Vận dụng kiến thức quang học để giải thích một số hiện tượng quang học thường gặp trong đời sống nhằm gây hứng thú học vật lý cho học sinh THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT NGUYỄN TRÃI SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT NGUYỄN TRÃI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM VẬN DỤNG KIẾN THỨC QUANG HỌC ĐỂ GIẢI THÍCH MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG QUANG HỌC THƯỜNG GẶP TRONG ĐỜI SỐNG NHẰM GÂY HỨNG THÚQUANG HỌC VẬT LÝĐỂ CHO HỌC SINHMỘT THPT VẬN DỤNG KIẾN THỨC HỌC GIẢI THÍCH SỐ HIỆN TƯỢNG QUANG HỌC THƯỜNG GẶP TRONG ĐỜI SỐNG NHẰM GÂY HỨNG THÚ HỌC VẬT LÝ CHO HỌC SINH THPT Người thực hiện: Đậu Thị Bích Chức vụ: Giáo viên Người hiện: Thị BíchVật Lý SKKNthực thuộc lĩnh Đậu vực (môn): Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Vật Lý THANH HOÁ NĂM 2016 MỤC LỤC Trang A.Mở đầu I Lý chọn đề tài ………… II.Mục đích nghiên cứu III.Đối tượng nghiên cứu……………………………………………………… IV.Phương pháp nghiên cứu…………………………………………………… B Nội dung sáng kiến kinh nghiệm I Cơ sở lý thuyết II Thực trạng vấn đề…………………………………………………………….5 III Giải pháp…………………………………………………………………….5 IV Hiệu quả……………………………………………………………………15 C Kết luận kiến nghị………………………………………………………15 I Kết luận………………………………………………………………………15 II Kiến nghị…………………………………………………………………….16 Tài liệu tham khảo …………………………………………………………… 17 A MỞ ĐẦU I Lí chọn đề tài Trong năm gần đây, Việt Nam nói riêng giới nói chung có bước chuyển tích cực phương pháp dạy học trường phổ thông Bên cạnh việc cung cấp kiến thức mang tính hàn lâm giáo dục cần coi trọng việc ứng dụng kiến thức vào đời sống Vật lý học môn học vô lý thú, tượng vật lý xuất ứng dụng mặt đời sống, sản xuất Để việc học vật lý đạt kết tốt bên cạnh việc giải tập tính toán việc vận dụng kiến thức để giải thích tượng thực tế đóng vai trò quan trọng để nâng cao chất lượng, tạo hứng thú cho học sinh học tập Qua thực tế giảng dạy cho thấy dạy áp dụng kiến thức học để giải vướng mắc em chưa giải thích vốn sống tiết học Vật lý nhẹ nhàng hấp dẫn nhiều học sinh Mặt khác, thực tế việc giảng dạy Vật lý nay, chủ yếu dành nhiều thời gian dạy học sinh nhận diện kiểu, loại toán khác cách thức vận dụng công thức Vật lý cho kiểu, loại toán mà trọng giúp học sinh giải thích tượng Vật lý xảy tự nhiên Hiện tài liệu, sách tham khảo chủ yếu sách dạng tập Các tượng vật lý nói chung tượng quang học nói riêng giải thích số sách chưa có tính hệ thống giải thích chung chung để người không hiểu lý thuyết vật lý hiểu Trước thực tế lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Vận dụng kiến thức quang học để giải thích số tượng quang học thường gặp đời sống nhằm gây hứng thú học Vật lý cho học sinh THPT”, nhằm giúp học sinh yêu thích hiểu chất Vật lý tượng Quang học II Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu giải thích tượng quang học thực tế mà học sinh biết chưa hiểu cặn kẽ chất vật lý chúng, giúp em yêu thích học môn Vật lý nói riêng, yêu thích khoa học nói chung, góp phần nâng cao chất lượng dạy học trường phổ thông III Đối tượng nghiên cứu Giải thích rõ tượng quang học có chương trình phổ thông gần gũi với đời sống hàng ngày IV Phương pháp nghiên cứu Để hoàn thành đề tài chọn phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết: + Đọc sách giáo khoa phổ thông, sách đại học, sách tham khảo phần Quang học - Phương pháp khảo sát thực tế: Khảo sát chất lượng học học sinh qua tiết dạy kiểm tra đánh giá - Phương pháp thống kê, xử lý số liệu - Phương pháp phân tích tổng hợp kinh nghiệm trình giảng dạy thực tế đời sống B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I Cơ sở lý thuyết quang học 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 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 S N đổi i Số không đổi phụ thuộc vào chất hai môi trường I gọi suất tỉ đối môi trường chứa tia khúc xạ (môi r trường 2) môi trường chứa tia tới (môi trường 1) K Kí hiệu n 21 = 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 R rõ mắt khoảng CVCC Khoảng cách thấy rõ ngắn Đ = OC C (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 0,4 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) Mỗi 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 II Thực trạng vấn đề Môn Vật lý môn học khó, có không học sinh không muốn học Vật lý chí sợ môn học Nhiều giáo viên chưa quan tâm mức đến đối tượng giáo dục Hiện tượng dùng giảng, cách dạy cho nhiều lớp, nhiều hệ học trò không Với phương pháp giảng dạy nhiều giáo viên trở thành người truyền thụ tri thức chiều, biến học sinh thành “cái bình đựng kiến thức” vô thức, xa rời thực tế Qua thực tế giảng dạy nhận thấy sau học xong nội dung kiến thức nhiều học sinh chưa hiểu rõ chất tượng Vật lý, khả giải thích tượng Vật lý thường gặp đời sống có tượng quang hình học quang lý học.Những em ham hiểu biết có tìm hiẻu hiểu số tượng chưa đầy đủ có hệ thống III Giải pháp sử dụng Trong trình dạy đến phần kiến thức liên quan giáo viên nêu vấn đề để học sinh tìm hiểu.Có thể trả lời lớp giao nhiệm vụ cho em nhà tự tìm hiểu qua tài liệu, mạng internet Những tượng tự nhiên xảy xung quanh ta đa dạng, phong phú, muôn hình muôn vẻ Tuy nhiên, tất tượng đếu có nguyên nhân Dùng tư tưởng khoa học, phương pháp khoa học tri thức khoa học xác giúp ta trả lời xác chất tượng Những tượng Quang học vậy, chúng có nguyên nhân Để trả lời đúng, xác nhanh chóng tượng xảy ra, việc phải nắm vững kiến thức phần Quang học, ta phải xác định ‘‘mấu chốt’’ vấn đề, xem tượng xảy thuộc mảng kiến thức phần Quang học: Quang hình học, giao thoa, nhiễu xạ hay tượng phát quang v.v để giới hạn kiến thức giải thích xác chất tượng Nội dung tượng quang học mà học sinh sau học tìm hiểu giải thích được: Tại 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) Đặt tờ trắng hứng chùm tia ló, ông thấy vệt sáng dài, có màu sắc xếp theo thứ giấy T để 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 ánh sáng trắng, ánh sáng trắng tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc khác 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, vệt 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 dùng bơm nước 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 ảnh thật hay ảnh ảo? Có chụp 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 3.Vì Mặt Trời, Mặt Trăng lúc mọc lặn có màu đỏ? Ánh sáng từ Mặt Trời, Mặt Trăng tới phải qua khí Trái Đất Gặp phân tử không khí, hạt bụi lơ lửng không khí, ánh sáng bị tán xạ, phần ánh sáng tán xạ không tới mắt Ta biết, thành phần màu (đỏ,da cam, vàng, lục, lam,chàm, tím) ánh sáng trắng bị tán xạ không đều: ánh sáng đỏ nhất, 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 nửa 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 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 4.Tại xảy 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) 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 Mặt Trăng, Mặt Trời lúc mọc, lặn có to lúc đỉnh đầu không? Khi nói Mặt Trăng, Mặt Trời to, nhỏ ta phải hiểu góc trông thiên thể to, hay nhỏ Và hiểu thế, góc trông Mặt Trời, từ sáng đến trưa, từ trưa đến chiều không thay đổi hay nói cho thay đổi trị số cực nhỏ, không đáng kể so với góc Và có nghĩa Mặt Trăng, Mặt Trời lúc mọc to lúc đỉnh đầu Và thực chụp ảnh đo góc trông hai thiên thể ấy, người ta thấy chúng không thay đổi Thế Trăng mọc ta thấy “to mâm” để lên cao “ nhỏ đĩa”? Đó mắt bị lừa ảo giác mà Khi trăng lên cao Mặt Trăng mắt vật khác để so, nên ta thấy Mặt Trăng gần Nhìn vật gần, góc nhỏ ta cho bé Khi trăng gần chân trời, Trăng mắt có xen nhiều vật: nhà, cối, nước, sông , ta có cảm giác mặt trăng xa Cho trăng xa mà góc trông lại không giảm, nên ta tưởng to Để rứt khỏi ảo giác này, ta nên làm thí nghiệm nhỏ sau đây: Lấy kính hơ lên đèn dầu hoả cho muội bám vào thành lớp Và nhìn Mặt Trời lúc mọc qua kính Qua kính đen bạn không trông thấy vật khác Mặt Trời, sẻ thấy nhỏ lúc đỉnh đầu 6.Tại lấp lánh? Nếu qua sát kỹ, thấy rằng, thấp gần chân trời lấp lánh mạnh hơn, cao, vòm trời, không lấp lánh 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 Chậu thau đựng đầy nước, nhìn nghiêng thấy nước trở thành nông hơn? Khi chậu thau đựng đầy nước, nhìn nghiêng từ bên cạnh, độ sâu từ mặt nước tới đáy chậu trở thành nông Hiện tượng kì lạ này, rốt xảy nào? Trong loại môi trường, ánh sáng truyền theo đường thẳng-đường ngắn Song từ môi trường sang môi trường khác tốc độ truyền ánh sáng hai loại môi trường khác nhau, mặt phân cách hai môi trường, ánh sáng bị gẫy khúc, tượng ánh sáng gọi khúc xạ ánh sáng Chậu nước bạn trông thấy biến thành nông khúc xạ ánh sáng gây nên Tương tự ví dụ sau: khe suối có cá nhỏ, tia sáng từ thân cá phản xạ ra, đến mặt phân cách nước không khí liền đổi hướng nghiêng với mặt nước góc Cái đập vào mắt tia sáng gấp khúc đổi hướng Song mắt ta không cảm nhận được, tưởng tia sáng theo đường thẳng chiếu tới, ngộ nhận ảnh ảo tia sáng bị đổi hướng tạo cá thật Như vị trí cá nước nhìn nông Lí lẽ khiến cho chậu nước trở thành nông Bảng đo thị lực cấu tạo nào? Thị lực số đánh giá khả phân ly mắt Võng mạc mắt cấu tạo hai loại tế bào: tế bào nón tế bào que Giữa võng mạc có vòng tròn đường kính chừng 1mm gọi điểm vàng, tâm trũng xuống Trong điểm vàng có toàn tế bào hình nón, nên điểm vàng điểm nhạy sáng võng mạc Mỗi tế bào nón nối với đầu dây thần kinh thị giác Khi nhìn vật ta hướng trục nhìn mắt vào vật, để ảnh vật vào điểm vàng Nếu ảnh hai điểm khác A B rơi vào hai tế bào nón khác điểm vàng, hai dây thần kinh ghi hai cảm giác khác nhau, mắt nhận biết hai điểm khác Nhưng vật xa, A B gần đến mức ảnh hai điểm rơi vào tế bào nhạy sáng võng mạc mắt ghi cảm giác độc nhất, tức mắt thấy hai điểm trùng Vậy, muốn phân biệt hai điểm A B góc trông đoạn AB phải lớn hay trị số giới hạn α, gọi suất phân ly mắt Đối với người bình thường phòng sáng vừa phải, α có trị số chừng phút, tức chừng 3/10000rad Mắt có α phút, có thị lực 10, thị lực ứng với α = 2’, thị lực ứng với α = 3’v.v Bảng đo thị lực gồm chục hàng chữ Chữ hàng số 10 nét rộng 2mm, để đứng bảng 5m ta nhìn chữ số hàng góc 1’ Chữ hàng số lớn gấp đôi, hàng số lớn gấp hàng số 10 Hàng chữ cùng, số 1, có nét rộng 22m, hàng số 11, 12 nhỏ hàng số 10 Muốn đo thị lực phải đứng cách bảng 5m bảng phải có độ rọi tiêu chuẩn 50lux, thử đọc chữ hàng, hàng số 1, mắt Nếu đọc đến hàng số 9, không đọc hàng số 10, ghi thị lực mắt Để phép đo đúng, việc đảm bảo cho bảng có độ rọi chuẩn, nên đứng lát cho quen mắt thử thử thử lại vài lần Nhìn hai mắt có lợi nhìn mắt? Tác dụng nhìn hai mắt, cho ta cảm giác độ sâu, hình Hai mắt cách khoảng 5-6cm Khi nhìn vật hai mắt, hai ảnh phối cảnh vật võng mạc hai mắt khác chút Khi 10 thần kinh thị giác hai mắt “chập” hai cảm giác thu với mắt, thành cảm giác chung hình ảnh vật, hai cảm giác không “chập” hoàn toàn, cho ta cảm giác độ sâu hình 10 Tại 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 11 Vì trần nhà phòng sơn màu trắng, bốn tường tốt không sơn màu trắng? Vách tường phòng quét vôi thành màu hoa văn mỹ quan mà phải cân nhắc đến vấn đề ánh sáng Vật thể màu trắng phản quang mạnh Sơn trần nhà thành màu trắng, ban ngày phản quang ánh Mặt Trời xuống dưới, ban đêm phản xạ ánh đèn xuống, làm cho gian buồng thêm sáng sủa, mà không ảnh hưởng tới mắt người cả, người chẳng ngửa cổ nhìn lâu trần nhà Thế bốn mặt vách tường tốt không sơn thành màu trắng nhỉ? Đó bốn tường nằm trường nhìn Bất bạn ngồi hay đứng, nhìn trái, nhìn phải nhìn trước nhìn sau, mắt gặp phải tường Nếu bốn tường lại sơn thành màu trắng, ánh Mặt Trời ánh đèn chiếu lên vách tường trắng sinh phản quang mạnh, trực tiếp rọi vào mắt người, làm cho mắt cảm thấy khó chịu Điều lợi mắt Vì vậy, vách tường xung quanh phòng tốt sơn thành màu xanh nhạt, màu vàng lúa màu lam nhạt Ánh sáng phản xạ chúng tương đối dịu, không làm cho mắt bị kích thích 12.Vì ban ngày nhìn đèn điện phố ta không thấy lóa mắt ban đêm, cường độ sáng đèn không thay đổi? 11 Hiện tượng lóa mắt thường gặp, điều kiện chiếu sáng thường thay đổi đột ngột, khiến mắt không kịp thích nghi Chẳng hạn, rạp chiếu bóng, hết phim, đèn điện loạt bật sáng, mắt bị lóa; mùa hè đường nắng, vén mành mành bước vào nhà, ta bị lóa mắt, phải đứng định thần vài phútmới trông rõ vật buồng Nguyên nhân lóa mắt, tế bào nhạy sáng mắt thay đổi độ nhạy chậm điều kiện chiếu sáng Mắt cấu tạo để nhìn điều kiện chiếu sáng khác nhau, từ chỗ sáng, đường phố lúc trưa hè, đến chỗ tối “đêm ba mươi”: võng mạc mắt có hai loại tế bào; tế bào nón hoạt động đủ ánh sáng, (ban ngày) tế bào que hoạt động thiếu ánh sáng (chiều, tối) Cả hai loại tế bào lại có độ nhạy tăng dần, lượng ánh sáng rọi vào mắt giảm Trước thuỷ tinh thể mắt, lại có ngươi, tự động mở rộng thiếu ánh sáng, tự động thu hẹp ánh sáng bên mạnh Nhờ phối hợp khéo léo ba trình trên, mắt hoạt động chỗ tối tốt gần chỗ sáng.Nhưng, mắt mở rộng hay thu hẹp cách tự động nhanh chóng, tế bào nhạy sáng mắt thay đổi từ từ Khi ta đường sáng, khép nhỏ hết sức, tế bào nón hoạt động với độ nhạy thấp, tế bào que không hoạt động Nếu ta đột ngột bước vào nhà tối, mở rộng, để lượng ánh sáng rọi vào mắt nhiều hơn, tế bào nhạy sáng mắt chưa kịp tăng độ nhạy Do đó, ta chưa nhìn rõ vật nhà Phải một, hai phút sau, độ nhạy tế bào nón tăng đến mức đủ giúp cho mắt nhìn rõ vật Trong một, hai phút chờ đợi ấy, mắt ta bị loá Ngược lại vậy, từ hnà bước sân nắng, độ nhạy tế bào nhạy sáng chưa kịp giảm, ta bị lóa Ban ngày vật sáng, sáng gần ngang với bóng đèn điện thắp, mắt hoạt động với độ nhạy thấp, nên nhìn bóng đèn nhìn vật khác, không cần thay đổi độ nhạy, mắt không bị lóa Buổi tối, vật tối, trừ bóng đèn cao Nhìn vật mắt phải tăng độ nhạy lên nhiều lần Nếu lúc ấy, mắt nhìn vào bóng đèn, sáng vật ban ngày, mắt bị lóa, độ nhạy mắt chưa giảm kịp 13 Vì công nhân hàn điện phải che mặt mặt nạ có kính tím? Ánh lửa hàn phát nhiều tia tử ngoại có bước sóng ngắn 3800A Trong quang phổ vị trí tia vùng tím, gọi tia tử ngoại (tử tím) Tia náy có tác dụng hoá học mạnh, phân huỷ tế bào Phải làm để ngăn cản tia tử ngoại tác dụng tới mắt công nhân trình làm việc Tấm kính tím có công dụng Mặt khác có tác dụng làm giảm độ chói nguồn sáng để công nhân nhìn rõ vật phải hàn, không bị lóa mắt 14 Tắm nắng để làm gì? 12 Tia tử ngoại có tác dụng tổng hợp vitamin D cần thiết cho cấu tạo xương có tác dụng diệt số nấm Mặc dầu khí hấp thụ nhiều tia tử ngoại, ánh nắng nhiều tia Do đó, “tắm nắng” biện pháp chống còi xương Trong bệnh viện người ta cho trẻ em còi xương người mắc bệnh nắm da điều trị phương pháp "tắm điện” cách cho bệnh nhân phơi ánh đèn giàu tia tử ngoại 15.Trong bệnh viện người ta dùng phương pháp “chiếu điện” ‘’Chiếu điện” 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 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 16 Vì nhìn bong bóng xà phòng hay vết dầu loang mặt 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 milimettrong suốt, vết dầu loang màng Hai mặt màng phản xạ ánh sáng 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, 13 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 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 17 Ma trơi ? Những đêm tối trời, khô ráo, bãi tha ma thường xuất khối sáng xanh chập chờn gió Hiện tượng người mê tín gọi “ma trơi” Chúng ta biết, số phản ứng hoá học, phản ứng ôxy hoá thường kèm theo phát quang Chất hoá phát quang “cổ điển” chất lân tinh (phốt pho) mà người ta phát từ 1669 Ở bãi tha ma, phốt pho, từ hài cốt bốc thành qua kẽ đất bay lên, phản ứng với ôxy không khí tạo thành khối sáng xanh chập chờn gió Đó chất “ma trơi” 18 Người ta làm để kim chữ số mặt đồng hồ phát sáng đêm tối? Một số tinh thể tinh thể kẽm sunfua, kẽm silicat kẽm catmi có tính chất phát quang mạnh bị kích thích ánh sáng có bước sóng ngắn tia tử ngoại, tia X (tia rơnghen) v.v Đó tượng quang-phát quang Áp dụng tượng trên, người ta phủ lên mặt kim chữ số đồng hồ lớp kẽm sunfua kẽm catmi trộn lẫn lượng nhỏ chất phóng xạ muối rađi muối mêsôtôri Nhờ tia phóng xạ (trong có tia γ bước sóng ngắn) kẽm sunfua bị kích thích phát ánh sáng lục rõ đêm tối Sau thời gian chất phóng xạ rã hết, tia phóng xạ tắt, kim chữ số đồng hồ hết sáng Lượng chất phóng xạ pha thêm phải nhỏ, mức gây nguy hiểm 14 19 Đèn ống phát quang ? Đèn ống thường dùng đèn chứa thuỷ ngân Khi xảy tượng phóng điện, thuỷ ngân phát sáng cho quang phổ giàu tia tử ngoại Những tia tử ngoại bị thuỷ tinh hấp thụ gần hết, vả chúng tác dụng chiếu sáng Phải làm để biến đổi tia tử ngoại thành ánh sáng nhìn thấy Người ta phủ kín mặt ống lớp chất huỳnh quang Khi bị tia tử ngoại tác dụng chất phát quang cho ánh sáng nhìn thấy Do ta thấy ánh sáng đèn ống tỏa từ khắp bề mặt ống Tuỳ theo chất huỳnh quang ta thu ánh sáng màu sắc khác Kẽm silicat phát quang màu lục Cađimi-borat phát quang màu hồng Cađimi-silicat phát quang màu đỏ Magiê-tungxtat phát quang lam nhạt Canxi-tungxtat phát quang lam Màu sắc ánh sáng huỳnh quang thay đổi pha thêm lượng nhỏ chất kích hoạt Chẳng hạn kẽm-silicat kích hoạt mangan cho màu huỳnh quang từ lục đến vàng nồng độ mangan tăng dần Người ta pha trộn chất huỳnh quang (theo nguyên tắc trộn màu ánh sáng) để đèn ống đủ loại màu sắc, kể màu trắng ứng với ánh sáng ban ngày 20 Vì 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 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 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 15 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 IV Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Trong đề tài thực áp dụng với nhóm học sinh khác cụ thể nhóm 1(lớp 11B6-năm học 2013-2014, 12C6- năm học 20142015) nhóm 2( lớp 11B7- năm học 2013-2014, 12C7 năm học 2014-2015), nhóm áp dụng thường xuyên việc vận dụng kiến thức quang học để giải thích tượng đời sống, nhóm không áp dụng áp dụng không thường xuyên Kết đo thông qua so sánh độ chênh lệch tiếp thu kiến thức, kỹ năng, thái độ sôi học sinh học - Đo kiến thức, kỹ năng: Lớp Giỏi Khá TB Yếu Kém 11B6 6,67% 40,00% 53,33% 0% 0% 11B7 0% 22,22% 64,45% 13,33% 0% Sau học xong phần quang học chương trình THPT đa sô học sinh nắm rõ tượng quang học, hiểu rõ chất vật lý tượng đó.Các em thực say mê khám phá ngày yêu thích môn Vật Lý, kết học tập em nâng cao - Đo thái độ: Lớp Không khí lớp học 11B6 Rất sôi 11B7 Trầm, học sinh phát biểu C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Trong trình vận dụng đề tài rút số kinh nghiệm sau: Để có tiết học đạt hiệu cao điều đạt dễ dàng, người giáo viên có lương tâm trách nhiệm nghề nghiệp phải trăn trở bồi dưỡng thêm kiến thức tìm phương pháp dạy phù hợp với đối tượng học sinh, phù hợp với yêu cầu đổi giáo dục Trong khuôn khổ nội dung đề tài đề cập đến số vấn đề thường gặp thực tế đời sống, giúp em học sinh hiểu chất tượng xảy tự nhiên ứng dụng để giải thích tượng Quang học tương tự Với kiến thức vốn có tiếp thu trình giảng dạy cố gắng trình bày tương đối hoàn chỉnh sở lý thuyết đề tài Qua kết kiểm nghiệm nhận thấy áp dụng đề tài lớp học sinh khác Đề tài mở rộng tượng quang học khác nói riêng tượng vật lý nói chung Do thiếu kinh nghiệm khả có hạn, nên chắn đề tài không tránh khỏi hạn chế thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến quý 16 thầy, cô giáo Và hy vọng rằng, đề tài tài liệu giúp em học sinh yêu thích môn Vật lý nói chung phần Quang học nói riêng II Kiến nghị Vấn đề đổi phương pháp dạy học trường phổ thông vấn đề xúc Để dạy Vật lý trường phổ thông có hiệu đề nghị số vấn đề sau : - Giáo viên phải kiên trì, đầu tư nhiều tâm, sức để tìm hiểu kiến thức, vận dụng sáng tạo phương pháp dạy Vật lý để giảng thu hút học sinh - Ngành Giáo dục phải đầu tư trang thiết bị dạy học tốt để đáp ứng yêu cầu môn học - Ở nhà trường nên thường xuyên tổ chức hình thức tổ chức ngoại khóa vấn đề liên quan đến Vật lý - Nếu có điều kiện mong phát triển sâu nội dung đề tài mở rộng sang tất tượng vật lý phần khác không riêng phần quang học, vừa đảm bảo nội dung SGK vừa tăng hứng thú học tập cho học sinh đạt mục tiêu giáo dục gắn liền với thực tiễn XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG Thanh Hóa, ngày15 tháng năm2016 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa Vật lý 11- NXBGD Sách giáo khoa Vật lý 12- NXBGD 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 Thiên văn phổ thông- NXBGD 2001 Tác giả Phạm Viết Trinh 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 18 ... thuyết vật lý hiểu Trước thực tế lựa chọn nghiên cứu đề tài: Vận dụng kiến thức quang học để giải thích số tượng quang học thường gặp đời sống nhằm gây hứng thú học Vật lý cho học sinh THPT , nhằm. .. dạy nhận thấy sau học xong nội dung kiến thức nhiều học sinh chưa hiểu rõ chất tượng Vật lý, khả giải thích tượng Vật lý thường gặp đời sống có tượng quang hình học quang lý học. Những em ham hiểu... tạo hứng thú cho học sinh học tập Qua thực tế giảng dạy cho thấy dạy áp dụng kiến thức học để giải vướng mắc em chưa giải thích vốn sống tiết học Vật lý nhẹ nhàng hấp dẫn nhiều học sinh Mặt khác,