài. Cùng một nguyên lý.
Chim đâm vào kính
Ban ngày, kính toà nhà và cửa sổ lớn phản chiếu cây cối, bầu trời. Chim không nhận ra đó là ảnh phản chiếu và bay thẳng vào. Va chạm với kính được các nhà điểu học coi là một nguyên nhân lớn gây chết chim ở đô thị nhiều nước. Dán các chấm, vạch đặt sát nhau lên mặt ngoài kính giúp chim nhận ra có vật cản.
Lớp chống phản xạ trên kính mắt, ống kính máy ảnh
Kính mắt và ống kính máy ảnh được phủ những lớp màng mỏng cỡ một phần tư bước sóng ánh sáng. Ánh sáng phản xạ từ mặt trên và mặt dưới của lớp màng triệt tiêu lẫn nhau, khiến phản xạ giảm từ 4% xuống còn khoảng 1% hoặc thấp hơn mỗi mặt. Đó là lý do tròng kính cận đắt tiền nhìn nghiêng hơi ánh xanh lục hoặc tím: chỉ còn phản xạ một chút ở những màu mà lớp phủ không triệt tiêu hết.
Hiểu lầm thường gặp
- "Ban đêm kính phản xạ mạnh hơn ban ngày." Kính phản xạ y như nhau, khoảng 8%. Chỉ có ánh sáng xuyên qua từ phía bên kia thay đổi.
- "Rèm mỏng, kính màu thì ban đêm người ngoài không thấy." Ngược lại, nếu trong phòng sáng đèn, người ngoài vẫn thấy hình bóng qua rèm mỏng và kính màu nhạt. Muốn kín ban đêm cần rèm dày hoặc giảm đèn sát cửa sổ.
- "Gương một chiều cho ánh sáng đi một chiều." Không có tấm kính thụ động nào làm được thế. Nó chỉ dựa vào chênh lệch độ sáng giữa hai phòng.
- "Kính càng dày càng phản chiếu nhiều." Lượng phản xạ chủ yếu do hai mặt kính quyết định, không do độ dày. Kính dày chỉ làm hai ảnh phản chiếu tách xa nhau hơn.
Tự quan sát / tự thử an toàn
Lật vai tấm kính trong năm phút
- Chọn một buổi tối, đứng trong phòng nhìn ra cửa sổ khi đèn phòng đang bật: thấy ảnh phản chiếu.
- Tắt đèn phòng, đợi một phút cho mắt quen tối: cảnh ngoài hiện lại, ảnh phản chiếu mất gần hết.
- Bật một đèn bàn nhỏ cách xa cửa sổ: ảnh phản chiếu chỉ hiện mờ quanh chiếc đèn.
- Muốn nhìn ra ngoài khi đèn phòng vẫn bật: áp hai bàn tay khum lại thành ống quanh mắt, dí sát kính. Bàn tay chặn ánh đèn phòng chiếu lên kính, cảnh bên ngoài hiện ra.
Đếm ảnh bóng đèn
- Buổi tối, đứng cách cửa kính vài mét, nhìn ảnh phản chiếu của một bóng đèn nhỏ hay ngọn đèn ngủ.
- Đứng xiên một chút so với kính: ảnh sẽ tách thành hai (kính đơn) hoặc bốn (kính hộp). Dùng điện thoại phóng to chụp lại để đếm.
- Thử với cửa kính tủ, mặt kính khung ảnh: kính mỏng cho hai ảnh gần như dính nhau.
Chụp ảnh qua cửa kính không bị loá
Khi muốn chụp cảnh đêm thành phố từ trong phòng hay từ cửa sổ máy bay, tắt bớt đèn sau lưng, áp ống kính điện thoại sát mặt kính và lấy tay hoặc vạt áo tối màu che quanh. Ảnh phản chiếu biến mất vì không còn ánh sáng nào từ phía mình rơi lên đúng chỗ kính trước ống kính.
Làm các thí nghiệm này ở cửa sổ có song chắn hoặc cửa kính cố định; không leo lên bậu cửa, không nhoài người qua cửa sổ ở tầng cao.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao ban đêm cửa kính lại như tấm gương?
Kính luôn phản xạ khoảng 8% ánh sáng. Ban ngày phần đó bị ánh sáng mạnh từ ngoài trời đi xuyên qua lấn át. Ban đêm bên ngoài tối, trong phòng sáng đèn, nên ảnh phản chiếu của căn phòng trở thành thứ sáng nhất ta thấy trên kính.
Ban đêm bật đèn trong nhà, người bên ngoài có nhìn thấy vào không?
Có, thấy khá rõ. Người bên ngoài nhận ánh sáng mạnh từ căn phòng đi xuyên qua kính, còn ảnh phản chiếu đường phố tối thì rất yếu. Muốn kín đáo cần kéo rèm dày hoặc giảm đèn gần cửa sổ.
Gương một chiều hoạt động thế nào?
Gương một chiều là kính phủ lớp kim loại mỏng, phản xạ khoảng một nửa và cho qua một nửa ánh sáng. Nó chỉ hoạt động khi phía người bị quan sát sáng hơn nhiều so với phía người quan sát. Nếu hai phòng sáng như nhau, cả hai phía đều thấy mờ mờ cả hai cảnh.
Vì sao nhìn bóng đèn phản chiếu trong cửa kính thấy hai, ba ảnh?
Mỗi mặt kính phản xạ riêng một ảnh. Kính đơn có hai mặt nên cho hai ảnh gần nhau, kính hộp hai lớp có bốn mặt nên cho bốn ảnh. Nhìn xiên sẽ thấy các ảnh tách rõ hơn.
Làm sao nhìn ra ngoài cửa sổ ban đêm khi đèn phòng đang bật?
Khum hai bàn tay quanh mắt rồi áp sát vào kính, để chặn ánh đèn phòng chiếu lên đúng phần kính trước mắt. Hoặc tắt bớt đèn phía sau lưng. Khi ánh sáng phía mình giảm, cảnh bên ngoài sẽ hiện ra.
