BÀI 6 PHẢN XẠ TOÀN PHẦN Thời lượng 2 tiết GIÁO ÁN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 9 BỘ SÁCH KẾT NỐI TRI THỨC VỚI CUỘC SỐNG

BÀI 6 PHẢN XẠ TOÀN PHẦN Thời lượng 2 tiết GIÁO ÁN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 9 BỘ SÁCH KẾT NỐI TRI THỨC VỚI CUỘC SỐNG BÀI 6 PHẢN XẠ TOÀN PHẦN Thời lượng 2 tiết GIÁO ÁN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 9 BỘ SÁCH KẾT NỐI TRI THỨC VỚI CUỘC SỐNG BÀI 6 PHẢN XẠ TOÀN PHẦN Thời lượng 2 tiết GIÁO ÁN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 9 BỘ SÁCH KẾT NỐI TRI THỨC VỚI CUỘC SỐNG BÀI 6 PHẢN XẠ TOÀN PHẦN Thời lượng 2 tiết GIÁO ÁN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 9 BỘ SÁCH KẾT NỐI TRI THỨC VỚI CUỘC SỐNG BÀI 6 PHẢN XẠ TOÀN PHẦN Thời lượng 2 tiết GIÁO ÁN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 9 BỘ SÁCH KẾT NỐI TRI THỨC VỚI CUỘC SỐNG BÀI 6 PHẢN XẠ TOÀN PHẦN Thời lượng 2 tiết GIÁO ÁN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 9 BỘ SÁCH KẾT NỐI TRI THỨC VỚI CUỘC SỐNG

BÀI 6 PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

(Thời lượng 2 tiết)

Ngày soạn:…… /……/2024

Ngày thực hiện Lớp/TS Tiết

TKB

9A/30

I MỤC TIÊU

1 Kiến thức

– Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt

– Điều kiện để có phản xạ toàn phần:

+ Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 tới môi trường có chiết suất n2với: n1 > n2.

+ Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥ i th, với sini th= n2

n1

2 Năng lực

1.1.Năng lực khoa học tự nhiên

– Thực hiện thí nghiệm để rút ra được điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần và xác định được góc tới hạn

– Vận dụng kiến thức về phản xạ toàn phần để giải thích một số hiện tượng đơn giản thường gặp trong thực tế

1.2.Năng lực chung

– Hỗ trợ các thành viên khác trong nhóm hoàn thành thí nghiệm tìm hiểu điều kiện phản

xạ toàn phần

– Chủ động trong việc nêu ý kiến thảo luận để giải thích một số hiện tượng liên quan tới phản xạ toàn phần trong đời sống

3 Phẩm chất

– Trung thực trong việc báo cáo kết quả thí nghiệm về hiện tượng phản xạ toàn phần

II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

– Bộ thí nghiệm dành cho mỗi nhóm HS (6 bộ), gồm: 1 bảng thí nghiệm có gắn tấm nhựa

in vòng tròn chia độ; 1 bản bán trụ bằng thuỷ tinh (chiết suất 1,5); 1 đèn loại 12V – 21W

có khe cài bản chắn sáng; nguồn điện (biến áp nguồn)

– Phiếu học tập (6 phiếu, in trên giấy A2):

PHIẾU HỌC TẬP Nhóm:

1 Kết quả thí nghiệm

i nhỏ

i = Bắt đầu không nhìn thấy

i > Không còn nhìn thấy

2 Trả lời câu hỏi

– Góc khúc xạ lớn hơn hay nhỏ hơn góc tới?

– Khi nào sẽ xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ?

- Video thí nghiệm minh hoạ sự truyền ánh sáng trong sợi quang

(https://www.youtube.com/watch?v=XrWB0KLXpn8)

III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC

1 Hoạt động 1: Mở đầu

a) Mục tiêu

– Nhận biết được trường hợp sự khúc xạ ánh sáng không xảy ra khi cho ánh sáng đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường

b) Tiến trình thực hiện

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

- GV nêu tình huống:

truyền sáng từ bán trụ thủy tinh ra không

khí, khi góc tới bằng 41°, ta quan sát được

đồng thời tia phản xạ và tia khúc xạ với góc

khúc xạ gần bằng 90° như hình bên Theo

em khi góc tới tiếp tục tăng lên tới giá trị

60° thì tia sáng sẽ truyền như thế nào?

Mở đầu trang 30 Bài 6 KHTN 9:

Trả lời:

Khi góc tới tiếp tục tăng lên tới giá trị 60° thì ta không thấy tia khúc xạ nữa, chỉ còn thấy tia phản xạ sáng rõ nét

– Lời giải của HS:

+ Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: n1

sini = n2sinr

sinr = n1sini

n2

Với i = 30°

sinr = 1,49.sin 30 °1

r = 48,16°

– GV yêu cầu HS giải quyết bài toán:

Một tia sáng từ môi trường 1 là nhựa trong

suốt có chiết suất n1= 1,49 sang môi trường

2 là không khí có chiết suất n2 = 1 Tính góc

khúc xạ và vẽ tia khúc xạ trong hai trường

hợp:

+ góc tới i = 30°

+ góc tới i = 60°

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập

– HS áp dụng kiến thức về hiện tượng khúc

xạ ánh sáng và định luật khúc xạ ánh sáng,

giải quyết bài toán theo yêu cầu của GV

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận

– GV gọi 02 HS lên bảng trình bày lời giải

– Trong thời gian HS lên bảng, GV kiểm tra

bài làm của HS khác trong vở

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm

vụ

– HS nhận xét bài làm của các

bạn trên bảng, nêu bổ sung, chỉnh sửa

(nếu cần)

– GV nhận xét chung bài làm của

cả lớp, nêu các lỗi sai chung (nếu có)

của HS và hướng dẫn chỉnh sửa

Hình vẽ:

Với i = 60°

sinr = 1,49.sin 60 °1 (vô lí) Không tìm được góc r

GV dẫn dắt vào bài mới: Khi ánh sáng

truyền qua mặt phân cách giữa hai môi

trường, ánh sáng có thể vừa bị phản xạ, vừa

bị khúc xạ Trong trường hợp ánh sáng

truyền từ nhựa trong sang không khí, có các

giá trị của góc tới mà ta không thể tìm được

giá trị của góc khúc xạ Khi đó, ánh sáng đã

bị phản xạ toàn phần Vậy “Hiện tượng

phản xạ toàn phần có đặc điểm gì và xảy ra

trong điều kiện nào?”, chúng ta cùng tìm

hiểu bài học ngày hôm nay

2 Hoạt động 2: Hình thành kiến thức

2.1 Sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ hơn a) Mục tiêu

– Thực hiện thí nghiệm để rút ra được điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần và xác định được góc tới hạn

– Hỗ trợ các thành viên khác trong nhóm hoàn thành thí nghiệm tìm hiểu điều kiện phản

xạ toàn phần

b) Tiến trình thực hiện

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

– GV thực hiện:

+ Chia nhóm HS: 6 nhóm

+ Phát bộ dụng cụ thí nghiệm và phiếu học tập cho

mỗi nhóm

+ Yêu cầu HS tiến hành thí nghiệm theo hướng dẫn

trong SGK/tr.30 và hoàn thành phiếu học tập

xạ toàn phần

Chuẩn bị:

- Một bảng thí nghiệm có gắn tấm nhựa in vòng tròn

chia độ;

- Một bản bán trụ bằng thủy tinh;

I Sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ hơn.

Trả lời:

1 Góc khúc xạ lớn hơn góc tới

2 Khi chiếu góc tới bằng góc i th

thì xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ

– Phiếu học tập đã được hoàn thành các nội dung:

+ Bảng kết quả thí nghiệm

Góc tới Tia khúc

xạ

Tia phản xạ

- Đèn 12 V – 21 W có khe cài bản chắn sáng;

- Nguồn điện (biến áp nguồn)

Tiến hành:

- Bố trí thí nghiệm như Hình 6.1

- Chiếu chùm sáng hẹp truyền từ bản bán trụ ra

không khí, tăng dần góc tới i và quan sát chùm sáng

phản xạ và chùm sáng khúc xạ ra không khí

- Quan sát và ghi chép đặc điểm nhìn thấy của chùm

sáng khúc xạ và phản xạ vào vở theo mẫu Bảng 6.1

Bảng 6.1 Góc tới Tia khúc xạ Tia phản xạ

i nhỏ Độ sáng giảm dần

khi tăng i

Độ sáng tăng dần khi tăng i

i = i th Bắt đầu không nhìn

thấy

Rất sáng

i có giá trị

lớn hơn i th

Không còn nhìn thấy Rất sáng

Trả lời các câu hỏi sau:

1 Góc khúc xạ lớn hơn hay nhỏ hơn góc tới?

2 Khi nào sẽ xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập

– HS thực hiện:

+ Tập hợp nhóm theo phân công của GV

+ Nhận dụng cụ thí nghiệm và phiếu học tập

+ Đọc hướng dẫn thí nghiệm trong SGK/tr.30, tiến

hành thí nghiệm theo hướng dẫn và hoàn thành phiếu

học tập

i nhỏ

Độ sáng giảm khi i tăng

Độ sáng tăng khi i tăng

i ≈ 39°

Bắt đầu không nhìn thấy

Rất sáng

i > 39°

Không còn nhìn thấy

Rất sáng

+ Các câu trả lời:

• Góc khúc xạ (nếu có) luôn lớn hơn góc tới

• Khi góc tới lớn hơn

1 giá trị xác định (khoảng 39°)

– Kết luận: Khi truyền ánh sáng

từ môi trường chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ hơn, góc khúc xạ (nếu có) luôn lớn hơn góc tới và khi góc tới lớn hơn một giá trị xác định thì xảy

ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

– GV quan sát, hướng dẫn ghi bảng kết quả thí

nghiệm: HS tham khảo cách ghi trong bảng 6.1/

SGK-tr.31.

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận

– Các nhóm treo phiếu học tập phía sau

khu vực ngồi của nhóm mình

– Đại diện 1 nhóm trình bày kết quả thí

nghiệm và các câu trả lời của nhóm

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ

– GV thực hiện:

+ GV nhận xét chung về kết quả làm việc của các

nhóm

+ Chốt kiến thức về sự truyền ánh sáng từ môi

trường chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ

hơn

– HS các nhóm khác so sánh kết quả thí nghiệm và

câu trả lời của nhóm mình với phần nhận xét và chốt

kiến thức của GV, tự điều chỉnh (nếu cần)

2.2 Hiện tượng phản xạ toàn phần

a) Mục tiêu

– Nêu được hiện tượng phản xạ toàn phần và điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần

b) Tiến trình thực hiện

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

– GV thực hiện:

+ Thông báo hiện tượng phản xạ toàn phần

+ Yêu cầu HS:

Nêu điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn

phần từ kết quả thí nghiệm

Viết công thức xác định góc tới hạn phản xạ

toàn phần

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập

II – Hiện tượng phản xạ toàn phần

1 Định nghĩa: Hiện tượng phản xạ

toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn

bộ tia tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt

2 Góc tới hạn phản xạ toàn phần

- Khi có tia khúc xạ, ta có:

n1sini=n2sinr

– HS thực hiện:

+ Căn cứ vào kết quả thí nghiệm, rút ra điều

kiện phản xạ toàn phần

+ Viết công thức xác định góc tới hạn phản xạ

toàn phần từ công thức của định luật khúc xạ

ánh sáng và điều kiện phản xạ toàn phần

– GV có thể gợi ý: Áp dụng công thức của

định luật khúc xạ ánh sáng khi góc tới bằng

góc tới hạn (góc khúc xạ bằng 90°).

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận

– Đại diện 01 HS nêu điều kiện phản xạ toàn

phần và 01 HS viết công thức xác định góc tới

hạn phản xạ toàn phần

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm

vụ

– HS khác nhận xét, bổ sung (nếu có)

– GV thực hiện:

+ Nhận xét câu trả lời của HS

+ Chốt kiến thức điều kiện phản xạ toàn phần

(SGK/tr.31)

Suy ra sinr = n1

n2 sini Nếu n1 > n2 thì: sinr > sini, do đó r > i. Tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn so với tia tới

- Khi tăng góc tới I thì tia khúc xạ cũng tăng (r > i) Khi r = 90° thì i đạt giá trị

i th gọi là góc tới hạn phản xạ toàn phần.

Khi đó ta có:

n1sin i th=n2sin 90 °

sin i th = n2

n1

- Khi i ≥ i th thì không có tia khúc xạ,

toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặc phân cách Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần

3 Điều kiện để có phản xạ toàn phần:

+ Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 tới môi trường có chiết suất n2với: n1 > n2

+ Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥ i th

Góc tới hạn phản xạ toàn phần: sini th =

n2

n1

3 Hoạt động 3: Luyện tập

a) Mục tiêu

– Áp dụng được kiến thức về phản xạ toàn phần để tìm góc tới hạn phản xạ toàn phần và xác định chiết suất của một môi trường truyền sáng

b) Tiến trình thực hiện

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

– GV tổ chức cho HS thực hiện:

Trả lời Hoạt động trang

31 KHTN 9:

Hoạt động trang 31 KHTN 9:

1 Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần trong trường hợp tia

sáng chiếu từ bản bán trụ thủy tinh (chiết suất n1 = 1,5) ra

không khí (chiết suất n2 = 1).

2 Sử dụng dụng cụ thí nghiệm ở Hình 6.1 xác định giá trị

i th, so sánh kết quả với câu 1 và rút ra nhận xét.

tới mặt phân cách giữa nước và không khí Biết chiết suất

của nước và không khí lần lượt là n1 = 43, n2 = 1

a) Tính góc khúc xạ trong trường hợp góc tới bằng 30°

b) Khi góc tới bằng 60° thì có tia khúc xạ không? Tại sao?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập

– HS thực hiện:

+ Đọc lại bảng kết quả thí nghiệm (hoặc tiến hành lại thí

nghiệm) và chỉ ra góc tới hạn

+ Áp dụng công thức tính sini th để tính toán chiết suất của

thuỷ tinh làm bản bán trụ

Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận

– Đại diện 02 HS trình bày câu trả lời

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ

- Các HS khác so sánh với kết quả của mình, nêu ý kiến

(nếu có)

- GV nhận xét chung và chốt đáp án (nêu lưu ý sai số trong

quá trình thí nghiệm)

1 Ta có: sini th = n2

n1 = 1,51 = 2

3 => i th ≈ 41°48'

2 Sau khi thực hiện thí nghiệm ta có: i th ≈ 42° gần

đúng với giá trị ở câu 1 Nhận xét: Khi góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn thì toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ trở lại môi trường tới ở bề mặt phân cách

Trả lời Câu hỏi trang 31 KHTN 9:

a Ta có: sinr sini = n2

n1 => sinr

= sini n1

n2 = sin 30°

4 3

1 = 23

⇒ r = 41°48'

b sini th = n2

n1 = 34 => i th ≈ 48,6°

Khi góc tới bằng 60° thì không còn tia khúc xạ vì góc tới lớn hơn góc tới hạn, do đó đã xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần

4 Hoạt động 4: Vận dụng (Mục III – Một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần)

c) Mục tiêu

– Vận dụng kiến thức về phản xạ toàn phần để giải thích hoạt động của cáp quang

– Chủ động trong việc nêu ý kiến thảo luận để giải thích một số hiện tượng liên quan tới phản xạ toàn phần trong đời sống

– Đề xuất được phương án thí nghiệm mô phỏng sự dẫn sáng của sợi quang.

b) Tiến trình thực hiện

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

học tập

GV tổ chức cho HS hoạt động

theo nhóm thực hiện:

thích vì sao chỉ quan sát được

hiện tượng ảo ảnh ở khoảng cách

rất xa, khi lại gần thì không thấy

nữa

Hoạt động trang 33 KHTN 9:

Thực hiện yêu cầu sau:

QUẢNG CÁO

1 Giải thích sự truyền ánh sáng

trong sợi quang

2 Nêu một số ứng dụng của sợi

quang trong y học, công nghệ

thông tin

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS tiếp nhận nhiệm vụ học tập,

làm việc dưới sự hướng dẫn của

GV

Bước 3: Báo cáo kết quả thực

hiện và thảo luận

- GV mời đại diện HS các nhóm

đứng tại chỗ trình bày đáp án,

HS khác nhận xét bổ sung

Bước 4: Đánh giá kết quả thực

hiện và nhận định

- GV đánh giá bằng nhận xét,

nhấn mạnh nội dung đáp án đúng

III – Một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần

1 Giải thích hiện tượng ảo ảnh.

Trả lời Câu hỏi trang 32 KHTN 9:

Khi đến gần ảnh ảo biến mất vì ta phải quan sát vật ở

xa, để các góc tới và góc khúc xạ đủ lớn, mới có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần

2 Tìm hiểu hoạt động của cáp quang

Trả lời:

1 Khi tia tới đi từ không khí sang lõi có chiết suất n1 thì tia này sẽ bị khúc xạ Tia khúc xạ tới mặt tiếp xúc giữa lõi và vỏ, chiết suất của lõi lớn hơn chiết suất của lớp vỏ, dưới góc tới i lớn hơn i th thì xảy ra hiện

tượng phản xạ toàn phần, tia phản xạ tiếp tục đi trong lõi Hiện tượng phản xạ toàn phần được lặp lại nhiều lần tiên tiếp tại các điểm tiếp xúc giữa lõi và vỏ

2 Ứng dụng của sợi quang trong y học, công nghệ thông tin:

- Trong công nghệ thông tin sợi quang dùng để truyền dữ liệu

- Trong y học:

+ Sử dụng trong các thiết bị chẩn đoán hình ảnh như:

của câu hỏi (bài tập), nêu kết

luận

- GV có thể cho điểm bài làm tốt,

tính điểm kiểm tra đánh giá

thường xuyên cho học sinh

- GV đặt vấn đề, dẫn dắt, kết nối

chuyển tiếp hoạt động

MRI, CT, PET,

+ Sử dụng sợi quang để dẫn ánh sáng laser đến vị trí cần điều trị giúp các quá trình phẫu thuật trở nên dễ dàng hơn

IV KẾ HOẠCH ĐÁNH GIÁ

- Thu hút được sự

tham gia tích cực

của người học

- Gắn với thực tế

- Tạo cơ hội thực

hành cho người

học

- Sự đa dạng, đáp ứng các phong cách học khác nhau của người học

- Hấp dẫn, sinh động

- Thu hút được sự tham gia tích cực của người học

- Phù hợp với mục tiêu, nội dung

- Báo cáo thực hiện công việc

- Phiếu học tập

- Hệ thống câu hỏi

và bài tập

- Trao đổi, thảo luận

V HỒ SƠ DẠY HỌC (Đính kèm các phiếu học tập/bảng kiểm )

PHIẾU BÀI TẬP GIAO VỀ NHÀ

toàn phần

Trả lời:

Sử dụng công thức: sini th = n2

n1 để xác định được góc tới hạn, xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần

tắc hoạt động của cáp quang sử dụng trong y học, công nghệ thông tin, …

Trả lời:

- Giải thích được hiện tượng ảo ảnh trên sa mạc: do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp không khí dẫn đến chiết suất không khí tăng theo độ cao Khi ánh sáng truyền từ trên cao xuống qua các lớp không khí với chiết suất khác nhau xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần chiếu đến mắt người quan sát

- Nguyên tắc hoạt động của cáp quang sử dụng trong y học, công nghệ thông tin dựa trên

hiện tượng phản xạ toàn phần, cho phép ánh sáng được dẫn truyền đi xa mà không bị mất mát đáng kể về năng lượng

6.1 Khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 tới môi trường có chiết suất n2 thì điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần tại mặt phân cách giữa hai môi trường này là:

A Chỉ cần n1 > n2

B Chỉ cần góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥ i th

C n1 > n2 và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥ i th

D n1 > n2 và góc tới nhỏ hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≤ i th

Phương pháp giải: Vận dụng kiến thức về hiện tượng phản xạ toàn phần

Lời giải chi tiết:

Khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 tới môi trường có chiết suất n2 thì điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần tại mặt phân cách giữa hai môi trường này là: n1 > n2và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥ i th

Đáp án: C

6.2 Ghép nội dung ở cột bên trái (A)với nội dung tương ứng ở cột bên phải (B) để có một phát biểu đúng và đầy đủ

1 Ánh sáng truyền từ môi

trường có chiết suất n1sang

môi trường n2 (n1 > n2) và

góc tới lớn hơn góc tới hạn

(i > i th là

a luôn xảy ra không cần điều kiện về áp suất

2 Khi có tia khúc xạ

truyền gần sát mặt phân

cách hai môi trường thì có

thể kết luận

b điều kiện để có phản xạ toàn phần

3 Nếu có phản xạ toàn

phần khi ánh sáng truyền

từ môi trường (1) vào môi

trường (2) thì có thể kết

luận

c cả hai định luật đều tuân theo định luật phản xạ ánh sáng

4 Phản xạ toàn phần và

phản xạ thông thường

giống nhau ở tính chất là

d không thể có phản xạ toàn phần khi đảo chiều truyền của ánh sáng