Tích hợp các hiện tượng quang học thực tiễn trong dạy học một số bài vật lí 11 và 12 cơ bản THPT

Mục Lục I MỞ ĐẦU: Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu II NỘI DUNG 1.Cơ sở lí luận 1.1 Cơ sở lí thuyết quang học lượng tử ánh sáng 1.2 Lựa chọn Phương pháp dạy học tích hợp Thực trạng Giải pháp tổ chức thực 3.1 Tích hợp số tượng quang học thực tiễn dạy quang học vật lí 11 3.2 Tích hợp số tượng quang học thực tiễn dạy quang học vật lí 12 Kết III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Kiến nghị Tài liệu tham khảo: Trang 1 2 2 3 6 11 16 17 17 17 19 I.MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vật lí ngành khoa học nghiên cứu vân động vật chất giới thực khách quan, từ tìm qui luật chi phối vận động chúng Những thành tựu vật lí góp phần giúp người thoát khỏi sống nguyên thủy, làm cho đời sống vật chất, tinh thần thêm phong phú đa dạng để tiến nhanh đến văn minh Vật lý học phương trình số Vật lý học điều xảy giới xung quanh ta Nó nói màu sắc cầu vòng, ánh sáng lóng lánh tính cứng rắn viên kim cương Nó có liên quan đến việc bộ, xe đạp, lái ô tô việc điều khiển tàu vũ trụ Việc học môn Vật lý không dừng lại tìm cách vận dụng công thức Vật lý để giải cho xong phương trình đến đáp số, mà phải giải thích tượng Vật lý xảy thiên nhiên quanh ta, đối tượng công nghệ văn minh mà ta sử dụng Mặt khác, thực tế việc giảng dạy Vật lý nay, chủ yếu dành nhiều thời gian dạy học sinh nhận diện kiểu, loại toàn khác cách thức vận dụng công thức Vật lý cho kiểu, loại toán đó, mà trọng giúp học sinh giải thích tượng Vật lý xảy tự nhiên Xuất phát từ ý nghĩa thực tế đó, mạnh dạn nghiên cứu đề tài “Tích hợp tượng Quang học thực tiễn dạy học số vật lý 11 12 THPT”, nhằm giúp học sinh yêu thích hiểu chất Vật lý tượng Quang học Mục đích nghiên cứu Để thực tốt chương trình sách giáo khoa môn vật lý 11 12 dạy - học theo phương pháp đổi đạt hiệu cao đòi hỏi giáo viên phải nghiên cứu, tìm tòi để đưa phương pháp giảng dạy có hiệu nhằm tích hợp tượng quang học chương trình sách giáo khoa liên hệ thực tế ngày đồng thời phát triển thêm tư lôgíc để vận dụng sống hàng ngày tương lai Trên sở xây dụng hệ thống số tượng quang học chương trình vật lí 11,12 THPT Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Một số tượng quang học thực tiễn chương trình Vật lý 11, 12 THPT 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Học sinh lớp 11C2, 11C3, 12B4, 12B5 Trường THPT Hoằng Hóa Phương pháp - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: + Đọc sách giáo khoa phổ thông, sách đại học, sách tham khảo phần Quang học - Phương pháp thống kê: + Chọn tượng quang học thực tiễn có chương trình phổ thông gần gũi với đời sống ngày II.NỘI DUNG Cơ sở lí luận 1.1 Cơ sở lý thuyết quang học lượng tử ánh sáng: + Định luật truyền thẳng ánh sáng - Trong môi trường suốt, đồng tính đẳng hướng ánh sáng truyền theo đường thẳng + Nguyên lí tính thuận nghịch chiều truyền ánh sáng - Đường ánh sáng không đổi đảo ngược chiều truyền ánh N sáng S R + Định luật phản xạ ánh sáng i i - Tia phản xạ nằm mặt phẳng tới phía bên pháp ’ tuyến so với tia tới I - Góc phản xạ góc tới (i’ = i) + Định luật khúc xạ ánh sáng - Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới bên pháp tuyến so với tia tới - Đối với cặp môi trường suốt định tỉ số sin góc tới (sin i) với sin góc khúc xạ (sin r) luôn mọt số không đổi N Số không đổi phụ thuộc vào chất hai môi trường S i gọi suất tỉ đối môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) môi trường chứa tia tới (môi trường 1) I r Kí hiệu n 21 K = n 21 + Hiện tượng phản xạ toàn phần - Khi ánh sáng truyền từ mặt phân cách môi trường quang (n 1) sang môi trường quang (n2) góc khúc xạ r lớn góc tới i - Góc khúc xạ lớn 900; tia khúc xạ nằm là mặt phân cách hai môi trường góc tới tương ứng gọi góc giới hạn i gh - Với góc tới có giá trị lớn i gh, không xảy khúc xạ, toàn sáng trở lại môi trường quang Khi có tượng phản xạ toàn phần + Máy ảnh - Vật kính máy ảnh thấu kính hội tụ (hoặc hệ thấu kính tương đương với thấu kính hội tụ) cho ảnh vật cần chụp rõ phim (ảnh) + Mắt - Thủy tinh thể mắt có vai trò vật kính máy ảnh, võng mạc có vai trò phim - Khi nhìn vật đặt điểm cực viễn CV, mắt không cần điều tiết Còn nhìn vật đặt điểm cực cận CC mắt phải điều tiết tối đa chóng mỏi mắt Giới hạn nhìn rõ mắt khoảng CVCC Khoảng cách thấy rõ ngắn Đ = OCC (O quang tâm mắt) Thường lấy Đ = 25cm Mắt bình thường có điểm cực viễn xa vô cùng, điểm cực cận cách mắt 10cm đến 20cm - Mắt cận thị có độ tụ lớn mắt bình thường tật, điểm cực viễn mắt cận thị tương đối gần mắt Thường sửa tật cận thị cách đeo kính phân kỳ - Mắt viễn thị có độ tụ nhỏ mắt bình thường; điểm cực cận mắt viễn thị tương đối xa mắt Sửa tật viễn thị cách đeo kính hội tụ - Góc trông α vật (hoặc ảnh) AB đặt thẳng góc với trục nhìn mắt O α = góc AOB với tgα = - Năng suất phân li mắt bình thường: α ≈ 1’ = rad + Các dụng cụ quang học: Kính lúp, hiển vi, thiên văn -Độ bội giác G số dụng cụ quang học: G = ≈ Trong đó: α góc trông ảnh vật qua dụng cụ, α0 góc trông vật đặt điểm cực cận mắt + Tính chất sóng ánh sáng - Ánh sáng sóng điện từ Ánh sáng đơn sắc nhìn thấy có bước sóng λ xác định có màu định Một chùm ánh sáng trắng song song, gồm ánh sáng đơn sắc có bước sóng từ 0,38 μm (tia tím) đến 0,76 μm (tia đỏ), đến lăng kính ló khỏi lăng kính, bị phân tích thành dãy nhiều màu, từ đỏ đến tím, gọi quang phổ ánh sáng trắng Tia đỏ bị lệch (về phía dáy lăng kính) nhất, tia tím bị lệch nhiều Nguyên nhân tán sắc suất thuỷ tinh (môi trường) phụ thuộc vào bước sóng (tần số) ánh sáng - Hai sóng ánh sáng kết hợp, hai nguồn sáng kết hợp phát ra, giao thoa với gặp nhau, tạo nên vân sáng (cực đại giao thoa) vân tối (cực tiểu giao thoa) quan sát + Lượng tử ánh sáng - Chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ coi dòng phôtôn (lượng tử ánh sáng), phôtôn mang lượng xác định ε = h f = h (f tần số ánh sáng, h số Plăng; h = 6,625.10-34 J.s; c = 108m/s) Cường độ ánh sáng tỉ lệ với số phôtôn - Hiện tượng quang điện tượng electrôn bị bật (gọi electrôn quang điện) chiếu vào mặt kim loại chùm ánh sáng có bước sóng λ thích hợp 1.2 Lựa chọn phương pháp dạy học tích hợp Hiện với phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin, việc tìm kiếm tư liệu mạng internet trở nên dễ dàng Đây điều kiện thuận lợi cho việc đổi phương pháp dạy học nói chung việc tích hợp hiên tượng quang học nói rêng Sau xây dựng nội dung tích hợp giáo viên tìm lựa chọn hình ảnh, clip sinh động, ấn tượng phù hợp với yêu cầu, nội dung kiến thức để đưa vào giảng Khi chọn hình ảnh thích hợp nên lưu lại tập tin với định dạng cỡ ảnh to Việc sử dụng máy vi tính kết hợp với máy chiếu để dạy học phát huy cao tính trực quan dạy Đặc biệt phần tích hợp tượng quang học đòi hỏi không cung cấp kiến thức, kĩ mà quan trọng hình thành học sinh thái độ tích cực , hứng thú tượng quang học liên quang đến tự nhiện, thực tế sống , điều đạt hiệu cao em chứng kiến hình ảnh, clip cụ thể sinh động qua hiểu rõ chất vật lí giúp học sinh thêm yêu thích học môn vật lí 2.Thực trạng Qua thực tế dạy học phần quang học đa phần giáo viên truyền tải kiến thức sách giáo khoa học sinh tiếp thu lại thụ động thông qua việc ghi nhận kiến thức mà liên hệ với đời sống hang ngày, dẫn đến em thấy nhàm chán không hứng thú học tập, khó ghi nhớ, không phù hợp với xu nay, dẫn đến kết dạy – học không cao Từ thực trạng mạnh dạn đưa đề tài “Tích hợp tượng Quang học thực tiễn dạy học số vật lý 11 12 THPT” Trước đưa vào vận dụng so sánh vận dụng vào năm học 2014-2015 2015 -2016 thấy có hiệu để kiểm chứng, năm học 2015-2016 tiến hành khảo sát hai khối theo bảng sau: Bảng số liệu khảo sát trước vận dụng Lớp Giỏi T.bình Yếu Kém Số lượng SL % SL % SL % SL % SL % 11B4 45 15,6 14 31,1 20 44,4 8,9 0 12A4 46 15,2 15 32,6 22 47,8 4,4 0 11B5 47 12,8 16 34,0 22 46,8 6,4 0 12A5 46 10,9 15 32,6 22 47,8 8,7 0 - Đối với lớp 11C2 12B5 dự định sử dụng phương pháp nêu giải vấn đề - Đối với lớp 11C3 12B4 thi sử dụng phương pháp tích hợp tượng quang học vào dạy Giải pháp tổ chức thực Có ta ngồi suy nghĩ: Tại trần nhà lại sơn màu trắng? bốn vách tường lại không sơn màu trắng? hay lần đường phải dừng lại gặp: “Đèn đỏ”, lại phải “Đèn đỏ”? v.v Những tượng thực tế, gần gũi với chúng ta, nhiều lúc xem hiển nhiên, ta vô tình không cần biết Nhưng hiểu “chúng” thú vị thật 3.1 Tích hợp số tượng quang học thực tiễn dạy quang học vật lí 11 TẠI SAO XẢY RA HIỆN TƯỢNG ẢO ẢNH? Chắc người biết nguyên nhân vật lý tượng ảo ảnh thông thường Lớp không khí nông kề sát mặt cát bị hun nóng sa mạc có tính chất gương phẳng, lớp không khí có mật độ nhỏ lớp không khí nằm Tia sáng từ vật xa rọi nghiêng, tới lớp không khí uống cong đường đi, lại rời khỏi mặt đất đạp vào mắt người quan sát, tựa hồ phản xạ từ gương góc tới lớn Và người quan sát, dường trước mặt có mặt nước phẳng lặng trải sa mạc (hình vẽ) Chú thích: Trên hình vẽ đường tia sáng nghiêng so với mặt đất phóng đại, đường tia sáng chếch xuống mặt đất không dốc đến Tuy vậy, phải nói rằng, lớp không khí bị hun nóng gần mặt đất nóng phản xạ tia sáng không giống gương phẳng, mà giống mặt nước, khảo sát từ độ sâu nước Ở xảy xa tượng phản xạ toàn phần Các tượng tương tự đặt biệt xảy vào mùa hè tên đường nhựa Các đường có màu thẫm, nên bị hun nóng ánh nắng Mặt Trời Mặt đường mờ đục từ xa trông tựa mặt nước đánh bóng phản chiếu vật xa Đường tia sáng trình bày hình vẽ bên Chỉ cần quan sát chút, bạn thấy tượng tương tự không xảy bạn thường nghĩ đâu CÓ THỂ DẪN ÁNH SÁNG ĐI THEO NHỮNG ỐNG CONG, NHƯ DẪN NƯỚC, ĐƯỢC KHÔNG? Ánh sáng truyền theo đường thẳng, gặp gương, tia sáng bị hắt theo hướng khác Nếu ta đặt dãy nhiều gương phẳng, cho nối tiếp rọi tia sáng vào gương thứ tia sáng phản xạ gương dãy theo đường gấp khúc Muốn cho đường gấp khúc trở thành đường cong, gương phải nhỏ, nhiều vô hạn, đặt nối tiếp thành đường cong mà ta muốn tia sáng theo Có thể thực điều cách dùng mặt kim loại, nhẵn bóng, uốn thành mặt trụ Nhưng biện pháp tốt dựa vào phản xạ toàn phần Ta xét suốt thuỷ tinh, chất dẻo, uống cong (hình b) rọi chùm tia sáng hẹp vào đầu ống Chiếc suất độ cong TẠI SAO CÁC VÌ SAO LÁP LÁNH? Những đêm hè quang mây không Trăng ngồi hóng mát sân, thường say mê ngắm bầu trời, với muôn vàng lấp lánh Nếu qua sát kỹ, thấy rằng, thấp gần chân trời lấp lánh mạnh hơn, cao, vòm trời, không lấp lánh Hẳn bạn nhiều lần nhìn thấy rằng, nhìn qua phía đầu máy xe lửa, vào vật xa, thí dụ vào cửa sổ nhà, thấy đường nét nhà thành ngoằn ngoèo, lung linh Đó lớp không khí gần đầu máy nóng lên chuyển động lên phía (tạo thành dòng đối lưu không khí) Dòng khí nóng có tỉ trọng nhỏ hơn, có suất nhỏ không khí xung quanh Tia sáng từ vật tới mắt bạn qua dòng khí bị khúc xạ trở thành cong nên nhìn thấy vật vị trí khác so với tia sáng không bị cong Vì dòng khí không không ổ định nên điểm khác vật bị dich chuyển không vật bị “biến dạng”, mép cửa trở thành ngoằn ngoè Và chổ ngoằn ngoèo lại thay đổi liên tục, nên ta thấy vật lay động nhẹ Sao trời lấp lánh nguyên nhân Các tia sáng từ đến mắt ta qua lớp khí dày Ban ngày mặt đất bị Mặt Trời nung nóng nên khí luôn có dòng khí đối lưu nhỏ, suất khác Tia sáng từ tới mắt ta, qua dòng khí ấy, bị khúc xạ thành cong, lúc cong phía này, lúc cong phía khác Do mặt vị trí bị thay đổi liên tục, mặt khác số tia sáng rọi vào mắt không đều, lúc nhiều, lúc khiến ta thấy có lúc sáng hơn, có lúc tối hơn, tức thấy lấp lánh Sao gần chân trời, lớp không khí mà tia sáng phải qua dày, lấp lánh mạnh Khi đỉnh đầu, lớp không khí mà ánh sáng qua mỏng hơn, tia sáng lại phương với dòng khí, nên tia sáng không bị cong không lấp lánh Nếu bạn qua sát kỹ, thấy Hôm (hay Sao Mai), nói chung hành tinh không lấp lánh Đó góc trông hành tinh tương đối lớn (góc trông không), chùm sáng từ hành tinh rọi vào mắt tương đối rộng nên thăng giáng chùm không rõ rệt HAI BÓNG ĐIỆN CÙNG MỘT CÔNG SUẤT CÓ CƯỜNG ĐỘ SÁNG BẰNG NHAU HAY KHÔNG ? Đèn ống huỳnh quang có hiệu suất lớn gấp vài lần (3-5lần) đèn dây tóc, nghĩa tiêu thụ công suất điện đèn dây tóc, phát ánh sáng nhiều gấp nhiêu lần Đèn điện dây than có cường độ sáng 1/3 cường độ sáng đèn dây tóc kim loại công suất Đèn dây tóc vonfram chứa khí trơ có cường độ sáng gần gấp đôi đèn không chứa khí, công suất Nhưng hai đèn dùng dây tóc vonfram, chứa khí trơ, áp suất, có cường độ sáng khác tiêu thụ công suất điện, hai hiệu điện khác Khi hiệu điện tăng gấp đôi, chẳng hạn từ 110 vôn lên 220 vôn, muốn giữ nguyên công suất đèn phải tăng điện trở đèn lên gấp bốn lần, đồng thời giảm nửa cường độ đèn Tăng điện trở dây, phải làm cho dây nhỏ Nhưng dây nhỏ mà nhiệt độ dây cũ, dây chóng đứt Để cho đèn bền cũ, phải cho nhiệt độ dây thấp hơn, tức làm cho cường độ sáng đèn nhỏ Vậy đứng phương diện thắp sáng, đèn hoạt động hiệu điện thấp lại có hiệu suất cao (tức phát nhiều ánh sáng, ánh sáng trắng hơn) đèn hoạt động hiệu điện cao Điều thấy đặc biệt rõ, đèn công suất nhỏ (dưới 50oát) Vì dụng cụ quang học, kính hiển vi, đèn chiếu v.v người ta thường dùng đèn vôn, 12 vôn DÙNG BÓNG ĐIỆN MỜ CÓ LỢI GÌ HƠN BÓNG TRONG SUỐT ? Dùng đèn điện có bóng thuỷ tinh suốt có hai điều bất tiện : Dây tóc bóng đèn có độ chói lớn, sử dụng phải treo cao phải dùng chao đèn che khuất dây tóc Nếu ta nhìn vào mặt rọi sáng, chẳng hạn trang sách, ánh sáng tán xạ từ trang sách có phần ánh sáng tán xạ cho ảnh biến dạng dây tóc làm lóa mắt, khó đọc sách Ngược lại bóng đèn mờ, ánh sáng toả từ khắp mặt bóng, độ chói nguồn giảm nhiều, nhìn thẳng vào bóng đèn bị lóa Mặc khác ánh sáng tán xạ bóng điện mờ vật phản xạ hơn, đọc sách dễ chịu Tuy nhiên phòng khách khách sạn, phòng đợi nhà ga, sân bay, bóng đèn mờ, đèn ống huỳnh quang, người ta thường thắp thêm số bóng đèn dây tóc, vì, ánh sáng đèn điện dây tóc, kim cương, hột xoàn, mặt đá nữ trang bà, chị lấp lánh mạnh VÌ SAO GIẦY DA BÔI XI VÀO CÀNG LAU CÀNG BÓNG? Một đôi giầy da vừa cũ vừa bẩn, cần lau bụi bặm, bôi xi đánh giầy vào cẩn thận xát nhẹ lượt biến thành vừa bóng vừa đẹp mắt Đó lý vậy? Thì ra, ánh sáng chiếu tới bề mặt xảy phản xạ Giả dụ mặt trơn bóng, sinh phản quang mạnh, nhìn vào sáng Có lẽ bạn hỏi: Vì bề mặt vật thể tường nhà, bàn v.v không nhìn thấy phản quang mạnh nhỉ? Bề mặt vật thể tường, bàn v.v không thực trơn bóng đâu Bạn cầm kính lúp quan sát tỉ mỉ lúc, phát bề mặt vật thể xù xì, thô ráp, cao thấp không Bề mặt thô ráp phản xạ ánh sáng Có điều phản xạ bốn phương, tám hướng, tập trung vào hướng định Cái vật lý gọi phản xạ khuếch tán v.v Vì không trông thấy ánh sáng phản xạ mạnh Bề mặt giầy da trơn bóng Nếu giầy bẩn cố nhiên trở thành thô ráp Như làm cho tia sáng tập trung hướng định Cho nên nhìn vào không thấy bóng lộn Mục đích việc bôi xi đánh giầy để hạt li ti xi lấp vào chỗ trũng thấp bề mặt giầy da, làm cho trở nên phẳng, xi đánh giầy có loại lực thẩm thấu Nó lấp kín lỗ nhỏ, sau dùng vải xát lên để xi phủ đầy khắp, tình trạng thô ráp bề mặt giầy da cải thiện lên nhiều, ánh sáng phản xạ hướng đó, giầy liền bóng lộn lên nhiều Cho nên sau bôi xi lên giầy, xát bóng lên CÓ TÀNG HÌNH ĐƯỢC KHÔNG? MUỐN TÀNG HÌNH PHẢI THỰC HIỆN NHỮNG ĐIỀU KIỆN GÌ? Ngụy trang chiến tranh coi hình thức đơn giản tàng hình Ta đội mũ cài lá, mặc áo đốm xanh để màu sắc ta không khác biệt với rừng Một số sinh vật lý sinh tồn có màu sắc giống môi trường sống để ngụy trang Ta biết cần thay đổi màu ánh sáng đèn chiếu làm cho diễn viên sân khấu”biến mất” Nhưng tất kiểu “tàng hình” nói chưa phải tàng hình thực Ở ta muốn nói đến tàng hình thực sự, nghĩa ánh sáng ban ngày người tàng hình đứng chỗ không nhìn thấy Muốn người định tàng hình phải làm khử tất điều kiện để người khác nhìn thấy Ta nhìn thấy vật nhờ tương phản độ sáng màu sắc vật Nếu vật suốt ta nhìn thấy nhờ ánh sáng phản xạ tán xạ từ vật suất vật khác môi trường xung quanh Như vậy, muốn trở thành vô hình thực sự, điều kiện phải thực làm cho thể hoàn toàn suốt có chiết suất chiết suất môi trường (không khí) Lúc ánh sáng chiếu tới ánh sáng truyền qua không cho dấu hiệu thể Để làm vậy, có cách làm cho phận thể loãng nhẹ không khí Nói cách khác tàng hình không khí Nhưng môi trường có suất lớn-nướcchẳng hạn-thì điều kiện thực Nếu chưa thực với thể người, người ta thực số vi sinh vật Nhưng giả sử có người nắm bí tàng hình, không gây náo động bất ngờ, vài truyện phim khoa học viễn tưởng, lý sau đây: Người tàng hình bị lộ nguyên hình người ta dùng phương tiện quan sát khác dùng ống nhòm hồng ngoại Cơ thể người tàn hình có nhiệt đọ 370C, nguồn phát hồng ngoại Người tàng hình trở thành người mù, thuỷ tinh thể mắt tác dụng hội tụ ánh sáng thấu kính Người tàn hình không ăn uống chỗ có người, thức ăn chưa tiêu hoá, chưa tàng hình với người Người tàng hình mà gặp trời mưa, chân giẫm phải bùn, bùn bám vào chân, bị lộ-trong phim truyện người tàng hình để dấu chân tuyết mà bị lộ Vậy dù có người tàng hình thật nữa, chẳng sợ “đột nhập” vào phòng bạn 3.2.Tích hợp số tượng quang học thực tiễn dạy quang học vật lí 12 10 TRONG BỆNH VIỆN NGƯỜI TA VẪN PHẢI CHIẾU ĐIỆN “CHIẾU ĐIỆN” LÀ THẾ NÀO VÀ NHẰM MỤC ĐÍCH GÌ? Ngoài tia tử ngoại có bước sóng ngắn, có tia không nhìn thấy có bước sóng ngắn Đó tia Rơnghen (tia X) Người ta tạo tia Rơnghen ống Rơnghen Trong ống chân không Khi nối âm cực K dương cực A với nguồn điện có hiệu điện cao, từ âm cực phát chùm điện tử chuyển động nhanh Đập vào đối âm cực AK làm kim loại có nguyên tử lượng lớn (bạch kim vonfram) chùm điện tử bị hãm lại đột ngột; AK phát tia Rơnghen Tia Rơnghen có khả xuyên qua chắn sáng thông thường, làm huỳnh quang nhiều chất, có tác dụng làm đen phim ảnh v.v Đối với thể sinh vật tia Rơnghen xuyên qua thịt dễ xương, xuyên qua chỗ thương tổn khác chỗ lành lặn Đặt phía sau phận bị chiếu tia Rơnghen nàm chắn có phủ chất hùynh quang kẽm sunfua, ta phát chỗ tổn thương phận Công việc gọi “chiếu điện” Nếu thay chắn huỳnh quang phim ảnh, ta chụp vết thương thể (chụp điện) Chiếu điện, chụp điện nhằm mục đích chuẩn đoán bệnh, xác định vị trí vật lạ chui vào thể (mảnh bom, đạn v.v ), vị trí tổn thương nguyên nhân khác Chiếu điện phát chỗ rạn nứt chi tiết máy Nhìn chung, tia Rơnghen sử dụng nhiều y học công nghiệp VÌ SAO DƯỚI ÁNH SÁNG BAN NGÀY, NHÌN BONG BÓNG XÀ PHÒNG HAY VẾT DẦU LOANG TRÊN VŨNG NƯỚC, TA THẤY CÓ NHIỀU MÀU SẶC SỠ? Những vân màu sặc sỡ bong bóng xà phòng vết dầu loang mặt nước kết giao thoa ánh sáng Màng bong bóng xà phòng lớp nước mỏng-cỡ phần nghìn milimet-trong suốt, vết dầu loang màng Hai mặt màng phản xạ ánh sáng hai mặt cửa Ta xét điểm I màng mỏng M mà độ dày vẽ to gấp nghìn lần độ dày thật Tia sáng SIR1 phát từ điểm S nguồn, phản xạ mặt màng rọi vào mắt Trong số nhiều tia sáng phát từ S, có tia SKR2 phản xạ mặt màng rọi vào mắt Vì màng mỏng, nên mắt, hai tia IR1 KR2 phát từ điểm I Khi hai tia thuỷ tinh thể mắt hội tụ lên võng mạc, chúng gặp giao thoa với Hai tia sáng từ điểm I, mà gặp võng mạc mắt, mắt nhìn rõ điểm I, ta nói mắt điều tiết để nhìn vào mặt Hai tia sáng giao thoa với nhau, tăng cường lẫn nhau, triệt tiêu nhau, tuỳ theo độ dày màng tuỳ theo bước sóng ánh sáng Chùm ánh sáng rọi vào màng 11 ánh sáng trắng, có đủ màu, ứng với nhiều bước sóng khác nhau, nên lúc, điểm I, sóng ánh sáng màu bị triệt tiêu, sóng ánh sáng màu khác lại tăng cường, ánh sáng phản xạ thành có màu sắc, màu sắc thay đổi theo chổ dày, chỗ mỏng màng Chùm sáng rọi vào điểm I rộng, mắt lại nhỏ, nên chùm tia lọt vào mắt chùm hẹp, nên quan sát vân giao thoa, mà không cần dùng khe hẹp, thí nghiệm Y-âng Chú thích: Tia SIR1 phản xạ mặt trên, tia SKR phản xạ mặt màng gặp điểm I’ võng mạc giao thoa với TẠI SAO CẦU VỒNG CÓ BẢY MÀU CẦU VỒNG? Bí mật bảy màu cầu vồng Niutơn, nhà bác học vĩ đại khám phá thí nghiệm sau đây: Ông dùng lăng kính, tức khối thuỷ tinh suốt, mài thành hình lăng trụ tam giác Trong buồng đóng kín cửa, ông cho chùm ánh sáng trắng Mặt Trời qua lỗ tròn nhỏ F (đục cánh cửa) rọi xiên vào mặt kính ló khỏi mặt thứ hai (hình vẽ) 12 Chú thích: Thí nghiệm tán sắc ánh sáng Đặt tờ giấy trắng T để hứng chùm tia ló, ông thấy vệt sáng dài, có màu sắc xếp theo thứ tự sau đây: Đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím bảy màu cầu vòng Niutơn gọi dãy sáng có màu sắc quang phổ Mặt Trời, giải thích đắn xuất Theo ông, ánh sáng Mặt Trời, ánh sáng đèn điện, có màu trắng, lại nhiều chùm ánh sáng có dạng khác nhau, hỗn hợp với sinh Chùm ánh sáng có màu-chẳng hạn chùm ánh sáng đỏ-gọi ánh sáng đơn sắc Mọi chùm ánh sáng đơn sắc từ không khí vào thuỷ tinh bị khúc xạ lệch gần pháp tuyến Nhưng tia đơn sắc có màu khác bị khúc xạ khác nhau: tia đỏ lệch nhất, đến tia da cam, tia vàng v.v Cho chùm ánh sáng trắng qua lăng kính, qua mặt thứ lăng kính, chùm tia màu sắc khác bị khúc xạ khác nhau, nên không trùng nữa, mà tách rời nhau; lúc tới mặt thứ hai, tia đơn sắc từ thuỷ tinh không khí lại rời xa thêm Thành thử rọi vào tờ giấy, chùm tia đơn sắc tạo nên vệt sáng có màu định, vẹt sáng xếp liền tạo thành quang phổ Hiện tượng gọi tán sắc ánh sáng, xuất ánh sáng từ môi trường sang môi trường khác, chẳng hạn từ không khí sang thuỷ tinh, từ không khí vào nước Lăng kính nhờ có hai mặt khúc xạ nên làm cho tia đơn sắc rời xa nhiều thêm, khiến ta dễ thấy hơn, thật ra, thuỷ tinh, ánh sáng bị phân tích thành quang phổ Bảy màu cầu vồng ánh sáng Mặt Trời bị tán sắc truyền hạt mưa nhỏ sinh Vì cầu vồng thường xuất trước sau trận mưa rào nhẹ mùa hè, lúc mà không khí có số lượng hạt mưa đủ để khúc xạ nhiều ánh sáng, không nhiều để ánh nắng Ta dung bơm nước cứu hoả tạo cầu vồng nhân tạo cách dễ dàng Buổi sáng, buổi chiều nắng, đứng quay lưng Mặt Trời, dùng bơm phun hạt nước nhỏ lên trời, hướng mắt phía hạt nước ấy, ta thấy cầu vồng thực CẦU VỒNG LÀ ẢNH THẬT HAY ẢNH ẢO? CÓ CHỤP ĐƯỢC ẢNH CẦU VỒNG KHÔNG? Ta biết rằng, tia sáng từ giọt nước rọi vào mắt, mắt trông thấy cầu vồng tựa tia sáng phát từ điểm trời Do ta thấy cầu vồng vẽ trời Vậy tia sáng tạo nên hình ảnh cầu vồng không hội tụ vào mặt phẳng cả, nghĩa ta hứng ảnh cầu vồng lên màn, cầu vồng ảnh ảo Ta trông thấy cầu vồng, nhờ có thuỷ tinh thể mắt hội tụ tia sáng nói lên võng mạc Vì vậy, người ta nói hai người không trông thấy cầu vồng Vật kính máy ảnh có tác dụng hội tụ ánh sáng lên phim ảnh, thuỷ tinh thể mắt, nên thu ảnh cầu vồng lên phim, tức là, dùng máy ảnh, ta chụp ảnh cầu vồng 13 TẠI SAO TRONG GIAO THÔNG, NGƯỜI TA DÙNG ĐÈN ĐỎ ĐỂ BÁO HIỆU NGUY HIỂM, MÀ KHÔNG DÙNG ĐÈN MÀU KHÁC? Có hai lý Lý thứ nhất, lý khách quan, bảy màu quang phổ, màu đỏ ứng với bước sóng lớn nhất, nên ánh sáng đỏ truyền không khí xa Khi chùm ánh sáng truyền không khí, không khí có nhiều bụi hạt nước nhỏ (tức sương mù), phần lượng ánh sáng bị phân tử không khí hạt tán xạ phía, nên lượng chùm sáng giảm, truyền xa Phần ánh sáng tán xạ tăng nhanh bước sóng giảm, nên ánh sáng có bước sóng dài bị mát truyền xa ánh sáng màu khác Lý thứ hai, lý chủ quan sau: Khi đứng xa đèn màu, ta trông thấy đèn không nhận màu Phải lại gần thêm, phân biệt màu ánh sáng đèn Nghĩa màu lục, lam, vàng, tím ngưỡng sáng (là lượng ánh sáng nhỏ mà mắt phát được) không trùng với ngưỡng màu (lượng ánh sáng nhỏ để nhận màu ánh sáng) Chỉ riêng với màu đỏ, hai ngưỡng trùng nhau: ban đêm đặt đèn đỏ đường, từ xa lại, lúc bắt đầu trông thấy đèn ta đồng thời nhận màu đỏ Như dùng đèn đỏ để báo hiệu nguy hiểm không sợ nhầm lẫn lại nhận thấy từ xa VÌ SAO CÁC VẬT CÓ MÀU SẮC? Màu sắc vật không suốt màu ánh sáng mà vật phản xạ tán xạ Màu vật suốt màu ánh sáng mà vật cho truyền qua Vì vậy, màu sắc vật vừa phụ thuộc vật, vừa phụ thuộc nguồn sáng chiếu sáng vật Ở đây, nói màu sắc vật chiều ánh sáng 14 trắng Nếu phản xạ tán xạ đồng mạnh tất màu quang phổ ánh sáng trắng, vật có màu trắng Nếu hấp thụ hầu hết đồng màu ánh sáng trắng, vật có màu đen Vật suốt cho tất ánh sáng truyền qua vật không màu Thí dụ: nước, không khí, cồn Vật phản xạ tán xạ màu đỏ hấp thụ hết tất màu khác có màu đỏ Thủy tinh hấp thụ tất màu trừ màu lam có màu lam Cũng có vật phản xạ, tán xạ số màu cho truyền qua số màu khác Khi nhìn vật qua ánh sáng phản xạ tán xạ, có màu đó; nhìn ánh sáng truyền qua lại thấy có màu khác Chẳng hạn vàng mỏng, có màu vàng nhìn ánh sáng phản xạ, soi lên lại thấy có màu lục Màu sắc vật suốt phụ thuộc vào bề dày Ta thường thấy nước ao, hồ sâu có màu lục, để cốc nước hồ riêng biệt thấy suốt Ánh sáng ban ngày truyền qua nước tới độ sâu phản xạ lại Nước lại hấp thụ ánh sáng có bước sóng dài nhiều ánh sáng có bước sóng ngắn, truyền sâu xuống nước ánh sáng trắng nhiều màu đỏ vàng Do đó, nhìn xuống hồ ta thấy nước có màu lục VÌ SAO MẶT TRỜI, MẶT TRĂNG LÚC MỌC VÀ LẶN CÓ MÀU ĐỎ? Ánh sáng từ Mặt Trời, Mặt Trăng tới phải qua khí Trái Đất Gặp phân tử không khí, bụi bậm lơ lửng không khí, ánh sáng bị tán xạ, phần ánh sáng tán xạ không tới mắt chúng ta.Ta biết, thành phần màu (đỏ, vàng, lục, lam, tím) ánh sáng trắng bị tán xạ không đều: ánh sáng đỏ nhất, xong đến ánh sáng vàng; ánh sáng lam tím bị tán xạ nhiều Do đó, sau qua khí quyển, tới mắt ta, ánh sáng lam tím bị tán xạ nhiều ánh sáng đỏ, vàng ánh sáng nhận được, thành phần đỏ, vàng thành trội hơn, so với ánh sáng tới Lúc trưa (hay đêm) Mặt Trời (hay Mặt Trăng)-chiếu sáng vuông góc với mặt đất, tia sáng qua lớp không khí tương đối mỏng, nên phần ánh sáng tán xạ nhỏ, ánh sáng có đủ thành phần ánh 15 sáng trắng: ta thấy Mặt Trời, Mặt Trăng có màu trắng Nhưng lúc Mặt Trời mọc lặn tia sáng mặt đất nên phải qua lớp không khí dày gấp hàng chục lần, lớp không khí gần mặt đất lại đầy bụi nên tán xạ ánh sáng mạnh Trong ánh sáng tới mắt ta thành phần lam, tím bị yếu nhiều, thành phần đỏ vàng trở thành trội, làm cho ánh sáng ngả sang màu vàng, màu đỏ Vì ta thấy, Mặt trời sát chân trời, có màu đỏ, lên cao chút chuyển sang màu hồng, màu vàng, lớp không khí mà ánh sáng qua mỏng dần cuối có màu trắng Màu sắc vàng, hồng đám mây chiều xuất nguyên nhân Ánh sáng Măt Trời tới đám mây phải qua lớp không khí dày nhiều bụi, từ đám mây tới mắt ta lại qua lớp không khí lần nữa, nên bị tán xạ nhiều Vì mây có màu vàng, Mặt Trời cao Kết Thông qua tiến hành nghiên cứu thực bốn lớp với đề tài thu kết theo bảng số liệu sau: Bảng số liệu so sánh sau tiến hành vận dụng đề tài Lớp Giỏi T.bình Yếu Số lượng SL % SL % SL % SL % Kém SL % TN 12B4 45 20 44,4 19 42,3 13,3 0 0 ĐC 12B5 48 16,7 15 31,2 20 41,7 10,4 0 ĐC 11C2 47 19,1 16 43,1 19 40,4 6,4 0 TN 11C3 46 17 36,9 20 43,5 19,6 0 0 Qua bảng số liệu thấy sau đưa vào vận dụng đề tài “Tích hợp tượng Quang học thực tiễn dạy học số vật lý 11 12 THPT”, kết thật khã quan, cụ thể học sinh yếu trung bình giảm rõ rệt mà số học sinh khá, giỏi tăng lên nhều, lớp không áp dụng số lượng học sinh khá, giỏi giảm, trung bình giảm, yếu lại tăng lên III KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Kết luận Đề tài giúp cho việc liên hệ với thực tế số chương trình vật lý phổ thông hướng dẫn cho học sinh giải thích tượng vật lí gặp sống, nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn vật lý theo phương pháp đổi Qua việc nghiên cứu, giúp học sinh liên hệ, biết cách suy luận lôgíc, tự tin vào thân đứng trước tượng vật lý, có cách suy nghĩ để giải thích cách đắn Từ kết nghiên cứu rút học kinh nghiệm sau: 16 - Việc hướng dẫn học sinh giải thích them tượng vật lí khác mà găp thường ngày, giúp cho em tự tin vào kiến thức vật lý minh giúp cho giáo viên nắm vững mục tiêu, chương trình từ nâng cao chất lượng giảng dạy môn vật lý - Giúp giáo viên không ngừng tìm tòi, để giải thích tượng vật lí vào giảng dạy, từ nhằm nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ người giáo viên Một số kiến nghị: Đối với thân kinh nghiệm nghiên cưu khoa học chưa nhiều, điều kiện nghiên cứu hạn chế nên đề tài chưa tối ưu, mong thầy cô bạn đồng nghiệp vận dụng, thấy chỗ khiếm khuyết tối ưu bổ sung trao đổi để đề tài hoàn thiện hơn, nhằm vận dụng, giúp cho em học sinh chiếm lĩnh kiến thức cách tốt đáp ứng yêu cầu tất nghiệp giáo dục nước nhà Trong đề tài áp dụng trường, thời gian vận dụng hai năm, lượng kiến thức tích hợp chưa nhiều, đối tượng áp dụng chưa đa dạng, tới dự định tích hợp nhiều tượng vật lí vào giảng khối 10, 11 12 mang đến vận dụng số trường bạn để có kết khách quan Rất mong ủng hộ quý thầy cô giáo, bạn đồng nghiệp em học sinh mong thầy cô em học sinh vận dụng phương pháp Xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 20 tháng 05 năm 2016 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người viết Nguyễn Văn Tình 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hỏi đáp tượng Vật lý, tập IV (phần quang học) - NXB Khoa học kỹ thuật Tác giả : Ngô Quốc Quýnh, Nguyễn Đức Minh Vật lý vui, 1,2 NXB-GD Tác giả : IA.I PÊ-REN-MAN Vật lý thật lý thú, tập 1,2 NXB THANH NIÊN Tác giả: Vũ Bội Tuyền Bộ sách tri thức tuổi hoa niên NXB VĂN HOÁ THÔNG TIN Mạng Internet Sách giáo khoa vật lý 10 11 Cơ bản-NC NXBGD năm 2010 Tài liệu chuẩn kiến thức 11 12 NXBGD năm 2011 http://baigiang.violet.vn www.tailieu.vn 18 ... tượng quang học chương trình vật lí 11, 12 THPT Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Một số tượng quang học thực tiễn chương trình Vật lý 11, 12 THPT 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Học. .. sinh giải thích tượng Vật lý xảy tự nhiên Xuất phát từ ý nghĩa thực tế đó, mạnh dạn nghiên cứu đề tài Tích hợp tượng Quang học thực tiễn dạy học số vật lý 11 12 THPT , nhằm giúp học sinh yêu thích... Nhưng hiểu “chúng” thú vị thật 3.1 Tích hợp số tượng quang học thực tiễn dạy quang học vật lí 11 TẠI SAO XẢY RA HIỆN TƯỢNG ẢO ẢNH? Chắc người biết nguyên nhân vật lý tượng ảo ảnh thông thường Lớp