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:…… /……/2024Ngày thực hiện Lớp/TS Tiết

TKB

9A/30

I MỤC TIÊU1 Kiến thức

– Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia tới, xảy ra ở mặt phâncách 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 ≥ ith, với sinith= 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 địnhđược góc tới hạn

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

– 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 nhựain vòng tròn chia độ; 1 bản bán trụ bằng thuỷ tinh (chiết suất 1,5); 1 đèn loại 12V – 21Wcó khe cài bản chắn sáng; nguồn điện (biến áp nguồn)

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

PHIẾU HỌC TẬPNhóm:

1 Kết quả thí nghiệm

i nhỏi = Bắt đầu không nhìn thấyi > 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

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ- GV nêu tình huống:

truyền sáng từ bán trụ thủy tinh ra khôngkhí, khi góc tới bằng 41°, ta quan sát đượcđồng thời tia phản xạ và tia khúc xạ với góckhúc xạ gần bằng 90° như hình bên Theoem khi góc tới tiếp tục tăng lên tới giá trị60° 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 cònthấy 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 °1r = 48,16°

– GV yêu cầu HS giải quyết bài toán:Một tia sáng từ môi trường 1 là nhựa trongsuốt có chiết suất n1= 1,49 sang môi trường2 là không khí có chiết suất n2 = 1 Tính góckhúc xạ và vẽ tia khúc xạ trong hai trườnghợp:

+ góc tới i = 30°+ góc tới i = 60°

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ học tập

– HS áp dụng kiến thức về hiện tượng khúcxạ 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 trabài làm của HS khác trong vở

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệmvụ

– HS nhận xét bài làm của cácbạn trên bảng, nêu bổ sung, chỉnh sửa(nếu cần)

– GV nhận xét chung bài làm củacả 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 sángtruyền qua mặt phân cách giữa hai môitrường, ánh sáng có thể vừa bị phản xạ, vừabị khúc xạ Trong trường hợp ánh sángtruyền từ nhựa trong sang không khí, có cácgiá trị của góc tới mà ta không thể tìm đượcgiá trị của góc khúc xạ Khi đó, ánh sáng đãbị phản xạ toàn phần Vậy “Hiện tượngphản xạ toàn phần có đặc điểm gì và xảy ratrong điều kiện nào?”, chúng ta cùng tìmhiểu bài học ngày hôm nay

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

– GV thực hiện:+ Chia nhóm HS: 6 nhóm.+ Phát bộ dụng cụ thí nghiệm và phiếu học tập chomỗi nhóm

+ Yêu cầu HS tiến hành thí nghiệm theo hướng dẫntrong SGK/tr.30 và hoàn thành phiếu học tập

xạ toàn phầnChuẩn bị:- Một bảng thí nghiệm có gắn tấm nhựa in vòng trònchia độ;

- Một bản bán trụ bằng thủy tinh;

I Sự truyền ánh sáng từ môitrường chiết suất lớn vào môitrường chiết suất nhỏ hơn.Trả lời:

1 Góc khúc xạ lớn hơn góc tới.2 Khi chiếu góc tới bằng góc ith

thì xảy ra hiện tượng chỉ có tiaphản xạ

– Phiếu học tập đã được hoànthành các nội dung:

+ Bảng kết quả thí nghiệm

Góc tới Tia khúc

xạ

Tia phảnxạ

- 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 rakhông khí, tăng dần góc tới i và quan sát chùm sángphản xạ và chùm sáng khúc xạ ra không khí

- Quan sát và ghi chép đặc điểm nhìn thấy của chùmsáng khúc xạ và phản xạ vào vở theo mẫu Bảng 6.1

Bảng 6.1Góc tớiTia khúc xạTia phản xạ

i nhỏ Độ sáng giảm dần

khi tăng i

Độ sáng tăngdần khi tăng ii = ith Bắt đầu không nhìn

thấy

Rất sángi có giá trị

lớn hơn ith

Không còn nhìn thấy Rất sángTrả 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, tiếnhành thí nghiệm theo hướng dẫn và hoàn thành phiếuhọc tập

i nhỏ

Độ sáng giảm khi ităng

Độ sáng tăng khi i tăngi ≈ 39°

Bắt đầu không nhìn thấy

Rất sáng

i > 39°

Không còn nhìn thấy

Rất sáng+ Các câu trả lời:

• Góc khúc xạ (nếucó) luôn lớn hơn góc tới

• Khi góc tới lớn hơn1 giá trị xác định (khoảng39°)

– 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 saukhu vực ngồi của nhóm mình

– Đại diện 1 nhóm trình bày kết quả thínghiệm 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 cácnhóm

+ Chốt kiến thức về sự truyền ánh sáng từ môitrường chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏhơn

– 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 toànphần

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 toànbộ tia tới, xảy ra ở mặt phân cách giữahai môi trường trong suốt

2 Góc tới hạn phản xạ toàn phần

- Khi có tia khúc xạ, ta có:

n1sini=n2sinr

– GV có thể gợi ý: Áp dụng công thức củađịnh luật khúc xạ ánh sáng khi góc tới bằnggóc 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 toànphần và 01 HS viết công thức xác định góc tớihạn phản xạ toàn phần

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệmvụ

– 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 sovới tia tới

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

ith gọi là góc tới hạn phản xạ toàn phần.

Khi đó ta có:

n1sin ith=n2sin 90 °

sin ith = n2

n1

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

toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặc phâncách Đó là hiện tượng phản xạ toànphần

3 Điều kiện để có phản xạ toànphần:

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

+ Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tớihạn: i ≥ ith

Góc tới hạn phản xạ toàn phần: sinith =

n2n1

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

– GV tổ chức cho HS thực hiện:

Trả lời Hoạt động trang31 KHTN 9:

Hoạt động trang 31 KHTN 9:

1 Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần trong trường hợp tiasáng chiếu từ bản bán trụ thủy tinh (chiết suất n1 = 1,5) rakhông khí (chiết suất n2 = 1).

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

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

tới mặt phân cách giữa nước và không khí Biết chiết suấtcủa 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 thínghiệm) và chỉ ra góc tới hạn

+ Áp dụng công thức tính sinith 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 trongquá trình thí nghiệm)

1 Ta có: sinith = n2

n1 = 1,51 =2

Trả lời Câu hỏi trang 31KHTN 9:

b sinith = n2

n1 = 34 => ith ≈48,6°

Khi góc tới bằng 60° thìkhông còn tia khúc xạ vìgóc tới lớn hơn góc tớihạn, do đó đã xảy ra hiệntượng 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 tớiphản 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 vụhọc tập

GV tổ chức cho HS hoạt độngtheo nhóm thực hiện:

thích vì sao chỉ quan sát được hiện tượng ảo ảnh ở khoảng cáchrất xa, khi lại gần thì không thấy nữa

Hoạt động trang 33 KHTN 9:

Thực hiện yêu cầu sau:

QUẢNG CÁO1 Giải thích sự truyền ánh sángtrong sợi quang

2 Nêu một số ứng dụng của sợiquang trong y học, công nghệthông 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 thựchiện và thảo luận

- GV mời đại diện HS các nhómđứng tại chỗ trình bày đáp án,HS khác nhận xét bổ sung

Bước 4: Đánh giá kết quả thựchiện 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 ởxa, để các góc tới và góc khúc xạ đủ lớn, mới có thểxảy 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 xúcgiữa lõi và vỏ, chiết suất của lõi lớn hơn chiết suấtcủa lớp vỏ, dưới góc tới i lớn hơn ith thì xảy ra hiện

tượng phản xạ toàn phần, tia phản xạ tiếp tục đitrong lõi Hiện tượng phản xạ toàn phần được lặp lạinhiều lần tiên tiếp tại các điểm tiếp xúc giữa lõi vàvỏ

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

- Trong công nghệ thông tin sợi quang dùng đểtruyền dữ liệu

- Trong y học:+ Sử dụng trong các thiết bị chẩn đoán hình ảnh như:

của câu hỏi (bài tập), nêu kếtluận

- GV có thể cho điểm bài làm tốt,tính điểm kiểm tra đánh giáthường 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 trícần điều trị giúp các quá trình phẫu thuật trở nên dễdàng hơn

IV KẾ HOẠCH ĐÁNH GIÁ

- Thu hút được sựtham gia tích cựccủa người học- Gắn với thực tế- Tạo cơ hội thựchành cho ngườihọc

- Sự đa dạng, đáp ứng cácphong cách học khác nhaucủa người học

- Hấp dẫn, sinh động- Thu hút được sự tham giatích cực của người học

- Phù hợp với mục tiêu, nộidung

- Báo cáo thựchiện công việc.- Phiếu học tập- Hệ thống câu hỏivà bài tập

- Trao đổi, thảoluận

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

PHIẾU BÀI TẬP GIAO VỀ NHÀ

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 thìđiều 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 ≥ ith

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

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

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 điềukiện 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 ≥ ith

Đáp án: C6.2 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 > ith 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

e góc tới có giá trị coi như bằng góc tới hạn

Phương pháp giải: Vận dụng kiến thức về ánh sáng.Lời giải chi tiết:

1-b, 2-e, 3-d, 4-c6.3 Tia sáng truyền từ không khí vào chất lỏng với góc tới i = 60° thì góc khúc xạ r = 30° Khi chiếu tia sáng đó từ chất lỏng ra không khí, muốn có phản xạ toàn phần thì góc tới i phải thoả mãn điều kiện nào dưới đây? Cho biết sin 35,26°≈ 0,58

A i > 42°.B i < 42°.C i > 35,26°.D.i > 28,5°.Phương pháp giải: Vận dụng kiến thức về hiện tượng phản xạ toàn phần.Lời giải chi tiết:

Phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng truyền trong cặp môi trường nào sau đây?A Từ (2) tới (1)

B Từ (1) tới (2).C Từ (3) tới (1).D Từ (3) tới (2).Phương pháp giải: Vận dụng kiến thức về hiện tượng phản xạ toàn phần

Lời giải chi tiết:Vì r3 > r2 > r1 nên n3 < n2 < n1 Vậy phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng truyền trong cặp môi trường từ (1) tới (2).

Đáp án: B6.5 Ba môi trường trong suốt là không khí và hai môi trường khác có các chiết suất tuyệt đối n1, n2 (với n2 > n1) Lần lượt cho ánh sáng truyền đến mặt phân cách của tất cả các cặp môi trường có thể tạo ra Biểu thức nào sau đây không thể là sin của góc tới hạn ith đối với cặp môi trường tương ứng?

A n2

n1

B n11C n1

2D n1

√22a) Trong hai môi trường (2) và (3), tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường nào lớn hơn?

b) Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần giữa hai môi trường (2) và (3).Phương pháp giải: Vận dụng kiến thức về định luật khúc xạ ánh sáng và phản xạ ánh sáng

Lời giải chi tiết: a) n1sini = n2.sin45° => n2

n3 = sin 45 °sin 30 ° = √2 > 1 Vì n2 > n3 nên v3 > v2 tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường (3) lớn hơn môi trường