Giáo án Vật lý 11 bài 28: Lăng kính

Giáo án vật lý 11 Bài 28 LĂNG KÍNH I MỤC TIÊU: Về kiến thức: - Nêu cấu tạo lăng kính, cơng dụng lăng kính - Trình bày cấu hai tác dụng lăng kính: tán sắc ánh sáng làm lệch đáy chùm tia sáng đơn sắc - Viết công thức lăng kính - Nêu ứng dụng lăng kính khoa học kỹ thuật Về kỹ năng: - Vẽ đường truyền ánh sáng qua lăng kính - Vận dụng cơng thức lăng kính để giải số tập liên quan Về thái độ: - Có nhìn nhận sâu sắc tượng số tượng tự nhiên có liên quan đến tán sắc ánh sáng thiết bị có sử dụng lăng kính II CHUẨN BỊ Giáo viên: - Các thí nghiệm minh họa tán sắc ánh sáng tráng khảo sát đường truyền tia sáng qua lăng kính, bao gồm: +) Lăng kính tam giác +) Một chắn, có khoét khe hẹp +) Một đèn phát ánh sáng trắng (tốt đèn ống) +) Một lọc màu - Một số loại lăng kính tự tạo (ví dụ: dùng hộp nhựa đựng nước làm lăng kính), - Các tranh, ảnh quang phổ, máy quang phổ, máy ảnh,… Học sinh: - Ôn tập khúc xạ ánh sáng phản xạ toàn phần III TIẾN TRÌNH DẠY - HỌC Ổn định lớp (1 phút) Kiểm tra cũ (không kiểm tra) Vào (3 phút) Giáo án vật lý 11 Ở chương VI em học tượng khúc xạ ánh sáng phản xạ toàn phần Vậy tượng ứng dụng dụng cụ nào? Để biết điều chuyển sang học chương VII: MẮT, CÁC DỤNG CỤ QUANG Trong chương này, ta tìm hiểu số dụng cụ quang thường dùng như: lăng kính, thấu kính, kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn Đầu tiên, tìm hiểu BÀI 28: LĂNG KÍNH Tiến trình dạy Hoạt động 1: Tìm hiểu cấu tạo lăng kính (5 phút) Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung ghi bảng Cho hs quan sát lăng kính - Quan sát lăng kính CHƯƠNG VII: MẮT CÁC hỏi: DỤNG CỤ QUANG BÀI 28: LĂNG KÍNH Cạnh lăng I CẤU TẠO CỦA LĂNG kính Góc chiết quang KÍNH Mặt bên lăng kính Mặt đáy lăng kính Lăng kính có màu hay suốt? - Lăng kính có hình gì? - Thơng báo cho hs lăng kính làm từ chất thủy tinh, nhựa, … - Y/c hs nêu cấu tạo lăng kính - Thơng báo: Khi sử dụng lăng kính, chùm tia sáng hẹp chiếu truyền qua lăng kính mặt phẳng vng góc với cạnh khối lăng trụ Do đó, lăng kính biểu diễn tam giác tiết diện thẳng.(chỉ lăng kính) - Lăng kính có phần tử ? - GV nhận xét, bổ xung + Cạnh giao tuyến mặt bên + hai mặt bên hai mặt suốt ta chiếu ánh sáng vào + Đáy mặt lại, thường không sử dụng bôi đen - Về phương diện quang học, - Lăng kính suốt - Có hình lăng trụ tam giác - Lắng nghe - Nêu cấu tạo lăng kính - Cấu tạo: SGK/176 - Các phần tử lăng kính gồm: cạnh, đáy, hai mặt bên - Các phần tử lăng kính: cạnh, đáy, hai mặt bên - Quan sát, lắng nghe ghi - Lăng kính đặc trưng Giáo án vật lý 11 lăng kính đặc trưng nhớ bởi: bởi: + Góc chiết quang A; + Góc chiết quang A góc + Chiết suất n ngụy diện hai mặt bên + Chiết suất n chiết suất tỉ đối chất làm lăng kính với chiết suất mơi trường bên ngồi - Thơng thường THPT ta thường xét với lăng kính đặt khơng khí, mà khơng khí có chiết suất Do chiết suất tỉ đối trùng với chiết suất tuyệt đối chất làm lăng kính Vậy đường truyền tia sáng qua lăng kính ntn chuyển sang phần II ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TIA SÁNG QUA LĂNG KÍNH Hoạt động 2: Khảo sát đường truyền tia sáng qua lăng kính (20 phút) Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung ghi bảng - Ở lớp 9, ta biết ánh sáng trắng II ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA gồm nhiều màu lăng kính có TIA SÁNG QUA LĂNG tác dụng phân tích chùm ánh sáng KÍNH truyền qua thành nhiều chùm Tác dụng tán sắc ánh sáng khác sáng - Cho hs quan sát TN tán sác ánh sáng trắng Mục đích TN: Quan sát tán sắc ánh sáng trắng qua lăng kính Dụng cụ TN gồm: + lăng kính tam giác + chắn có khoét khe hẹp + đèn phát ánh sáng trắng + lọc màu Tiến hành TN: Chiếu ánh sáng trắng vào lăng kính - Có nhận xét màu sắc - Ánh sáng chiếu vào lăng - Lăng kính có tác dụng làm ánh sáng chiếu vào màu sắc kính ánh sáng màu trắng tán sắc ánh sáng ánh sánh ló khỏi lăng kính? ánh sáng ló khỏi lăng kính bị tách thành giải màu khác - Gv nhận xét câu trả lời, bổ sung kết luận Giáo án vật lý 11 - Hiện tượng ánh sáng bị tách thành nhiều chùm sáng màu gọi tán sắc ánh sáng lăng kính, tượng Newton khám phá năm 1669 - Dưới đây, ta xét chuyền chùm tia sáng đơn sắc (có màu định) qua lăng kính Vậy đường truyền tia sáng đơn sắc qua lăng kính nào? Chúng ta chuyển sang phần 2: Đường truyền tia sáng qua lăng kính - GV tiến hành TN đường truyền tia sáng qua lăng kính hình: 28.4 SGK/177 Đường truyền tia sáng qua lăng kính A A i1 I n r2 r1 Ji Góc lệch D i1 I n H - Xét lăng kính có tiết diện thẳng ABC, có góc chiết quang A, chiết xuất n, chiếu chùm tia sáng hẹp đơn sắc SI tới mặt bên lăng kính thứ theo hướng từ đáy lên - Có nhận xét đường truyền tia sáng điểm I mặt lăng kính thứ - C1: Tại ánh sáng truyền từ khơng khí vào lăng kính ln có khúc xạ tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến so với tia tới? - GV nhận xét, bổ sung: - Tương tự có nhận xét r2 r1 Ji Góc lệch D H - Tại I: Tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến, nghĩa lệch phía đáy lăng kính - Tại J: Tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến tức lệch đáy lăng kính - Tại I: Tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến, nghĩa lệch phía đáy lăng kính (do tia tới truyền từ mơi trường có chiết xuất nhỏ sang mơi trường có chiết xuất lớn => góc khúc xạ lớn góc tới) - Khi ánh sáng truyền từ khơng khí vào lăng kính tức truyền vào mơi trường chiết quang hơn, i1 > r1 => tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến so với tia tới - Tại J tia khúc xạ lệch pháp tuyến, tức lệch Giáo án vật lý 11 đường truyền tia sáng điểm J mặt lăng kính thứ 2? (chú ý: Ở mặt lăng kính thứ nhất, tia IJ đóng vai trò tia khúc xạ, mặt thứ hai tia IJ lại đóng vai trò tia tới) - GV nhận xét, bổ sung: Tương tự vậy, ánh sáng truyền từ lăng kính ngồi khơng khí (tức truyền vào mơi trường chiết quang) r2 < i1 => tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến so với tia tới (GV dùng hình 28.4 để minh họa điều này) - Tại J, xảy tượng gì? đáy lăng kính (do tia tới truyền từ mơi trường có chiết xuất lớn sang mơi trường có chiết xuất nhỏ => góc khúc xạ nhỏ góc tới) - Tại J xảy tượng khúc xạ phản xạ tồn phần Do khơng khí chiết quang chất làm lăng kính - GV nhận xét: Ta giả sử góc tới i nhỏ góc igh nên trường hợp xảy tượng khúc xạ ánh sáng - HS tiếp thu, ghi nhớ - Vậy có tia ló khỏi lăng kính tia ló lệch phía đáy lăng kính so với tia tới - Góc tạo tia tới SI tia ló IJr gọi góc lệch D tia sáng chuyền qua lăng kính (GV rõ góc lệch D hình vẽ) - Vậy để xác định góc lệch D hay góc tới, góc phản xạ phải dùng cơng thức nào? Hoạt động (tìm hiểu cơng thức lăng kính phút) Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Xét đường truyền tia sáng qua lăng kính hình 28.4 - Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng số định lý hình học góc, ta thiết lập cơng thức lăng kính sau đây: * TH1: Góc i1 góc chiết - HS ghi cơng thức vào quang A lớn: để áp dụng làm tập Nội dung ghi bảng III CÁC CÔNG THỨC LĂNG KÍNH * TH1: Góc i1 góc chiết quang A lớn: Giáo án vật lý 11 sin i1  n sin r1 ; A  r1  r2 sin i1  n sin r1 ; A  r1  r2 sin i2  n sin r2 ; D  i1  i2  A sin i2  n sin r2 ; D  i1  i2  A *TH2: Góc i1và góc chiết quang A nhỏ (