Giáo án vật lý 11 bài 12 giao thoa ánh sáng

Trường: Tổ: Họ tên giáo viên: …………………… Ngày soạn …………………… BÀI 12: GIAO THOA ÁNH SÁNG -o0o I MỤC TIÊU BÀI HỌC Về kiến thức - Mô tả hiện tượng giao thoa ánh sáng mặt nước tiến hành thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng - Viết các cơng thức cho vị trí các vân sáng, tối cho khoảng vân I, xác định bước sóng - Nhớ giá trị chưng bước sóng ứng với vài màu thông dụng: đỏ, vàng, lục… - Nêu điều kiện để xảy hiện tượng giao thoa ánh sáng Phát triển lực - Năng lực chung: ● Năng lực tự học: + Tự giác tìm tịi, khám phá để lĩnh hội kiến thức biết liên hệ các ví dụ có thực tế hiện tượng giao thoa ánh áng + Biết nâng cao khả tự đọc hiểu SGK + Có tinh thần xây dựng bài, hợp tác làm việc nhóm ● Năng lực giải quyết vấn đề: + Nhận biết hiện tượng giao thoa xảy thực tế + Hiểu điều kiện xảy giao thoa, giải thích hiện tượng + Giải quyết các toán giao thoa ánh sáng - Năng lực vật lí: ● Biết viết cơng thức tính giao thoa ánh sáng ( khoảng vân, bước sóng, vị trí vân sáng, tối…) ● Biết viết cơng thức tính khoảng vân, bước sóng, vị trí vân sáng, tối Phát triển phẩm chất ● Chăm chỉ, tích cực xây dựng ● Chủ động việc tìm tịi, nghiên cứu lĩnh hội kiến thức ● Có tinh thần trách nhiệm, hợp tác quá trình thảo luận chung II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Đối với giáo viên: ● SGK, SGV, Giáo án ● Các video, hình ảnh sử dụng học ● Các ví dụ lấy ● Máy chiếu (nếu có) Đối với học sinh: SGK, ghi, giấy nháp, bút, thước kẻ III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC A HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG a Mục tiêu: Hoạt động này, từ hoạt động tương đối quen thuộc mô tả thuật ngữ vật lý, không ngôn 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 quá trình thực hiện hoạt động d Tổ chức thực hiện: Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV yêu cầu HS quan sát video mở đầu học Đặt câu hỏi mở vấn đề từ video Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS quan sát hình ảnh, video để trả lời cho câu hỏi mà GV đưa Bước 3: Báo cáo kết hoạt động thảo luận - HS trả lời câu hỏi mở đầu: Theo quan sát, ta thấy: - Do có giao sóng âm, điểm âm lớn các sóng tăng cường nhau, điểm có âm nhỏ các sóng triệt tiêu Bước 4: Đánh giá kết quả, thực nhiệm vụ học tập - GV tiếp nhận nhận xét câu trả lời HS - GV dẫn dắt HS vào bài: các em đã thấy video sóng âm gặp nhau: Do có giao thoa sóng âm, điểm âm lớn các sóng tăng cường nhau, điểm có âm nhỏ các 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 được hiện tượng này Chúng ta vào bài bài 12: Giao thoa sóng B HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC Hoạt động Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước a Mục tiêu: - Mơ tả thí nghiệm nhiễu xạ ánh sáng sóng mặt nước ( dụng cụ TN; tiến hành thí nghiệm…) - Phát biểu hiện tượng giao thoa ánh sáng - Giải thích nêu điều kiện xảy hiện tượng giao thao ánh sáng 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 liên hệ tìm các ví dụ thực tế để giúp các em hiểu rõ hiện tượng diễn tự nhiên - HS thực hiện yêu cầu giáo viên c Sản phẩm học tập: - HS tiến hành thí nghiệm quan sát hiện tượng xảy bề mặt - HS lấy ví dụ hiện tượng xảy gần tương tự tự nhiên thả viên đá xuống mặt hồ yên lặng d Tổ chức hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập I HIỆN TƯỢNG GIAO THAO CỦA - GV cho HS nghiên cứu tiến hành thí nghiệm HAI SÓNG MẶT NƯỚC 12.1 mục I.1, GV đưa câu hỏi yêu cầu HS trả lời Thí nghiệm +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 trịn sáng tối xếp thế nào? Trên hình ảnh thí nghiệm? - GV u cầu HS liên hệ tìm các ví dụ thực tế để giúp các em hiểu rõ hiện tượng diễn tự nhiên Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS tiến hành thí nghiệm, đọc thông tin SGK, phát biểu trả lời cho câu hỏi giáo viên Giải thích - HS vận dụng lý thuyết, liên tưởng đến các tình Hiện tượng hai sóng gặp tạo nên thực tế để lấy ví dụ (sóng nước) các gợn sóng ổn định gọi hiện tượng giao thoa ánh sáng Các gợi sóng ổn định gọi vân giao thoa Điều kiện để xảy giao thoa - Dao động cùng phương, cùng tần số - Có độ lệch pha không đổi theo thời gian Bước 3: Báo cáo kết hoạt động thảo luận Hai nguồn gọi hai nguồn kết - GV mời - bạn đứng chỗ trình bày câu trả hợp Hai sóng hai nguồn kết hợp tạo gọi hai sóng kết hợp lời cho câu hỏi Hiện tượng giao thoa hiện tượng đặc - GV mời HS khác nhận xét, bổ sung Bước 4: Đánh giá kết quả, thực nhiệm vụ trưng sóng học tập - GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức => GV kết luận lại hiện tượng giao thoa ánh sáng, điều kiện xảy hiện tượng Gv yêu cầu học sinh giải thích lại hiện tượng nêu mục khởi động? HS dựa vào kiến thức vừa học giải thích hiện tượng: Hiện tượng hiện tượng giao thoa, hiện tượng hai sóng kết hợp gặp có điểm đó chúng ln ln 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 Thí nghiệm Y âng giao thoa ánh sáng a Mục tiêu: - HS tiến hành thí nghiệm y- âng giao thoa ánh sáng - biết cơng thức tính bước sóng ánh sáng - tính toán số toán đơn giản b Nội dung: GV tổ chức cho HS tiến hành thí nghiệm với laze tìm hiểu SGK gọi tên các đại lượng vật lí, viết cơng thức tính bước sóng ánh sáng c Sản phẩm học tập: - Viết biểu thức cơng thức tính bước sóng ánh sáng d Tổ chức hoạt động HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập II THÍ NGHIỆM CỦA Y – ÂNG VỀ - - GV cho HS nghiên cứu tiến hành thí GIAO THOA ÁNH SÁNG nghiệm 12.1 mục I.1, GV đưa câu hỏi Thí nghiệm yêu cầu HS trả lời +mô tả kết nghiệm quan sát được? + 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 Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - 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 các câu hỏi theo yêu cầu GV - HS chăm nghe giảng, ý cách hướng dẫn gv đưa công thức tính bước sóng áng sáng - Thảo luận nhóm để tìm câu trả lời cho câu hỏi SGK/50 theo yêu cầu giáo viên TRẢ LỜI: Ánh sáng giao thoa ánh sáng trắng nên có vô sóng ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên từ đỏ đến tím giao thoa quan sát GV giải thích thay đổi nguồn sáng để học sinh ý: Vân sáng có màu trắng có chồng chập vân sáng tất các 2.Công thức xác định bước sóng ánh sáng  ia D Bước sóng : Trong đó: i: khoảng vân ( khoảng cách hai vân sáng hoặc 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  d1 k  ; k 0; 1; 2; + điều kiện vân tối A: d  d1 (k  ) ; k 0; 1; 2; ánh sáng đơn sắc khác Từ vân sáng bậc trở đi, các vân không trùng mà sát cạnh nhau, tạo thành các quang phổ liên tục bậc 1, bậc 2, bậc 3,….có màu cầu vồng với tím trong, đỏ ngồi Quang phổ bậc trùng phần với quang phổ bậc 3, bậc quang phổ lớn vùng chồng lên rộng - Quan sát, tìm hiểu SGK cơng thức xác định vị trí vân sáng, vân tối Đưa cơng thức xác định Bước 3: Báo cáo kết hoạt động thảo luận - GV mời HS bạn đứng chỗ trả lời câu hỏi - GV mời HS khác nhận xét câu trả lời làm bạn, bổ sung ý kiến Bước 4: Đánh giá kết quả, thực nhiệm vụ học tập - GV đánh giá, nhận xét, tổng kết chuyển sang nội dung luyện tập => Kết luận: Các em cần phải lưu ý đến điều kiện để có hiện 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 D i - Vị trí vân sáng, vân tối: +vị trí vân sáng: xS k D ; k 0; 1; 2 a + vị trí vân tối: D xt ( k  ) ; k 0; 1; 2; a a C 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 các đáp án d Tổ chức thực hiện: Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập ( chia lớp nhóm mỗi nhóm thực 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 λ 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 λ = 600mm chiếu sáng hai khe F 1, 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 nhiệm vụ học tập - HS hoạt động nhóm theo yêu cầu giáo viên thời gian phút Bước 3: HS báo cáo kết hoạt động thảo luận - HS đưa đáp án cho các tập lớp: Trình bày qua bảng nhóm Câu 1: Bài giải: Ta có: v = 20 cm/s = 0,2 m/s Bước sóng là: λ= 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 = λ ⇒ Khoảng cách hai điểm cực đại giao thoa đoạn S1S2 là: d=2 λ =0,0025(m) câu 2: Ta có:  ia  0, 06  m D 15 Tần số f xạ: f c. 5.10 Hz Câu 3: Vì khoảng cách 12 vân sáng liên tiếp 5,2 mm nên 11i = 5,2 ⇒i≈0,47(mm)  ia  0, 06  m D Bước sóng là: 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: x4 = 4.i = 4.0,25 = (mm) Bước 4: GV đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập - Phần lớn HS đã chọn đáp án hay chưa D HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG, MỞ RỘNG 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 các phương tiện Internet, youtube… Về vấn đề nghiên cứu - GV yêu 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 các nhóm d Tổ chức thực hiện: Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ cho HS - GV yêu cầu HS tìm hiểu nội dung nghiên cứu - GV giao tập nhà cho HS: Em hãy lấy ví dụ tán sắc ánh sáng trắng tự nhiên Bước 2: HS tiếp nhận nhiệm vụ, suy nghĩ trả lời Bước 3: HS báo cáo kết hoạt động Mỗi xạ đơn sắc ứng với bước sóng chân không xác định 2 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 tổng quan lại học, nhận xét, kết thúc học *Hướng dẫn nhà ● Xem lại kiến thức đã học 12 ● Tiếp tục hoàn thành nhiệm vụ GV giao hoạt động vận dụng ● Xem trước nội dung 13: Sóng dừng IV ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ) V KÝ DUYỆT Tủa Chùa, ngày tháng năm 20 DUYỆT CỦA BGH DUYỆT CỦA TỔ TRƯỞNG GIÁO VIÊN