bài 44: Khúc xạ ánh sáng

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN GIÁO ÁN BÀI 44: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Giáo viên hướng dẫn: Thầy Trần Viết Thắng Giáo sinh thực tập: Nguyễn Thị Hà My Thái Nguyên, tháng 08 năm 2011 Phần hai: Quang hình học Chương VI: Khúc xạ ánh sáng Tiết 67: Bài 44 Khúc xạ ánh sáng I. Mục đích: 1. Kiến thức: - Trình bày được hiện tượng khúc xạ ánh sáng. - Định luật khúc xạ ánh sáng. - Các khái niệm: chiết suất tỉ đối, chiết suất tuyệt đối, hệ thức giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối. - Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng. 2. Kỹ năng: - Cách vẽ đường đi tia sáng từ môi trường này sang môi trường khác. - Vận dụng được các công thức của định luật khúc xạ để giải các bài tập về khúc xạ ánh sáng. - Phân biệt được vai trò của các chiết suất trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng. II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: Bộ dụng cụ thí nghiệm để khảo sát hiện tượng khúc xạ ánh sáng. 2. Học sinh: Ôn lại hiện tượng khúc xạ ánh sáng và định luật khúc xạ đã được học ở lớp 9. III. Tiến trình dạy học: 1. Hoạt động 1 ( 3 phút): Ổn định tổ chức lớp, kiểm tra sĩ số, đặt vấn đề vào bài mới: + Ổn định tổ chức lớp. + Kiểm tra sĩ số. + Đặt vấn đề vào bài mới: Chúng ta đã nghiên cứu xong phần I: Điện học – Điện từ học. Hôm nay, chúng ta chuyển sang nghiên cứu phần II: Quang hình học. Vậy Quang hình học là gì? Quang học: nói về ánh sáng, nghiên cứu các hiện tượng về ánh sáng. Quang hình học: là dùng công cụ toán bằng hình học để giải thích các hiện tượng quang học. - Quang hình học gồm 2 chương: Chương VI: Khúc xạ ánh sáng Chương VII: Mắt. Các dụng cụ quang học Chúng ta vào chương VI: Khúc xạ ánh sáng Bài đầu tiên của chương: Bài 44: Khúc xạ ánh sáng. 2. Hoạt động 2 (5 phút): Tìm hiểu khái niệm hiện tượng khúc xạ ánh sáng: Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ĐVĐ: Với tên bài Khúc xạ ánh sáng. Vậy khúc xạ ánh sáng là gì? Để hiểu định nghĩa này chúng ta quan sát hình vẽ sau: - Vẽ hình 44.1 lên bảng, thông báo chùm tia sáng (1) và chùm tia sáng (2). - Yêu cầu HS nhận 1. Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng: a) Nhận xét: - Chùm tia sáng (1): chùm tia tới, góc tới i. - Chùm tia sáng (2): chùm tia khúc xạ, góc khúc xạ r. - Chùm tia (2) bị đổi phương so với chùm xét phương của chùm tia (2) so với phương của chùm tia (1) ? Thông báo: chùm tia (1) gọi là chùm tia tới, chùm tia (2) gọi là chùm khúc xạ. - Vậy chùm tia khúc xạ do đâu mà có? - Định nghĩa lưỡng chất phẳng, mặt lưỡng chất. - Chùm tia (2) bị lệch một góc so với chùm tia (1). - Do khi chiếu chùm tia (1) vào mặt nước. - Theo dõi, lắng nghe, ghi chép. tia (1) khi qua mặt phân cách. b) Định nghĩa: Sgk – 214. - Lưỡng chất phẳng: hệ hai môi trường truyền sáng phân cách bằng mặt phẳng. - Mặt phân cách giữa hai môi trường gọi là mặt lưỡng chất. 3. Hoạt động 3 ( 15 phút): Hình thành định luật khúc xạ ánh sáng: ĐVĐ: Như vậy, ta đã có định nghĩa hiện tượng khúc xạ, biết cách xác định góc tới i và góc khúc xạ r. Vậy giữa i và r có mối quan hệ như thế nào? Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung - Nêu mục đích thí nghiệm. - Yêu cầu HS cho biết dụng cụ thí nghiệm bao gồm những gì? - Yêu cầu 2 HS lên cùng tiến hành thí nghiệm với GV. - Lắng nghe. - Gồm: + Tấm kính mờ + Bản trụ D thủy tinh trong suốt + Nguồn sáng S + Thước tròn chia độ - Thực hiện yêu cầu 2. Định luật khúc xạ ánh sáng: a) Thí nghiệm: - Mục đích: tìm mối quan hệ giữa góc tới i và góc khúc xạ r. - Dụng cụ - Tiến hành - Kết quả - Yêu cầu HS lập tỉ số r i sin sin và rút ra nhận xét? Giải thích kết quả: nếu bỏ qua sai số, suy ra: r i sin sin = n - Đưa ra nội dung định luật: Sgk – 215. - Biểu thức định luật, chú y n phụ thuộc vào môi trường tới và môi trường khúc xạ. - Xét các TH: + n > 1 + n < 1 Nhận xét mối quan hệ giữa i và r NX: n càng lớn thì tia sáng gãy khúc càng nhiều khi đi qua mặt phân cách hai môi trường. của GV. - Thực hiện yêu cầu tính toán. - Lắng nghe, ghi chép. - Phát biểu định luật. - Biểu thức: r i sin sin = n + Nếu n > 1, sini > sinr, i > r. + Nếu n < 1, sini < sinr, i < r. Với 0 0 ≤ i, r < 90 0 - Lắng nghe. *Nếu i nhỏ ( < 10 0 ) thì r nhỏ, khi đó sini ≈ i, sinr ≈ r, suy ra: r i sin sin ≈ i r b) Định luật: - Nội dung định luật: Sgk – 215 - Biểu thức: n sinr sini = (1) Hay sinr n sini = + Nếu n > 1, i > r, môi trường khúc xạ chiết quang hơn. + Nếu n < 1, i < r, môi trường khúc xạ kém chiết quang hơn. 4. Hoạt động 4 (15 phút): Khái niệm chiết suất tuyệt đối, tỉ đối: ĐVĐ: Ở biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng xuất hiện hằng số n. Vậy hằng số n được xác định như thế nào? Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung - Thông báo hằng số n là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 (môi trường khúc xạ) đối với môi trường 1 (môi trường tới), kí hiệu n 21 - Thừa nhận: n ≡ n 21 = 2 1 v v ĐVĐ: Nếu trong 2 môi trường có 1 môi trường chân không thì khi đó n 21 có phải là chiết suất tỉ đối nữa không? - Vận tốc ánh sáng trong chân không là? - Theo định nghĩa chiết suất tỉ đối, ta có 1 v c n = n 1/ chân không = c / v 1 . Vậy n 1/ chân không, được gọi là chiết suất tuyệt đối của môi trường. Thông báo định nghĩa - Lắng nghe, ghi chép. - Vận tốc ánh sáng trong chân không là c. - Lắng nghe. - Ta có: n 1 = c/v 1 , n 2 = c/v 2 v 1, v 2 < c, suy ra n 1 , n 2 > 1 3. Chiết suất của môi trường: a) Chiết suất tỉ đối: n ≡ n 21 = 2 1 v v v 1 , v 2 tốc độ ánh sáng qua môi trường 1, 2. b) Chiết suất tuyệt đối: - Định nghĩa: Sgk – 215 - Biểu thức: 1 2 1 2 n n n =⇒ (2) Định luật khúc xạ viết dưới dạng đối xứng: 2 211 i sin n i sin n = (3) chiết suất tuyệt đối. - Yêu cầu HS viết biểu thức n 1 , n 2 . Rút ra đặc điểm của n 1 , n 2 . - Kết luận: Chiết suất tuyệt đối của mọi chất đều lớn hơn 1 - Từ biểu thức: 2 21 1 n n n = hãy xây dựng lại biểu thức của định luật khúc xạ? Nếu thay i = i 1 , r = i 2 , ta có biểu thức: 2 211 i sin n i sin n = Lưu y: biểu thức này được sử dụng để tránh sự nhầm lẫn khi đánh số các góc là i, r. ĐVĐ: Thực tế khi nhìn vào đáy chậu nước ta thấy dường như đáy chậu được nâng cao hơn. Vậy giải thích hiện tượng này như thế nào? Đưa ra ví dụ cụ thể: khi có một vật (hòn sỏi) ở đáy chậu nước, nhìn vào 1 2 1 2 n n n =⇒ - Ta có: 2 21 1 sin sinr i n n n = = → n 1 .sini = n 2 .sinr - Vẽ hình vào vở 4. Ảnh của một vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt phân cách hai môi trường: - Điểm O nằm ở đáy cốc - Tia tới OA, OB. hòn sỏi ta thấy nó được nâng cao hơn. - Giải thích: hòn sỏi nằm tại O, từ O có 2 tia tới mặt phân cách là OA, OB. Tia OA vuông góc mặt phân cách sẽ được truyền thẳng – yêu cầu HS trả lời. - Tia OB tới mặt phân cách xảy ra hiện tượng gì? - Lúc này góc khúc xạ và góc tới sẽ như thế nào? - Ảnh của O (hòn sỏi) chính là giao 2 chùm tia khúc xạ, yêu cầu HS trả lời câu C2. Ứng dụng thực tế: Khi đi tắm biển, ao, hồ, ta cần lưu y do hiện tượng khúc xạ mà ta thấy đáy dường như nông hơn 1/3 so với thực tế: sẽ rất nguy hiểm đối với người không biết bơi. - Tia OA vuông góc với mặt phân cách được truyền thẳng. - Tại B xảy ra hiện tượng khúc xạ - Do n 1 > n 2 , i < r Thấy ảnh O’ cao hơn so với O. - Lắng nghe. 5. Hoạt động 5 (4 phút): Tìm hiểu định luật truyền thẳng ánh sáng: Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung - Làm thí nghiệm, lấy một giá trị cụ thể của góc i, r ở thí nghiệm ban đầu, đảo chiều truyền ánh sáng. HS quan sát và đưa ra nhận xét. - Vẽ hình tổng quát - Kết luận: Ánh sáng có tính thuận nghịch. - Ánh sáng truyền theo chiều nào thì cũng truyền ngược lại theo chiều đó. 5. Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng: 6. Hoạt động 6 (3 phút): Củng cố và vận dụng: - Tóm tắt nội dung chính của bài học - Cho HS làm bài 1, 2 Sgk – 217 - Về nhà làm bài 3, 4, 5 và đọc mục Em có biết. - Rút kinh nghiệm giờ dạy: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………. . hiện tượng khúc xạ ánh sáng. II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: Bộ dụng cụ thí nghiệm để khảo sát hiện tượng khúc xạ ánh sáng. 2. Học sinh: Ôn lại hiện tượng khúc xạ ánh sáng và định luật khúc xạ đã được. học Chương VI: Khúc xạ ánh sáng Tiết 67: Bài 44 Khúc xạ ánh sáng I. Mục đích: 1. Kiến thức: - Trình bày được hiện tượng khúc xạ ánh sáng. - Định luật khúc xạ ánh sáng. - Các khái niệm: chiết suất tỉ. 2 chương: Chương VI: Khúc xạ ánh sáng Chương VII: Mắt. Các dụng cụ quang học Chúng ta vào chương VI: Khúc xạ ánh sáng Bài đầu tiên của chương: Bài 44: Khúc xạ ánh sáng. 2. Hoạt động 2 (5 phút):