Hiện tượng phản xạ toàn phần Góc giới hạn phản xạ toàn phần Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC KIẾN THỨC “ HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN “ ( LỚP 11 CƠ BẢN ) THEO PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC NÊU VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ.
SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC KIẾN THỨC “ HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN “ ( LỚP 11 ) I – SƠ ĐỒ TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG KIẾN THỨC 1. Sơ đồ 2 2. Phát biểu vấn đề Chiếu một chùm tia sáng song song hẹp từ môi trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, trong trường hợp không áp dụng được định luật khúc xạ ánh sáng để xác định chùm tia khúc xạ hay không có tia khúc xạ thì lúc đó xảy ra hiện tượng gì? 1. Làm nảy sinh vấn đề: Bài tập: chiếu một tia sáng từ nhựa ( ) ra không khí. Tính góc khúc xạ r trong các trường hợp góc tới i sau đây: a, b, Trường hợp khi sử dụng định luật khúc xạ ánh sáng không xác định được góc khúc xạ 3 3. Giải quyết vấn đề: 3.1. Đề xuất giả thuyết + Khi chiếu một chùm tia sáng song song hẹp từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém hơn, mà không có tia khúc xạ thì toàn bộ chùm tia sáng bị phản xạ trở lại môi trường tới khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường 3.2. Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết bằng thí nghiệm: + Xác định nội dung cần kiểm tra: kiểm tra hệ quả của giả thuyết Cần kiểm tra khi không có tia khúc xạ thì cường độ sáng của tia phản xạ và tia tới có như nhau không + Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết: Sử dụng TBTN biểu diễn nghiên cứu quang hình bài phản xạ toàn phần, chiếu chùm sáng song song hẹp từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém hơn, tăng dần góc tới từ đến , quan sát và so sánh vị trí, cường độ sáng của tia tới, tia khúc xạ và tia phản xạ + Thực hiện TN: Góc tới Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ Nhỏ + Lệch xa pháp tuyến + Rất sáng Rất mờ Tăng dần + Lệch xa pháp tuyến ( r tăng ) +Sáng Mờ Có giá trị đặc biệt + Gần sát mặt phân cách + Rất mờ Rất sáng Lớn hơn Không còn Rất sáng =>Khi thì toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ trở lại môi trường tới tại mặt phân cách giữa hai môi 2. Giải thích + Bước 1: Xác định nội dung kiến thức cần xây dựng ( giai đoạn 4: kết luận ) - Định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần: Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ, trong đó mọi tia sáng tới đều bị phản xạ trở lại môi trường tới, xảy ra tại mặt phân cách hai môi trường. - Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần: • Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn: • Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: + Bước 2: Phát biểu vấn đề ( giai đoạn 2 ) Chính là xây dựng một bài toán, một câu hỏi có đáp án là phần nội dung kiến thức đã xác định trước ở bước 1: Chiếu một chùm tia sáng song song hẹp từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, trong trường hợp không áp dụng được định luật khúc xạ 4 4. Kết luận: + Định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần: Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ, trong đó toàn bộ tia sáng tới đều bị phản xạ trở lại môi trường tới tại mặt phân cách giữa hai môi trường. + Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần: • Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn ( ) • Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: ánh sáng để xác định chùm tia khúc xạ hay không có tia khúc xạ thì lúc đó xảy ra hiện tượng gì? + Bước 3: Làm nảy sinh vấn đề Làm nảy sinh vấn đề bằng bài tập Bài tập: chiếu một tia sáng từ nhựa trong ( ) ra không khí. Tính góc khúc xạ r trong các trường hợp góc tới i sau đây: a, b, Khi giải bài tập này,với thì xác định được nhưng với khi sử dụng định luật khúc xạ ánh sáng không xác định được góc khúc xạ hay không có tia khúc xạ. + Bước 4: Tìm giải pháp và thực hiện giải pháp để giải quyết vấn đề Học sinh sử dụng phép ngoại suy để đề xuất giả thuyết: học sinh đã biết khi chiếu ánh sáng từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác thì tồn tại đồng thời cả tia khúc xạ và tia phản xạ. Vậy khi không có tia khúc xạ có nghĩa là chỉ còn tia phản xạ và toàn bộ tia tới đều bị phản xạ. Vì không có kiến thức cũ nào có thể kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết nên học sinh sẽ nghĩ đến việc làm thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết. Nhưng không thể xác định được số tia sáng tới và số tia phản xạ, nên học sinh sẽ nghĩ đến việc so sánh cường độ sáng của tia tới và tia phản xạ. Sử dụng bộ thí nghiệm biểu diễn nghiên cứu quang hình bài phản xạ toàn phần. Chiếu ánh sáng từ nhựa trong ra không khí, tăng dần góc tới và quan sát, so sánh cường độ của tia tới và tia khúc xạ. Chú ý quan sát trường hợp không có tia khúc xạ. 5 II – MỤC TIÊU DẠY HỌC 1. Nội dung kiến thức cần xây dựng + Định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần: Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ, trong đó mọi tia sáng tới đều bị phản xạ trở lại môi trường tới + Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần: • Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn: • Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: 2. Mục tiêu trong quá trình học + Học sinh tham gia thiết kế, xây dựng phương án thí nghiệm kiểm tra hệ quả của giả thuyết: cường độ sáng của tia tới và tia khúc xạ bằng nhau + Rèn luyện kỹ năng tiến hành thí nghiệm với bộ thí nghiệm biểu diễn nghiên cứu quang hình. 3. Mục tiêu đối với kết quả học tập + Học sinh phát biểu được định nghĩa và điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. + Học sinh vận dụng được kiến thức vào giải các bài tập 4. Đề kiểm tra kết quả học tập ( Phiếu học tập ) Câu 1: Xác định góc giới hạn phản xạ toàn phần khi ta chiếu một #a sáng từ môi trường (1) chiết suất 1 2n = vào môi trường (2) chiết suất 2 3n = . A. 0 30 gh i = B. 0 45 gh i = C. 0 60 gh i = D. 0 75 gh i = Câu 2: Trong các trường hợp sau đây trường hợp là hiện tượng phản xạ toàn phần? ( 'i i = ) 6 A. Trường hợp (1) B. Trường hợp (2) C. Trường hợp (3) D. Trường hợp (1) và (3) Câu 3. Chọn câu đúng. Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra khi : A. Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn. B. Truyền ánh sáng từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn C. Truyền ánh sáng từ một môi trường tới môi trường chiết quang hơn với góc tới bằng góc giới hạn. D. Truyền ánh sáng từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn với góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn. Câu 4. Chiếu một #a sáng từ môi trường (1) có chiết suất 1 2n = tới mặt phẳng phân cách với môi trường (2) có chiết suất 2 2n = với góc tới nào thì xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần? A. 0 20 B. 0 30 C. 0 40 D. 0 50 III – CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH 1. Giáo viên + Chuẩn bị bộ thí nghiệm biểu diễn nghiên cứu quang hình Các dụng cụ thí nghiệm gồm +) Một đèn bấm laze 7 Gương phẳng (1) r i 'i (2) i 'i 1 n 2 n 1 n 2 n (3) i 'i +) Hai môi trường trong suốt ( chọn một môi trường là không khí và môi trường còn lại là khối nhựa bán trụ ) +) Quang bản có chia độ ( chia góc ) + Bảng từ để gắn các dụng cụ 2. Học sinh Ôn lại kiến thức về khúc xạ và phản xạ đã học ở lớp dưới IV – TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH GHI CHÚ Hoạt động 1: Giáo viện làm nảy sinh và phát biểu vấn đề ( làm việc chung cả lớp ) + Giao nhiệm vụ dưới dạng kiểm tra đầu giờ: chiếu một tia sáng từ nhựa ( ) ra không khí. Tính góc khúc xạ r trong các trường hợp góc tới i sau đây: a, b, + Nhận xét: Trong trường hợp khi áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta thấy một điều vô lý + Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng : ⇒ a) ⇒ b) ( vô lý ) 8 là , điều đó có nghĩa là không có tia khúc xạ + Phát biểu vấn đề: trong trường hợp không áp dụng được định luật khúc xạ ánh sáng để xác định chùm tia khúc xạ hay không có tia khúc xạ thì lúc đó xảy ra hiện tượng gì? + Tiếp nhận vấn đề Hoạt động 2: Đề xuất giả thuyết ( làm việc cá nhân ) và kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết bằng thí nghiệm ( tiến hành thí ghiệm theo nhóm ) Từ kiến thức lớp dưới,Khi chiếu ánh sáng từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác thì luôn xảy ra hiện tượng khúc xạ và phản xạ. Vậy trong trường hợp không áp dụng được định luật khúc xạ ánh sáng để xác định chùm tia khúc xạ hay không có tia khúc xạ thì lúc đó xảy ra hiện tượng gì? Nêu đặc điểm của hiện tượng đó? + Làm thế nào để ta có thể kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết trên? +Thực chất ở đây chúng ta cần kiểm tra cái gì? ( Chúng ta có thể xác định được số tia tới, tia phản xạ không? ) + Khi chiếu một chùm tia sáng song song hẹp từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, mà không có tia khúc xạ thì toàn bộ chùm tia sáng bị phản xạ trở lại môi trường tới khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường + Làm thí nghiệm + Chúng ta tiến hành thí nghiệm để xem cường độ sáng của tia tới và tia phản xạ 9 + Bạn nào có thể đề xuất một phương án thí nghiệm có thể kiểm tra được cường độ sáng của tia tới và tia phản xạ bằng nhau hay không? + Nhận xét các phương án thí nghiệm của học sinh, giới thiệu bộ thí nghiệm hiện có. Chia lớp thành 4 nhóm để tiến hành thí nghiệm. + Nhận xét kết quả thí nghiệm: từ kết quả thí nghiệm, với sai số cho phép, trong trường hợp góc tới lớn hơn hoặc bằng một giá thị nào đó thì cường độ sáng của chùm tia sáng tới bằng với cường độ sáng của chùm tia phản xạ. Người ta gọi đó là hiện tượng phản xạ toàn phần. + Yêu cầu học sinh phát biểu định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần. có bằng nhau không + Chúng ta sẽ sử dụng bộ thí nghiệm biểu diễn nghiên cứu quang hình, chiếu chùm tia sáng song song hẹp từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang hơn tăng dần góc tới và quan sát cường độ sáng của tia tới và tia phản xạ ( chú ý tới trường hợp không còn tia khúc xạ chỉ có tia phản xạ ) + Các nhóm tiến hành thí nghiệm: Kết quả thí nghiệm Góc tới ( rất sáng ) Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ Nhỏ + Lệch xa pháp tuyến + Rất sáng Rất mờ Tăng dần + Lệch xa pháp tuyến ( r tăng ) +Sáng Mờ Có giá trị đặc biệt + Gần sát mặt phân cách + Rất mờ Rất sáng Lớn hơn Không còn Rất sáng 10 [...]... nghiệm • Tiến hành thí nghiệm 11 • Kết quả thí nghiệm + Định nghĩa: Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ, trong đó toàn bộ tia sáng tới đều bị phản xạ trở lại môi trường tới tại mặt phân cách giữa hai môi trường b Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần + Góc khúc xạ giới hạn: + Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần: • Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang... em, khi nào hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra? ( giáo viên tiến hành lại thí nghiệm trên cho học sinh quan sát và đưa ra khái niệm góc khúc xạ giới hạn ) + Tìm biểu thức biểu thức tính góc khúc xạ giới hạn? ( là góc tới ứng với góc khúc xạ + Ghi nhận yêu cầu của giáo viên và thực hiện yêu cầu: hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ, trong đó toàn bộ tia sáng tới đều bị phản xạ trở lại... học sinh nhắc lại định nghĩa và điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần + Nhắc lại nội dung + Yêu cầu học sinh làm phiếu học tâp ) + Làm phiếu học tập Tùy vào lượng thời gian còn lại của tiết học mà giáo viên yêu cầu học sinh làm hết hay một phần của phiếu học tập V – NỘI DUNG GHI BẢNG BÀI 45 HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 1 Hiện tượng phản xạ toàn phần a Định nghĩa + Thí nghiệm • Bố trí thí nghiệm... mặt phân cách hai môi trường + Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra khi chiếu ánh sáng từ môi trườn chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang hơn với góc tới lớn lớn hơn hoặc bằng góc khúc xạ giới hạn ) + Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: => + Nhận xét kết quả của học sinh và nhắc lại điều kiện xảy ra hiện tượng toàn phần Hoạt động 3: Tổng kết ( làm việc chung toàn lớp ) + Yêu cầu học sinh . được định luật khúc xạ 4 4. Kết luận: + Định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần: Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ, trong đó toàn bộ tia sáng tới đều bị phản xạ trở lại môi trường. đoạn 4: kết luận ) - Định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần: Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ, trong đó mọi tia sáng tới đều bị phản xạ trở lại môi trường tới, xảy ra tại mặt. TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 1. Hiện tượng phản xạ toàn phần a. Định nghĩa + Thí nghiệm • Bố trí thí nghiệm • Tiến hành thí nghiệm 11 • Kết quả thí nghiệm + Định nghĩa: Hiện tượng phản xạ toàn phần