Bai 12 giao thoa song

TIẾT: BÀI 12: GIAO THOA ÁNH SÁNG I MỤC TIÊU Kiến thức - Nêu điều kiện cần thiết để quan sát hệ vân giao thoa - Viết cơng thức cho vị trí vân sáng, tối cho khoảng vân i, xác định bước sóng - Mơ tả thí nghiệm chứng minh giao thoa hai sóng kết hợp dụng cụ thực hành sử dụng sóng nước (hoặc sóng ánh sáng) - Phân tích, xử lí số liệu thu từ thí nghiệm, nêu điều kiện cần thiết để quan sát hệ vân giao thoa - Vận dụng biểu thức i = λD/a cho giao thoa ánh sáng qua hai khe hẹp.D/a cho giao thoa ánh sáng qua hai khe hẹp Năng lực a Năng lực chung - Biết nâng cao khả tự đọc hiểu SGK - Có tinh thần xây dựng bài, hợp tác làm việc nhóm - Nhận biết tượng giao thoa xảy thực tế - Giải toán giao thoa ánh sáng b Năng lực vật lí - Tự giác tìm tịi, khám phá để lĩnh hội kiến thức biết liên hệ ví dụ có thực tế tượng giao thoa hai sóng mặt nước giao thoa ánh - Biết điều kiện xảy giao thoa, giải thích tượng giao thoa - Biết viết cơng thức tính khoảng vân, bước sóng, vị trí vân sáng, tối Phẩm chất - Chăm chỉ, tích cực xây dựng - Chủ động việc tìm tòi, nghiên cứu lĩnh hội kiến thức - Có tinh thần trách nhiệm, hợp tác trình thảo luận chung II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Giáo viên - SGK, SGV, Giáo án - Các video, hình ảnh sử dụng học - Các ví dụ lấy ngồi - Máy chiếu (nếu có) - Bộ thí nghiệm giao thoa sóng nước - Bộ thí nghiệm giao thoa ánh sáng Học sinh - SGK, ghi, giấy nháp, bút, thước kẻ III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động Mở đầu a Mục tiêu: - Hoạt động này, từ hoạt động tương đối quen thuộc mô tả thuật ngữ vật lí, khơng ngơn ngữ ngày, tạo cho HS hào hứng việc tìm hiểu nội dung học b Nội dung: - GV yêu cầu HS quan sát video mở đầu học Đặt câu hỏi mở vấn đề từ video c Sản phẩm học tập: - Bước đầu HS đưa nhận xét trình thực hoạt động d Tổ chức thực hiện: Các bước thực Nội dung bước Bước 1: GV giao - GV yêu cầu HS quan sát video mở đầu học Đặt câu hỏi mở vấn nhiệm vụ đề từ video Bước 2: HS thực - HS quan sát hình ảnh, video để trả lời cho câu hỏi mà GV đưa nhiệm vụ Bước 3: Báo cáo, thảo luận - HS trả lời câu hỏi mở đầu: Theo quan sát, ta thấy: - Do có giao sóng âm, điểm âm lớn sóng tăng cường nhau, điểm có âm nhỏ sóng triệt tiêu Bước 4: GV kết luận - GV tiếp nhận nhận xét câu trả lời HS nhận định - GV dẫn dắt HS vào bài: em đã thấy video sóng âm gặp nhau: Do có giao thoa sóng âm, điểm âm lớn sóng tăng cường nhau, điểm có âm nhỏ sóng triệt tiêu - Những điểm âm lớn điểm dao động mạnh hai sóng tới đó đồng pha với ngược lại điểm âm bé điểm đứng yên hai sóng tới gặp đó dao động ngược pha, triệt tiêu Để giải thích tượng Chúng ta vào mới bài 12: Giao thoa sóng Hoạt động Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1 Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước a Mục tiêu: - Nêu điều kiện cần thiết để quan sát hệ vân giao thoa - Mô tả thí nghiệm chứng minh giao thoa hai sóng kết hợp dụng cụ thực hành sử dụng sóng nước - Biết được, giải thích vị trí sóng dao động với biên độ cực đại Những vị trí sóng khơng dao động b Nội dung: - GV cho HS nghiên cứu tiến hành thí nghiệm 12.1 mục I.1, GV đưa câu hỏi yêu cầu HS trả lời - GV yêu cầu HS mô tả tượng giao thoa sóng nước vừa quan sát được, giải thích tượng giao thoa tồn vị trí sóng ln dao động với biên độ cực đại, vị trí sóng khơng dao động - HS thực yêu cầu giáo viên c Sản phẩm học tập: - HS tiến hành thí nghiệm quan sát tượng xảy bề mặt - HS lấy ví dụ tượng xảy gần tương tự tự nhiên thả viên đá xuống mặt hồ yên lặng d Tổ chức hoạt động: Các bước thực Nội dung bước Bước 1: GV giao - GV cho HS nghiên cứu tiến hành thí nghiệm 12.1 mục I.1, nhiệm vụ GV đưa câu hỏi yêu cầu HS trả lời + Mơ tả kết nghiệm quan sát được? + Muốn thí nghiệm thành cơng em cần ý thao tác tiến hành thí nghiệm? (dùng cầu tn có thành công không? dùng cầu cầu ý điều gì?) + Hình tròn sáng tối xếp nào? Trên hình ảnh thí nghiệm? Bước 2: HS thực nhiệm vụ - GV yêu cầu HS liên hệ tìm ví dụ thực tế để giúp em hiểu rõ tượng diễn tự nhiên - HS tiến hành thí nghiệm, đọc thơng tin SGK, phát biểu trả lời cho câu hỏi giáo viên - HS vận dụng lý thuyết, liên tưởng đến tình thực tế để lấy ví dụ (sóng nước) Bước 3: Báo cáo, - GV mời - bạn đứng chỗ trình bày câu trả lời cho câu hỏi thảo luận - GV mời HS khác nhận xét, bổ sung Bước 4: GV kết luận - GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức nhận định => GV kết luận lại tượng giao thoa ánh sáng: Hiện tượng hai sóng gặp tạo nên gợn sóng ổn định gọi tượng giao thoa sóng Các gợi sóng ổn định gọi vân giao thoa Điều kiện xảy tượng giao thoa: - Dao động cùng phương, cùng tần số - Có độ lệch pha không đổi theo thời gian Hai nguồn gọi hai nguồn kết hợp Hai sóng hai nguồn kết hợp tạo gọi hai sóng kết hợp Gv yêu cầu học sinh giải thích lại tượng nêu mục khởi động? HS dựa vào kiến thức vừa học giải thích tượng: Hiện tượng tượng giao thoa, tượng hai sóng kết hợp gặp có điểm đó chúng luôn tăng cường lẫn nhau, có điểm đó chúng luôn triệt tiêu nên có biên độ sóng lớn biên độ sóng nhỏ nằm xen kẽ với Hoạt động 2.2 Thí nghiệm Y-Âng về giao thoa ánh sáng a Mục tiêu: - Nêu điều kiện cần thiết để quan sát hệ vân giao thoa - Viết cơng thức cho vị trí vân sáng, tối cho khoảng vân i, xác định bước sóng - Mơ tả thí nghiệm chứng minh giao thoa hai sóng kết hợp dụng cụ thực hành sử dụng sóng ánh sáng - Phân tích, xử lí số liệu thu từ thí nghiệm, nêu điều kiện cần thiết để quan sát hệ vân giao thoa - Vận dụng biểu thức i = λD/a cho giao thoa ánh sáng qua hai khe hẹp.D/a cho giao thoa ánh sáng qua hai khe hẹp b Nội dung: - GV tổ chức cho HS tiến hành thí nghiệm với laze tìm hiểu SGK gọi tên đại lượng vật lí, viết cơng thức tính khoảng vân bước sóng ánh sáng c Sản phẩm học tập: - Viết cơng thức tính khoảng vân bước sóng ánh sáng d Tổ chức hoạt động Các bước thực Nội dung bước Bước 1: GV giao - GV cho HS nghiên cứu tiến hành thí nghiệm 12.4 mục I I.1, nhiệm vụ GV đưa câu hỏi yêu cầu HS trả lời + Mơ tả kết nghiệm quan sát được? Bước 2: HS thực nhiệm vụ + Trả lời câu hỏi sgk/ trang 50 - Tìm hiểu mục II.2 SGK đưa cơng thức ính bước sóng ánh sáng? - Điều kiện để có vân sáng, vân tối A - HS tiến hành thí nghiệm dưới hướng dẫn giáo viên Đưa nhận xét quan xát kết thí nghiệm - HS theo dõi SGK, tự đọc phần II.2 trả lời câu hỏi theo yêu cầu GV - HS chăm nghe giảng, ý cách hướng dẫn gv đưa cơng thức tính bước sóng sáng - Thảo luận nhóm để tìm câu trả lời cho câu hỏi SGK/50 theo yêu cầu giáo viên Bước 3: Báo cáo, - GV mời HS bạn đứng chỗ trả lời câu hỏi thảo luận - GV mời HS khác nhận xét câu trả lời làm bạn, bổ sung ý kiến Bước 4: GV kết luận - GV đánh giá, nhận xét, tổng kết chuyển sang nội dung luyện tập nhận định => Kết luận: Các em cần phải lưu ý đến điều kiện để có tượng giao thoa, ý nhớ cơng thức tính bước sóng cách xác định vị trí vân sáng, vân tối để tránh mắc sai lầm làm tập Chú ý rút cơng thức để tính khoảng vân i= λDD a Trong đó: i: khoảng vân ( khoảng cách hai vân sáng hai vân liên tiếp) a: Khoảng cách hai khe hẹp D: khoảng cách từ hai khe hẹp đến H F1 I a F2 A d1 d2 D x O B M - Điều kiện để có vân sáng, vân tối + điều kiện vân sáng A: d 2−d 1=kλλD ; kλ =0 ; ± 1; ± 2; + điều kiện vân tối A: d 2−d 1=(kλ + )λD ; kλ=0 ; ± 1; ± ; - Vị trí vân sáng, vân tối: λDD ; kλ=0 ; ±1 ; ±2 a λDD ; kλ =0 ; ±1 ; ± 2; + vị trí vân tối: x t =(kλ + ) a + vị trí vân sáng: x S =kλ Hoạt động Luyện tập a Mục tiêu: - Giúp HS tổng kết lại kiến thức thông qua việc giao nhiệm vụ làm tập tự luận SGK/trang 51 b Nội dung: - HS chia nhóm hoạt động c Sản phẩm học tập: - HS nắm vững kiến thức tìm đáp án d Tổ chức thực hiện: Các bước thực Nội dung bước Bước 1: GV giao Chia lớp nhóm mỗi nhóm thực nhiệm vụ nhiệm vụ Câu hỏi 1: Trong thí nghiệm Hình 12.1, tốc độ truyền sóng mặt nước 20 cm/s cần rung có tần số 40 Hz Tính khoảng cách hai điểm cực đại giao thoa cạnh đoạn thẳng S1S2 Câu hỏi 2: Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng với a = 0,2 mm, D = 1,2m, người ta đo i= 0,36 mm Tính bước sóng λD/a cho giao thoa ánh sáng qua hai khe hẹp tần số f xạ Câu hỏi 3: Trong thí nghiệm Y-âng, biết a = 0,15 mm, D = 1,20 m, khoảng cách 12 vân sáng liên tiếp 5,2 mm Tính bước sóng ánh sáng Câu 4: Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc, bước sóng λD/a cho giao thoa ánh sáng qua hai khe hẹp = 600mm chiếu sáng hai khe F1, F2 song song với F cách 1,2mm Vân giao thoa quan sát M song song với mặt phẳng chứa F1, F2 cách nó 0,5m a) Tính khoảng vân b) Xác định khoảng cách từ vân sáng đến vân sáng bậc Bước 2: HS thực - HS hoạt động nhóm theo yêu cầu giáo viên thời gian phút nhiệm vụ Bước 3: Báo cáo, thảo luận Bước 4: GV kết luận nhận định - Các nhóm cử đại diện lên trình bày - Các nhóm lại tiến hành nhận xét Giáo viên sữa bài cho nhóm Câu 1: Bài giải: Ta có: v = 20 cm/s = 0,2 m/s Bước sóng là: λD/a cho giao thoa ánh sáng qua hai khe hẹp.= v.f = 0,2.40=0.005 (m) Do: khoảng cách cực đại giao thoa cạnh đoạn S 1S2 = khoảng cách cực tiểu giao thoa cạnh đoạn S1S2 = λD/a cho giao thoa ánh sáng qua hai khe hẹp ⇒ Khoảng cách hai điểm cực đại giao thoa đoạn S1S2 là: d=2 λD/a cho giao thoa ánh sáng qua hai khe hẹp =0,0025(m) ia ⇒ 0,06 μmm D Tần số f xạ: f =c λD=5.1 015 Hz câu 2: Ta có: λD= Câu 3: Vì khoảng cách 12 vân sáng liên tiếp 5,2 mm nên 11i = 5,2 ⇒i≈0,47(mm) Bước sóng là: λD= ia ⇒ 0,06 μmm D Câu 4: a) Khoảng vân khoảng cách hai vân sáng liên tiếp: 0,25 mm b) Khoảng cách từ vân sáng đến vân sáng bậc là: x = 4.i = 4.0,25 = (mm) Hoạt động Vận dụng a Mục tiêu: - Cung cấp cho học sinh đặc điểm ánh sáng trắng; nêu đặc điểm giao thoa ánh sáng trắng, tán sắc ánh sáng trắng b Nội dung: - GV yêu cầu HS tìm hiểu qua phương tiện Internet, youtube… Về vấn đề nghiên cứu - GV u cầu HS hồn thiện phần tìm hiểu vở, trình bày ngắn lớp theo nhóm - GV chuẩn hóa mở rộng c Sản phẩm học tập: - HS trình bày kết qua báo cáo nhóm d Tổ chức thực hiện: Các bước thực Nội dung bước Bước 1: GV giao - GV yêu cầu HS tìm hiểu nội dung nghiên cứu nhiệm vụ - GV giao tập nhà cho HS: Em hãy lấy ví dụ tán sắc ánh sáng trắng tự nhiên Bước 2: HS thực HS tiếp nhận nhiệm vụ, suy nghĩ trả lời nhiệm vụ Bước 3: Báo cáo, thảo luận HS báo cáo kết hoạt động Mỗi xạ đơn sắc ứng với bước sóng chân không xác định Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy có:  = (380  760) nm Ánh sáng trắng Mặt Trời hỗn hợp vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên liên tục từ đến  Bước 4: GV kết luận GV tổng quan lại học, nhận xét, kết thúc học nhận định Hướng dẫn về nhà - Xem lại kiến thức đã học 12 - Tiếp tục hoàn thành nhiệm vụ GV giao hoạt động vận dụng - Xem trước nội dung bài 13: Sóng dừng IV ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)