Giáo án thực tập môn lý: phản xạ toàn phần

Trường thực tập: THPT Võ Thị Sáu Giáo viên hướng dẫn: Thầy Nguyễn Văn Bỉ Sinh viên thực tập: Lê Thị Kim Linh MSSV: 3110020014 GIÁO ÁN LỚP 11 NC Bài 45: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Phân biệt được hai trường hợp: góc khúc xạ tới hạn và góc tới giới hạn. - Nắm được hiện tượng phản xạ toàn phần. Nêu được điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần. - Nêu được tính chất của sự phản xạ toàn phần. - Quan sát GV tiến hành thí nghiệm để rút ra kết luận về hiện tượng phản xạ toàn phần. - Nắm được ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang và cáp quang. 2. Kĩ năng: - Thiết kế các phương án thí nghiệm để nghiên cứu hiện tượng phản xạ toàn phần. - Rèn luyện kĩ năng quan sát, lập luận … - Vận dụng hiện tượng phản xạ toàn phần để giải thích các hiện tượng liên quan và làm bài tập. 3. Thái độ: - Nghiêm túc trong giờ học. - Sôi nổi phát biểu xây dựng bài. - Có ý thức vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống. II. CHUẨN BỊ 1.Giáo viên: + Các thí nghiệm về góc khúc xạ giới hạn, hiện tượng phản xạ toàn phần và đường đi của tia sáng trong sợi quang học. + Các hình ảnh về ứng dụng của cáp quang và một số hiện tượng tự nhiên liên quan đến hiện tượng phản xạ toàn phần 2.Học Sinh: Ôn lại các kiến thức về khúc xạ ánh sáng. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, chuẩn bị điều kiện xuất phát. Câu 1:Nêu định luật khúc xạ ánh sáng? Câu 2: Khi chiếu tia sáng từ môi trường có chiết suất n 1 sang môi trường có chiết suất n 2 (n 1 < n 2 ) thì tia khúc xa lệch xa hay gần pháp tuyến hơn so với tia tới? Vẽ hình cho cả 2 trường hợp n 1 < n 2 và n 1 > n 2 . Đặt vấn đề: Trường hợp tia sáng truyền từ môi trường có chiết suất n 1 > n 2 thì i< r . Khi tăng dần góc tới i thì góc khúc xạ r có xuất hiện trong mọi trường hợp không? Và nếu tia khúc xạ không còn xuất hiện nữa thì hiện tượng đó gọi là gì? Hay vào những ngày nắng nóng trên đường nhựa hay trên xa mạc thì ta thường thấy ảo giác có những vệt sáng loang loáng như có nước nhưng lại gần thì hoàn toàn khô ráo. Bài học hôm nay sẽ giúp chúng ta giải thích vì sao có hiện tượng trên. Hoạt động 2: Tìm hiểu hiện tượng phản xạ toàn phần Hoạt động của GV Hoạt động của HS ND ghi bảng - Xét tia sáng đi từ môi trường có chiết suất n 1 sang môi trường khác có chiết suất n 2 (n 1 < n 2 ) (?) Từ biểu thức của định luật khúc xạ, hãy so sánh độ lớn của góc tới i và góc khúc xạ r ? (?) Góc tới có thể lấy các giá trị trong khoảng nào? * Cho HS xem thí nghiệm về góc khúc xạ giới hạn. - Yêu cầu HS nêu nhận xét về hiện tượng quan sát được. → 2 1 nsini = >1 i > r sinr n → + 0 ≤ i ≤ 90 o - Quan sát và nêu nhận xét. + Khi i = 0 o → r = 0 o → tia sáng vuông góc với mặt lưỡng chất và truyền thẳng vào MT (2) + Tăng i thì r cũng tăng và i 1. Hiện tượng phản xạ toàn phần a) Góc khúc xạ giới hạn * n 1 < n 2 → i > r Nhận xét: + i = 0 o → r = 0 o + i tăng → r tăng và i > r + i = 90 o thì r = r max = i gh i gh gọi là góc khúc xạ giới hạn 1 gh 2 n sini = (1) n Kết luận: Trong trường hợp ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn sang môi trường có chiết suất lớn - Đánh giá nhận xét của HS. - r max được gọi là góc khúc xạ giới hạn và kí hiệu là i gh (?) Hãy tính góc khúc xạ giới hạn. Kết luận: Trong trường hợp ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn sang môi trường có chiết suất lớn hơn, ta luôn có tia khúc xạ trong môi trường thứ 2. luôn lớn hơn r + Khi i = 90 o thì r = r max + n 1 sin90 o = n 2 sini gh → 1 gh 2 n sini = n hơn, ta luôn có tia khúc xạ trong môi trường thứ 2. - Xét trường hợp thứ 2: n 1 > n 2 → MT (1) chiết quang hơn MT (2) → 2 1 nsini = < 1 r > i sinr n → * Cho HS xem thí nghiệm về hiện tượng phản xạ toàn phần. - Yêu cầu HS nêu nhận xét về hiện tượng quan sát được. - Quan sát và nêu nhận xét. + Khi i = 0 o → r = 0 o → tia sáng vuông góc với mặt lưỡng chất và truyền thẳng vào MT (2) + Tăng i thì r cũng tăng và i luôn nhỏ hơn r, tia sáng tới mặt lưỡng chất có 1 phần bị phản xạ, phần kia bị khúc xạ vào MT (2). + Khi i= i gh →r = r max =90 o → Tia khúc xạ rất mờ và đi là là ở mặt lưỡng chất còn tia phản xạ rất sáng b) Sự phản xạ toàn phần * n 1 < n 2 → i > r Nhận xét: + i = 0 o → r = 0 o + i tăng → r tăng và i < r + i = i gh thì r = r max =90 o i gh gọi là góc tới giới hạn 2 gh 1 n sini = (1) n + i > i gh → sin r > 1 → Không có tia khúc xạ → Hiện tượng phản xạ toàn phần. Kết luận: Khi ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn với góc tới lớn hơn góc giới hạn i gh thì sẽ - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C1 SGK/220 - Kết luận: Khi ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn với góc tới lớn hơn góc giới hạn i gh thì sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, trong đó mọi tia sáng đều bị phản xạ, không có tia khúc xạ. - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C2 SGK/220. + Khi i > i gh → toàn bộ tia sáng bị phản xạ, không có tia khúc xạ vào MT (2). - Suy nghĩ trả lời + Trong trường hợp tia sáng đi từ MT có chiết suất lớn sang MT có chiết suất bé hơn với góc tới lớn hơn góc tới giới hạn. - Suy nghĩ trả lời + 2 điều kiện 1. MT tới chiết quang hơn MT khúc xạ. 2. Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới giới hạn: i ≥ i gh xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, trong đó mọi tia sáng đều bị phản xạ, không có tia khúc xạ. - Điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần: + n 1 > n 2 + i ≥ i gh Hoạt động 3: Tìm hiểu ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần. Hoạt động của GV Hoạt động của HS ND ghi bảng - Sợi quang: là một loại dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ hiện tượng phản xạ toàn phần. - Cho HS xem các hình ảnh của sợi quang và mô hình mặt cắt ngang của sợi quang. - Yêu cầu HS quan sát và nêu cấu tạo của sợi quang. - Cho HS xem flash về đường truyền của tia sáng trong sợi quang học. (?) Ánh sáng được dẫn qua sợi quang nhờ hiện tượng nào ? (?) Để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần bên trong lõi sợi quang thì các chiết suất n 1 và n 2 phải thõa mãn điều kiện gì? (?) Ánh sáng được truyền như thế nào trong sợi quang? - Đánh giá và hoàn chỉnh câu trả lời của HS. - Nhiều sợi quang như vậy được ghép với nhau tạo - Quan sát và nêu nhận xét * Gồm 2 phần chính: phần lõi và phần vỏ. + Phần lõi: trong suốt có chiết suất n 1 + Phần vỏ: có chiết suất n 2 + Nhờ hiện tượng phản xạ toàn phần. + n 1 > n 2 + Tia SI khúc xạ vào lõi sợi quang, tia khúc xạ tới mặt tiếp xúc giữa lõi và vỏ tại I 1 dưới góc tới i lớn hơn góc tới giới hạn và bị phản xạ toàn phần. Sau một loạt phản xạ như vậy, tia sáng được dẫn qua sợi quang mà cường độ ánh sáng bị giảm không đáng kể. 2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần. a) Sợi quang: - Cấu tạo: Gồm 2 phần chính + Phần lõi: bằng thủy tinh hoặc chất dẻo trong suốt có chiết suất n 1 + Phần vỏ bao quanh có chiết suất n 2 (n 2 < n 1 ) b) Cáp quang: Là bó sợi quang - Ứng dụng: + Trong y học: nội soi + Trong CNTT: truyền dẫn các dữ liệu Ưu điểm: • Truyền được dung lượng tín hiệu lớn • Ít bị nhiễu bởi trường điện từ ngoài thành những bó. Những bó này lại được ghép và hàn nối với nhau tạo thành những cáp quang. Có thể có tới 3 000 sợi trong một tiết diện chỉ khoảng 1 cm 2 . (?) Cáp quang được sử dụng phổ biến trong những lĩnh vực nào? (?) Trong y học cáp quang được ứng dụng như thế nào? (?) Trong công nghệ thông tin cáp quang được ứng dụng như thế nào? (?) Một hệ truyền thông dùng cáp quang gồm những bộ phận nào? (?) Nêu những ưu điểm nổi trội của cáp quang so với cáp kim loại thông thường cùng đường kính. + Trong y học và trong công nghệ thông tin. + Trong y học cáp quang được dùng để quan sát các bộ phận bên trong cơ thể. Đó là phương pháp nội soi. + Trong CNTT cáp quang được dùng để truyền dẫn các dữ liệu. + 3 bộ phận chính: 1 máy phát: biến tín hiệu điện thành tín hiệu quang 1 cáp quang: truyền tín hiệu 1 máy thu: nhận tín hiệu ở đầu ra và biến đổi chúng trở lại thành tín hiệu điện + 2 ưu điểm nổi trội • Truyền được dung lượng tín hiệu rất lớn • Ít bị nhiễu bởi trường điện từ ngoài Hoạt động 4: Củng cố bài học và giao nhiệm vụ học tập Hoạt động của GV Hoạt động của HS Bài 3/24: Giải: Một khối thủy tinh P có chiết suất n = 1,5 tiết diện thẳng là 1 tam giác ABC vuông tại B. Chiếu vuông góc tới mặt AB 1 chùm sáng song song SI. a/Khối thủy tinh đặt trong không khí. Tính góc lệch D? b/Khối thủy tinh đặt trong nước có n’=1,33. Tính góc lệch D? gợi ý: a/ b/ -Hoàn thành các bài tập còn lại trong tài liệu. -Học bài và xem trước bài Lăng Kính. a/ dựa vào ΔABC ta có: r’ = 45 0 sin i gh = 1/1,5= 0,67 i gh = 41 0 48’ ta thấy r’ > i gh n 1 >n 2 nên xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần tia sáng truyền thẳng ra không khí tại mặt BC b/ sin i gh = 1,33/1,5 = 0,887 i gh = 62 0 27’ ta thấy r’ < i gh nên tại AC có tia khúc xạ nsinr’ = n’sini’ i’ = 52 0 53’ D = i’ – r’ = 7 0 53’ Ngày tháng năm 2014 Phê duyệt của giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực tập Nguyễn Văn Bỉ Lê Thị Kim Linh B A C r’ D B A C r’ D i’ . phản xạ toàn phần. - Nêu được tính chất của sự phản xạ toàn phần. - Quan sát GV tiến hành thí nghiệm để rút ra kết luận về hiện tượng phản xạ toàn phần. -. một loạt phản xạ như vậy, tia sáng được dẫn qua sợi quang mà cường độ ánh sáng bị giảm không đáng kể. 2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần. a)