HÌNH THÀNH KIẾN THỨC TỔNG QUAN về ÁNH SÁNG CHO học SINH

SangKienKinhNghiem.org Tổng Hợp Hơn 1000 Sáng Kiến Kinh Nghiệm Chuẩn SƠ YẾU LÝ LỊCH KHOA HỌC ……………………… I THƠNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN : Họ tên : Lê Xn Đoan Ngày tháng năm sinh : 02 10 1964 Giới tính : Nam Địa : Ấp Hồ Bình , Xã Túc Trưng , Huyện Định Qn Điện thoại : 0613639043(cơ quan) , 0613630057( nhà riêng) Fax : E-mail : tamtrangdq@gmail.com Chức vụ : Tổ trưởng tổ chun mơn Đơn vị cơng tác : Trường THPT Điểu Cải II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO : - Học vị cao : cử nhân Vật lý - Năm nhận : 1987 - Chun ngành đào tạo : Vật lý III KINH NGHIỆM KHOA HỌC : - Lĩnh vực chun mơn có kinh nghiệm : giảng dạy vật lý cấp THPT - Số năm có kinh nghiệm : 25 năm Trang1 - Các sáng kiến kinh nghiệm có năm gần : • Đơn vị đại lượng vật lý • Tính thực tế tốn vật lý • Phân tích chia nhỏ lấy tổng phương pháp xây dựng kiến thức vật lý • Năng lượng hạt nhân HÌNH THÀNH KIẾN THỨC TỔNG QUAN VỀ ÁNH SÁNG CHO HỌC SINH I LÝ DO CHỌN ĐẾ TÀI : K ính thưa q thầy cơ, qua giảng dạy tơi thấy việc hình thành cho học sinh nhận thức khái qt nội dung phân mơn Vật lý trình bày nhiều chương nhiều vơ cần thiết Nếu khơng nhận thức khái qt người học khơng thể liên hệ, xâu chuỗi kiến thức phần học theo bài, tiết Khơng hệ thống dược kiến thức học, học sinh dễ rơi vào tình trạng học vẹt, mau qn, khơng nhận nội dung chính, khơng vận dụng kiến thức học Trang2 Chúng ta hình dung nhà điêu khắc muốn có tượng đẹp phải phát hoạ mơ hình đến chi tiết, chi tiết phải tỉ mỉ, miệt mài làm việc để bổ sung hồn thiện dần cho tượng nhiều thời gian Nếu có mơ hình tỉ lệ đầy đủ ý tưởng ta dễ dàng nhận chi tiết thiếu hay khiếm khuyết để bổ sung q trình hồn tất tượng, khuyết tật mơ hình phát hoạ khơng hình thành tượng Việc hình thành nhận thức khái qt cho học sinh nội dung phân mơn vật lý có ý nghĩa tương tự Kiến thức từng chương mãnh ghép tranh tổng thể, biết ghép lại tương đối hồn thiện nhận nội dung chính, nhớ lâu, trở thành kiến thức người học vận dụng dễ dàng cho vấn đề liên quan II TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1.Cơ sở lý luận : Trong chương trình vât lý phổ thơng nay, nội dung giảng dạy quang học giảng dạy phần lớp 9, phần lớp 11 phần lớp 12 Đa số học sinh học lại qn Rất khó hình thành kiến thức cách có hệ thống Để học sinh có định hướng tốt hứng thú việc học tập nội dung quang học tơi muốn đề cập nội dung cách tổng qt nhẹ nhàng câu chuyện Hi vọng qua em có phác họa tốt cho cho việc tìm hiểu mn màu mn vẻ xung quanh ánh sáng tạo Nội dung, biện pháp thực giải pháp đề tài 2.1 Khái qt quang học: Thắp nến, bật cơng tắc đèn ta có ánh sáng lan toả khắp phòng Có ánh sáng mắt ta nhìn thấy vật xung quanh, vật có màu sắc khác nhau, có bóng tối, có che khuất, có ảnh gương Trong tự nhiên ngày mặt trời vơ tư chiếu Trang3 sáng khắp nơi cho ta nhìn thấy cảnh vật xung quanh Chính ánh sáng tạo nên cảm nhận mắt giới vật chất mn màu mn vẻ xung quanh Con người từ lọt lòng mẹ mở mắt chào đời bắt đầu cảm nhận ánh sáng chịu ảnh hưởng ánh sáng khơng khác thức ăn nước uống khơng khí Chính người nghiên cứu ánh sáng ứng dụng vào sống từ lâu lịch sử Từ tượng đơn giản che khuất người biết ngụy trang núp trốn săn bắn đến việc tạo gương để ngắm nhan sắc mình, đến sáng tạo dụng cụ quang học phức tạp kính hiển vi, kính thiên văn, máy quang phổ, máy X quang, tế bào quang điện, máy ảnh thiết bị ghi hình tạo ảnh lĩnh vực truyền thơng … Những dụng cụ khơng thể thiếu lĩnh vực kỹ thuật đại ngày Ánh sáng ? Từ nến hay nguồn sáng thực chất có lan truyền mà ta gọi ánh sáng? Tại có ảnh ta gương? Tại trăng tròn lại khuyết ? bong bóng xà phòng lại có đủ màu đẹp ánh nắng? Rõ ràng câu hỏi liên quan đến tượng ánh sáng diễn ngày xung quanh khơng dễ dàng trả lời tí nào? Các nhà vật lý tiên phong Newton ; Young ; Huyghen, Plăng … nêu lên sở quang học giúp ta giải thích tượng ánh sáng làm sở cho ứng dụng quang học: 2.2 Về đường truyền ánh sáng: Với sở tia sáng: Tia sáng phần ánh sáng truyền dọc theo đường thẳng xuất phát từ điểm sáng vật sáng Trang4 Ta dùng nửa đường thẳng có chiều xác định để mơ tả tia sáng Ví dụ SI biểu diễn tia sáng phát từ điểm S đèn I S SI tia sáng phát từ đèn a/ Định luật truyền thẳng: Trong mơi trường suốt đồng tính ánh sáng truyền theo đường thẳng Ánh sáng truyền thẳng tạo bóng đen va che khuất Trang5 Những tia sáng mặt trời trời truyền thẳng tạo bóng bóng mẹ Hiện tượng trăng tròn lại khuyết quan sát từ mặt đất vào đêm rằm ta nhìn thấy tồn mặt trăng chiếu sáng mặt trời, ngày khác tháng có phần mặt trăng khơng chiếu sáng mặt trời ta nhìn thấy phần chiếu sáng Vào đêm cuối đầu tháng âm lịch khơng có ánh trăng phần tối mặt trăng hướng trái đất Hiện tượng nguyệt thực, nhật thực q trình chuyển động mặt trăng quanh trái đất có thời điểm mà trái đất, mặt trăng mặt trời thẳng hàng Nếu thẳng hàng xảy mà trái đất mặt trăng bị che khuất trái đất, phần hay tồn mặt trăng khơng chiếu sáng mặt trời Trang6 ta gọi nguyệt thực Nếu thẳng hàng xảy mà mặt trăng phần bề mặt trái đất bị che khuất mặt trăng khơng nhận ánh sáng mặt trời ban ngày Từ mặt đất vùng che khuất ta khơng quan sát thấy mặt trời tượng nhật thực b/ Định luật phản xạ: Khi tia sáng truyền đến bề mặt nhẵn đổi hướng trở lại mơi trường tới gọi tia phản xạ: - Tia phản xạ nằm mặt phẳng tới , bên S N i i’ S’ pháp tuyến so với tia tới - Góc phản xạ góc tới I Sự phản xạ chùm sáng song song bề mặt nhẵn Sự phản xạ chùm sáng song song bề mặt không nhẵn ( goi tán xạ) Trang7 Mắt ta nhìn thấy đỉnh núi hồ ánh sáng từ đỉnh núi phản xạ mặt hồ đến mắt Dưới mặt hồ ảnh ảo núi ánh sáng phản xạ mặt hồ tạo Sự tạo ảnh gương chùm tia sáng từ điểm vật sáng đặt trước gương truyền đến gương bị phản xạ, mắt ta nhận chùm tia phản xạ thấy ảnh ảo vật gương B B’ A Mắt phẳng A’ Gương Trang8 Ta nhìn thấy ảnh ảo A’B’ gương chùm tia sáng từ vật AB đến gương bò phản xạ vào mắt c/ Định luật khúc xạ: tia sáng truyền qua mặt ngăn cách hai mơi trường suốt đổi hướng thành tia khúc xạ tia tới tuyến pháp - Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới , bên pháp tuyến so với tia i n1 n2 tới - Với hai mơi trường suốt r định tỉ số sin góc tới tia khúc xạ sin góc khúc xạ số sin i = n21 sin r (n21 = n2/n1: gọi chiết suất tỉ đối hai mơi trường) h’ h Trang9 Do khúc xạ ánh sáng , mắt ta ước chừng sai độ sâu thực hồ nước Độ sâu thực h mắt ta nhìn từ khơng khí vào nước thấy độ sâu h’ nhỏ h Bạn phải cảnh giác chưa biết bơi d/ Ngun lý thuận nghịch :Khi ánh sáng truyền từ A đến B theo đường ngược lại truyền từ B A dọc theo đường A I B Trang10 Do tính thuận nghịch đường truyền mà đổi tia phản xạ thành tia tới tia tới trở thành tia phản xạ, đổi tia khúc xạ thành tia tới tia tới thành tia khúc xạ Trên sở đường truyền tia sáng ta giải thích ứng dụng tượng liên quan : Sự tạo bóng đen, tạo ảnh qua dụng cụ quang học gương phẳng, gương cầu, lăng kính, thấu kính … Nói chung nội dung liên quan đến đường truyền ánh sáng gọi quang hình học 2.3 Về chất ánh sáng : Có hai quan điểm lý thuyết mặt chất ánh sáng để giải thích tượng khác ánh sáng gây : a) Ánh sáng sóng điện từ có bước sóng 0,38 µm ≤ λ ≤ 0,76µm có chất sóng mà có tượng giao thoa,hiện tượng nhiễu xạ, tượng tán sắc ánh sáng Thắp nến ta hình dung từ nến phát sóng có chất khác có lan truyền tương tự sóng mặt nước Khi ta ném xuống mặt nước phẳng lặng đá, có dao động mặt nước chỗ đá rơi xuống , dao động lan truyền tạo thành vòng sóng mặt nước.Khi ta thắp nến có sóng ánh sáng phát từ nến Sóng ánh sáng có lan truyền với vận tốc v định mơi trường suốt , Trong chân khơng ánh sáng truyền với vận tốc lớn c ≈ 3.108 m / s Mỗi ánh sáng đơn sắc ( Ánh sáng có màu định khơng bị tán sắc ) có chu kỳ , tần Trang11 số đinh Người ta thường dùng bước sóng ánh sáng chân khơng để đặc trưng cho ánh sáng đơn sắc λ = c f Ánh sáng mà ta nhìn thấy ngày thường tập hợp nhiều ánh sáng đơn sắc khác Ánh sáng trắng tập hợp tất ánh sáng có màu sắc khác từ đỏ đến tím Ta quan sát thấy điều ánh sáng trắng bị tán sắc qua lăng kính Sự tán sác ánh sáng trắng qua lăng kính Trang12 Cầu vồng tán sắc ánh sáng trắng mặt trời chiếu qua đám mưa xa xa phía chân trời Sự phân tích ánh sáng trắng mặt trời thành nhiểu màu khác quan sát thấy váng dầu mặt nước , bong bóng xà phòng mặt đĩa CDROM Hiện giao thoa ánh sáng tượng hai chùm sáng kết hợp khử lẩn tăng cường lẩn tạo thành vân tối , sáng xen kẽ vùng gặp thể chất sóng ánh sáng Hiện tượng tương tự hai sóng thích hợp mặt nước gặp , nơi gặp gợn lồi gợn lỏm hai sóng khử lẩn mặt nước khơng dao động dao động yếu Chỗ gặp hai gợn lỏm hai gợn lồi hai sóng tăng cường lẩn , mặt nước dao động với biên độ lớn Thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng Trang13 Sự giao thoa hai sóng mặt nước 2.4 Về tính chất hạt ánh sáng :Theo thuyết lượng tử lượng Plăng ngun tử khơng xạ lượng liên tục mà thành phần gián đoạn , phần có lượng xác định gọi lượng tử lượng Lượng tử lượng có độ lớn tỉ lệ với tần số xạ ε = h f ( h=6,625.10-34 J.s gọi số Plăng) Trên sở thuyết lượng tử lượng Plăng Anhxtanh nêu thuyết lượng tử ánh sáng Mỗi lượng tử lượng xem hạt sáng gọi photon Thuyết lượng tử ánh sáng cho phép giải thích hợp lý tượng quang điện, tượng xạ hay hấp thụ ánh sáng đơn sắc mang tính đặt trưng riêng ngun tố hố học tạo quang phổ vạch đặc trưng ngun tố Như theo thuyết lượng tử thắp sáng đèn ta hình dung từ đèn có ngun tử bị kích thích đốt nóng ngun tử phát hạt ánh sáng li ti (được gọi Từ đèn có photôn bắn theo đường thẳng tạo thành tia sáng Trang14 photon) truyền xung quanh theo đường thẳng nhanh ( chân khơng) Mỗi loại photon có lượng xác định ứng với tần số định gây cảm giác màu sắc định lên mắt ta nên gọi ánh sáng đơn sắc Các hạt sáng truyền qua chân khơng số mơi trường, bị hấp thụ mơi trường khác Mơi trường mà photon ứng với đơn sắc truyền qua ta gọi suốt photon ứng với đơn sắc Mơi trường hấp thụ mạnh photon ứng với đơn sắc gọi mơi trường khơng suốt hay mơi trường chắn sáng photon ứng với đơn sắc Sự hấp thụ hay phản xạ ánh sáng bề mặt vật chất mang tính đặc trưng riêng chất điều tạo nên màu sắc khác vật Hiện tượng quang điện: Photon đập đến bề mặt kim loai làm Trang15 Dựa vào tượng quang điện người ta tạo tế bào quang điện , quang điện trở dùng mạch điện tự động điều khiển ánh sáng, tạo pin quang điện để biến đổi ánh sáng mặt trời thành điện ng ù So ùng sa Tia sáng Hạt g sán Khái qt , để lý giải tượng vật lý khác ánh sáng tạo ứng dụng tượng ta phải dựạ sở lý thuyết khác Về tạo ảnh ánh sáng ( quang hình) sở đường truyền ánh sáng ta giải thích tượng Về tượng khác phức tạp ta phải dựạ hai quan điểm khác chất ánh sáng : Ánh sáng sóng, có chất sóng điện từ ánh sáng hạt photon photon mang lượng xác định Ta nói ánh sáng có tính lưỡng tính vừa có chất sóng vừa có chất hạt Sự phát sáng đèn Khi xét đến tượng quang hình ta dựa sỏ tia sáng , xét tượng giao thoa nhiễu xạ ta dựa lý Trang16 thuyết ánh sáng sóng xét tượng quang điện ta phải chấp nhận ánh sáng có tính chất hạt II.5 Thực : Nội sung khái qt quang học nêu báo cáo qua sinh hoạt tổ chun mơn nhằm gíup giáo viên có điều kiện trao đổi định hướng giảng dạy, xác định kiến thức tâm chương , q trình giảng dạy Tổ chức trình chiếu , nói chuyện chun đề với học sinh với thời lượng khoảng hai tiết hình thành cho em ý niệm tổng thể quang học Gợi cho em học sinh tính tò mò quan sát tựơng thực tế ngày liện hệ đến nội dung đề cập sách giáo khoa gợi hứng thú , tập trung chủ động học tập học sinh III HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Qua việc xây dựng ý niệm khái qt, kiến thức quang học chương trình vật lý phổ thơng Tơi nhận thấy q trình giảng dạy theo , theo chương dễ dàng định hướng cho học sinh tìm hiểu sâu phần phần dược gắn kết dễ dàng với phần học trước Một số hình ảnh đặc trưng kiến thức có tác dụng giá để em học sinh móc vào chùm kiến thức học qua từng chương, hình thành kiến thức cách hệ thống bền vững VI ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Trong chương trình vật lý phổ thơng thời lượng dành cho việc ơn tập hệ thống kiến thức sau mội chương học hay giới thiệu khái qt nội dung lớn tìm hiểu qua nhiều nhiều chương chưa trọng Theo tơi phải dành đến tiết học cho mổi phần để ơn tập hệ thống kiến thức cho học sinh sau học qua giới thiệu nội dung phân tích ý nghĩa thực tế nội dung học đầu mổi chương, mổi phân mơn vật lý Trang17 ”Hình thành kiến thức tổng quan ánh sáng cho học sinh” nội dung đưa vào sinh hoạt chun đề tổ vật lý – kỷ thuật trường THPT Điểu Cải , quan tâm cùa nhiều thầy mơn có nhận xét tích cực Tuy nhiên việc xây dựng nội dung triển khai thực khơng tránh khỏi số khiếm khuyết , mong q thấy bạn đọc góp ý để nội dung chun đề hồn thiện, tối ưu hơn.Tơi xin chân thành cảm ơn qúi thầy bạn đọc, chúc q vị dồi sức khỏe NGƯỜI THỰC HIỆN LÊ XN ĐOAN Trang18 ... hạt nhân HÌNH THÀNH KIẾN THỨC TỔNG QUAN VỀ ÁNH SÁNG CHO HỌC SINH I LÝ DO CHỌN ĐẾ TÀI : K ính thưa q thầy cơ, qua giảng dạy tơi thấy việc hình thành cho học sinh nhận thức khái qt nội dung phân... Huyghen, Plăng … nêu lên sở quang học giúp ta giải thích tượng ánh sáng làm sở cho ứng dụng quang học: 2.2 Về đường truyền ánh sáng: Với sở tia sáng: Tia sáng phần ánh sáng truyền dọc theo đường... lớp 12 Đa số học sinh học lại qn Rất khó hình thành kiến thức cách có hệ thống Để học sinh có định hướng tốt hứng thú việc học tập nội dung quang học tơi muốn đề cập nội dung cách tổng qt nhẹ