Từ kết quả thí nghiệm thu được trong cả hai trường hợp (chiếu tia sáng từ không khí vào thủy tinh và vào nước), yêu cầu học sinh nhận xét hằng số n của 2 trường hợp và độ lớn khúc xạ (vớ[r]
(1)2.1. Thiết kế tiến trình dạy học nội dung kiến thức chương “Khúc xạ ánh sáng” theo phương pháp BTNB
2.2.1 Soạn thảo tiến trình dạy học “Khúc xạ ánh sáng”
2.2.1.1 Sơ đồ tiến trình định luật “Khúc xạ ánh sáng” theo phương pháp BTNB
Bộc lộ biểu tượng ban đầu: số biểu tượng ban đầu là: Tia khúc xạ tia tới nằm mặt phẳng
Góc tới lớn góc khúc xạ lớn Tia tới tia khúc xạ nằm hai bên pháp tuyến Góc khúc xạ góc tới có giá trị từ – 90 Đề xuất giả thuyết – dự đoán.
Giả thuyết 1: Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới Giả thuyết 2: Tia tới tia khúc xạ hai bên pháp tuyến Giả thuyết 3: Góc tới tỉ lệ thuận với góc khúc xạ
Pha 1: Làm nảy sinh vấn đề.
Học sinh biết: Định luật truyền thẳng ánh sáng: mơi trường suốt đồng tính ánh sáng truyền theo đường thẳng
Cho học sinh quan sát thí nghiệm: Chiếu ánh sáng từ khơng khí vào nước thủy tinh ánh sáng bị gãy khúc mặt phân cách hai môi trường Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Làm nảy sinh vấn đề: Khi ta có tia tới bất kì, làm ta vẽ tia khúc xạ tương ứng?
Nảy sinh vấn đề: Tia tới tới khúc xạ có liên hệ với nào?
(2)
Đề xuất phương án thí nghiệm: Kiểm tra giả thuyết 1:
Đặt tờ giấy sau thủy tinh, chiếu tia sáng từ khơng khí vào thủy tinh tia tới tia khúc xạ nằm tờ giấy
Sau gập tờ giấy phía tia khúc xạ lại (gập phía sau), chiếu ánh sáng từ thủy tinh vào khơng khí Tia khúc xạ không nằm tờ giấy
Kiểm tra giả thuyết 2: Quan sát vị trí tia tới tia khúc xạ so với pháp tuyến khi chiếu tia sáng tới mặt phân cách hai môi trường suốt khác
Kiểm tra giả thuyết 3: Chiếu ánh sáng từ khơng khí vào thủy tinh Lần lượt thay đổi góc tới, đọc góc khúc xạ tương ứng Với giá trị góc tới đo lần Lập tỉ số i/r
Tiến hành thí nghiệm tìm tịi – nghiên cứu:
Tiến hành thí nghiệm theo phương án thiết kế, thu thập kiện, xử lí số liệu rút kết luận
Pha 3: Đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm tìm tịi – nghiên cứu.
Pha 4: Hợp thức hóa kiến thức.
Từ kết thí nghiệm thu so sánh với giả thuyết – dự đoán đề xuất, tổng hợp, kết luận hệ thống lại kiến thức
Tia khúc xạ tia tới nằm mặt phẳng, hai bên pháp tuyến Góc tới khơng tỉ lệ thuận với góc khúc xạ địi hỏi đề xuất giả thuyết Phân tích góc tới góc khúc xạ thu đề xuất giả thuyết mới:
sin
s inri hằng số.
Dựa vào kết thí nghiệm thu thấy tỉ số sin
sinri hằng số. Kết luận :
(3)2.2.1.2 Sơ đồ tiến trình tìm hiểu ý nghĩa vật lí chiết suất tỉ đối theo phương pháp BTNB
Pha 1: Làm nảy sinh vấn đề.
Cho học sinh quan sát thí nghiệm: Chiếu tia laze tới mặt phân cách khơng khí nước Với góc tới, u cầu học sinh so sánh góc khúc xạ thu chiếu ánh sáng từ khơng khí vào thủy tinh (đã thực trên) từ khơng khí vào nước góc khúc xạ thu khơng giống
Nảy sinh vấn đề: Nếu ta thay đổi môi trường khác giả thuyết cịn không? Hằng số n phụ thuộc vào yếu tố nào? Và có ý nghĩa gì?
Đề xuất giả thuyết – dự đoán:
Giả thuyết 4: Nếu ta thay đổi mơi trường giả thuyết đúng, số khác số trên, nên số phụ thuộc vào môi trường
Bộc lộ biểu tượng ban đầu : số biểu tượng ban đầu là:
Nếu ta thay đổi mơi trường giả thuyết đúng, số n không giống nên số n phụ thuộc vào môi trường chứa tia khúc xạ
Nếu ta thay đổi mơi trường giả thuyết 1, đúng, tỉ số không giống nên tỉ số khơng cịn số
Nếu ta thay đổi mơi trường giả thuyết trên, riêng giả thuyết tỉ số số số khác số trên, số phụ thuộc vào môi trường
(4)Pha 3: Đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm tìm tịi – nghiên cứu:
Đề xuất phương án thí nghiệm.
Giống phương án kiểm tra giả thuyết 1, 2, thay đổi mơi trường thí nghiệm (khơng khí – nước)
Tiến hành thí nghiệm tìm tịi – nghiên cứu.
Tiến hành thí nghiệm với góc tới khác nhau, đọc góc khúc xạ tương ứng Với góc tới đo lại lần
Pha 4: Hợp thức hóa kiến thức.
Từ kết thí nghiệm thu so sánh với giả thuyết – dự đoán đề xuất, tổng hợp, kết luận hệ thống lại kiến thức
Định luật khúc xạ ánh sáng:
Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới, bên pháp tuyến so với tia tới Với hai môi trường suốt định, tỉ số sin góc tới (sini) sin
góc khúc xạ (sinr) ln khơng đổi sin s inri n.
Hằng số n hay gọi chiết suất tỉ đối phụ thuộc vào môi trường tới môi trường khúc xạ
(5)2.2.1.3 Tiến trình dạy học “Khúc xạ ánh sáng”
Hoạt động học sinh Hoạt động giáo viên
Pha 1: Làm nảy sinh vấn đề.
Nhắc lại định luật truyền thẳng ánh sáng Quan sát
Định nghĩa tượng khúc xạ ánh sáng theo quan sát được, ghi vào thí nghiệm
Yêu cầu học sinh nhắc lại định luật truyền thẳng ánh sáng
Chiếu tia laze từ khơng khí vào chậu thủy tinh đựng nước, từ khơng khí vào thủy tinh cho học sinh quan sát
Yêu cầu học sinh định nghĩa tượng khúc xạ ánh sáng
Nhận xét
Gọi tên đại lượng:
SI: tia tới IR: tia khúc xạ IS’: tia phản xạ
NIN’: pháp tuyến điểm tới I
i: góc tới (tạo tia tới pháp tuyến) r: góc khúc xạ (tạo tia khúc xạ pháp tuyến)
(6)Nảy sinh vấn đề: Tia tới tia khúc xạ có liên hệ với nào?
pháp tuyến)
Theo định luật phản xạ ánh sáng: i = i’ Làm nảy sinh vấn đề: Khi ta có tia tới bất kì, làm ta vẽ tia khúc xạ tương ứng?
Pha 2: Bộc lộ biểu tượng ban đầu đề xuất giả thuyết – dự đốn.
Quan sát thí nghiệm ghi vào thí nghiệm đặc điểm tia tới tia khúc xạ quan sát
Những biểu tượng ban đầu là: Tia khúc xạ tia tới nằm
cùng mặt phẳng
Góc tới lớn góc khúc xạ lớn
Tia tới tia khúc xạ nằm hai bên pháp tuyến
Góc khúc xạ góc tới có giá trị từ 0 – 90
Suy nghĩ, thảo luận đề xuất giả thuyết
Giả thuyết ban đầu là:
Giả thuyết 1: Tia khúc xạ nằm
Bộc lộ biểu tượng ban đầu.
Chiếu ánh sáng từ khơng khí vào thủy tinh, thay đổi góc tới để học sinh quan sát Yêu cầu học sinh ghi nhận biểu tượng ban đầu thông qua tượng quan sát được, phát phiếu học tập số
Đề xuất giả thuyết – dự đoán.
(7)mặt phẳng tới
Giả thuyết 2: Tia tới tia khúc xạ hai bên pháp tuyến
Giả thuyết 3: Góc tới tỉ lệ thuận với
góc khúc xạ Nhận xét, gợi ý học sinh đề xuất giả thuyết cách làm lại thí nghiệm, chiếu tia sáng tới mặt phân cách hai mơi trường, thay đổi góc tới để học sinh quan sát lại tượng chọn giả thuyết phù hợp Giáo viên hướng học sinh tới giả thuyết mong muốn học sinh chưa tìm
Pha 3: Đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm tìm tịi - nghiên cứu.
Chiếu tia laze vào thủy tinh, quan sát hình ảnh, vị trí tia tới tia khúc xạ so với mặt phẳng bảng
Thảo luận trả lời
Ta đặt tờ giấy sau thủy tinh, mặt phân cách thủy tinh khơng khí ta gập tờ giấy lại (gập phía sau) Chiếu tia sáng từ thủy tinh vào khơng khí Nếu tia khúc xạ không nằm tờ giấy chứng tỏ tia khúc xạ ln nằm
Đề xuất phương án thí nghiệm tìm tịi -nghiên cứu.
Dẫn dắt học sinh đề xuất phương án thí nghiệm thơng qua phiếu học tập
Phát phiếu học tập số
Làm để kiểm tra giả thuyết 1?
(8)mặt phẳng tới
Suy nghĩ trả lời: Cần nguồn sáng thủy tinh, tờ giấy
Suy nghĩ, thảo luận trả lời
Quan sát hình ảnh, vị trí tia khúc xạ so với mặt phẳng tới
Chiếu ánh sáng vào thủy tinh nước thay đổi dần góc tới, quan sát vị trí tia khúc xạ tia tới so với pháp tuyến
Đo góc khúc xạ góc tới, lập tỉ số i/r
Suy nghĩ trả lời: ta cần nguồn sáng, thủy tinh, thước chia độ
Các dụng cụ cần lắp ráp sau Đặt thước chia độ sau thủy tinh, chiếu ánh sáng vào thủy tinh Đo góc tới góc khúc xạ dựa vào giá trị thước chia độ
Để kiểm tra giả thuyết ta cần dụng cụ gì?
Trong thí nghiệm ta cần quan sát gì?
Phát phiếu học tập số
Làm kiểm tra giả thuyết 2?
Nhận xét
Phát phiếu học tập số
Làm để kiểm tra giả thuyết 3?
Để thực thí nghiệm này, cần dụng cụ gì? Các dụng cụ phải mắc sao?
Nhận xét
(9)Mỗi nhóm tiến hành thí nghiệm theo phương án đề xuất, cá nhân tự ghi nhận, xử lí số liệu, rút nhận xét Thảo luận nhóm, rút kết luận chung viết báo cáo thí nghiệm
cứu. Yêu cầu:
Mỗi nhóm tiến hành thí nghiệm kiểm tra giả thuyết rút kết luận
Riêng giả thuyết 3, yêu cầu học sinh tự lập bảng thí nghiệm theo cách mình, tiến hành đo đạc với góc tới theo yêu cầu, thu thập xử lí số liệu
Khi tiến hành thí nghiệm, học sinh tự ghi nhận kết thu vào thí nghiệm
Thảo luận nhóm, viết báo cáo kết thí nghiệm lên giấy A3
Quan sát hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm cần thiết
Pha 4: Hợp thức hóa kiến thức.
Mỗi nhóm cử đại diện báo cáo kết thí nghiệm thu rút kết luận Các nhóm trao đổi, thảo luận kết thu rút kết luận chung
Từ kết thí nghiệm thu so sánh với giả thuyết – dự đoán đề xuất, tổng hợp, kết luận hệ thống lại kiến thức
Tia khúc xạ tia tới nằm mặt phẳng, hai bên pháp tuyến
(10) Góc tới khơng tỉ lệ thuận với góc khúc xạ đòi hỏi đề xuất giả thuyết
Suy nghĩ đề xuất giả thuyết chưa tìm câu trả lời
Dựa vào kết thu từ thí nghiệm Lập tỉ số rút nhận xét
Rút kết luận
Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới phía bên pháp tuyến so với tia tới Tỉ số sin góc tới (sini) sin góc khúc xạ (sinr) không đổi
sin
s inri hằng số.
Nhận xét kết mà học sinh thu Chưa tìm mối liên hệ góc tới góc khúc xạ nên phải đề xuất giả thuyết
Gợi ý học sinh đề xuất giả thuyết: sin sinri số
Yêu cầu học sinh kiểm tra giả thuyết
Yêu cầu học sinh rút kết luận
Nhận xét, góp ý tiếp tục làm nảy sinh vấn đề
Pha 1: Làm nảy sinh vấn đề.
Quan sát thí nghiệm
Nảy sinh vấn đề: Nếu ta thay đổi môi trường khác giả thuyết cịn không? Hằng số n phụ thuộc
(11)vào yếu tố nào? Và có ý nghĩa gì? trên) từ khơng khí vào nước góc khúc xạ thu khơng giống
Pha 2: Bộc lộ biểu tượng ban đầu rút giả thuyết – dự đoán.
Một số biểu tượng ban đầu là: Nếu ta thay đổi mơi trường giả thuyết đúng, số n không giống nên số n phụ thuộc vào môi trường chứa tia khúc xạ
Nếu ta thay đổi mơi trường giả thuyết 1, đúng, tỉ số không giống nên tỉ số khơng cịn số
Nếu ta thay đổi mơi trường giả thuyết trên, riêng giả thuyết tỉ số số số khác số trên, số phụ thuộc vào môi trường
Đề xuất giả thuyết:
Giả thuyết 4: Nếu ta thay đổi mơi trường giả thuyết đúng, số khác số trên, nên số phụ thuộc vào môi trường
Bộc lộ biểu tượng ban đầu.
Yêu cầu học sinh dự đoán biểu tượng ban đầu
Nhận xét, gợi ý học sinh đề xuất giả thuyết
Pha 3: Đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm tìm tịi – nghiên cứu.
Lặp lại thí nghiệm thay đổi môi trường khúc xạ, chiếu ánh sáng
(12)từ khơng khí vào nước
Tiến hành thí nghiệm, thu thập kiện rút kết luận
Thảo luận nhóm rút kết luận
Yêu cầu học sinh tiến hành thí nghiệm kiểm tra giả thuyết
Hướng dẫn học sinh cần thiết
Pha 4: Hợp thức hóa kiến thức.
Cử đại diện báo cáo kết thí nghiệm, rút kết luận nhóm
Các nhóm trao đổi, thảo luận rút nhận xét
Nếu ta thay đổi mơi trường giả thuyết đúng, số khác số Hằng số phụ thuộc vào môi trường
Yêu cầu nhóm báo cáo kết thí nghiệm rút kết luận
Nhận xét, hệ thống hóa kiến thức Định luật khúc xạ ánh sáng:
Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới, bên pháp tuyến so với tia tới
Với hai môi trường suốt nhất định, tỉ số sin góc tới (sini) và
sin góc khúc xạ (sinr) ln khơng
đổi sin sinri n.
(13)Từ kết thí nghiệm học sinh rút nhận xét:
Hằng số thu chiếu ánh sáng vào thủy tinh lớn chiếu vào nước Và góc khúc xạ chiếu vào thủy tinh nhỏ chiếu vào nước
Từ kết thí nghiệm thu hai trường hợp (chiếu tia sáng từ khơng khí vào thủy tinh vào nước), yêu cầu học sinh nhận xét số n trường hợp độ lớn khúc xạ (với góc tới)
Như trường hợp chiếu tia sáng từ khơng khí vào thủy tinh tia khúc xạ bị lệch so với tia tới nhiều chiếu từ khơng khí vào nước Vậy số n lớn tia khúc xạ bị lệch nhiều so với tia tới Đó ý nghĩa vật lí chiết suất tỉ đối hai môi trường Tiếp nhận kiến thức
Nhận xét
Nếu n21 > r < i: tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến tia tới
Thông báo: Tỉ số không đổi sini/sinr gọi chiết suất tỉ đối n21 môi trường (2) (chứa tia khúc xạ) môi trường (1) (chứa tia tới)
(14) Nếu n21 < r > i: tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến tia tới
Tiếp nhận kiến thức Tiếp nhận kiến thức
Thông báo: n21 > 1: Môi trường chiết quang môi trường
n21 < 1: Môi trường chiết quang môi trường
Thông báo khái niệm chiết suất tuyệt đối, đưa biểu thức định luật khúc xạ đối xứng:
n1 sini = n2 sin r
Yêu cầu học sinh nhà tự tìm hiểu phần tính thuận nghịch chiều truyền ánh sáng
2.2.1.4 Nội dung ghi
BÀI 26: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG. I. SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG.
1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
Khúc xạ ánh sáng tượng lệch phương (gãy khúc) tia sáng truyền xiên góc qua mặt phân cách hai môi trường suốt khác
Giới thiệu đại lượng:
NIN’:pháp tuyến điểm I SI: tia tới
(15)2. Định luật khúc xạ ánh sáng.
Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới phía bên pháp tuyến so với tia tới
Với hai môi trường suốt định, tỉ số sin góc tới (sini) sin góc khúc xạ (sinr) không đổi
= số II. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG.
1. Chiết suất tỉ đối:
Tỉ số không đổi sini/sinr gọi chiết suất tỉ đối n21 môi trường (2) (chứa tia khúc xạ) môi trường (1) (chứa tia tới)
Nhận xét:
Nếu n21 >1 r < i : môi trường chiết quang môi trường 1, tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến tia tới
Nếu n21 <1 r > i: môi trường chiết quang môi trường 1, tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến tia tới
2. Chiết suất tuyệt đối.
Chiết suất tuyệt đối (hay chiết suất n) môi trường chiết suất tỉ đối mơi trường chân không
Chiết suất chân không
(16)n2 : Chiết suất tuyệt đối mơi trường
III Tính thuận nghịch truyền ánh sáng.
(17)2.2.2 Soạn thảo tiến trình dạy học “Phản xạ tồn phần”
2.2.2.1 Sơ đồ tiến trình tượng “Phản xạ toàn phần” theo phương pháp BTNB
Pha 1: Làm nảy sinh vấn đề.
Học sinh biết: Định luật khúc xạ ánh sáng
Bài tốn: Tìm góc khúc xạ ta chiếu ánh sáng với góc tới 10, 20, 30, 40, 45, 50, 60, 70 khi:
a Ánh sáng từ không khí vào thủy tinh b Ánh sáng từ thủy tinh khơng khí Biết chiết suất thủy tinh
Nảy sinh vấn đề: Có trường hợp khơng tính góc khúc xạ, trường hợp có tia khúc xạ khơng? Nếu khơng tia sáng truyền nào?
Pha 2: Bộc lộ biểu tượng ban đầu đề xuất giả thuyết – dự đoán.
Bộc lộ biểu tượng ban đầu : số biểu tượng ban đầu là:
Khi tăng góc tới đến góc khúc xạ tới 90, tiếp tục tăng góc tới tia sáng truyền ngược lại phương tia tới
Khi tăng góc tới đến góc khúc xạ tới 90, tiếp tục tăng góc tới tia sáng tiếp tục chuyển động lên phía mặt phân cách
Khi tăng góc tới đến góc khúc xạ tới 90, tiếp tục tăng góc tới tia sáng biến
Khi tăng góc tới đến góc khúc xạ tới 90, tiếp tục tăng góc tới tia sáng phản xạ lại mơi trường tới
Đề xuất giả thuyết – dự đoán.
(18)2.2.2.2 Sơ đồ tiến trình ứng dụng tượng “Phản xạ toàn phần” (Cáp quang) theo phương pháp BTNB
Pha 3: Đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm tìm tịi – nghiên cứu.
Đề xuất phương án thí nghiệm.
Dựa vào định luật khúc xạ ánh sáng, chiếu ánh sáng từ môi trường có n1 > n2
i < r Nếu tăng dần góc tới i góc r tăng ta ln có i < r, góc tới i đạt tới giá trị r = 90, lúc tia khúc xạ nằm là mặt phân cách, tiếp tục tăng góc tới quan sát đường truyền tia sáng
Tiến hành thí nghiệm tìm tịi – nghiên cứu.
Chiếu ánh sáng từ thủy tinh không khí, tăng dần góc tới tia khúc xạ biến mất, quan sát hình ảnh tia khúc xạ, tia phản xạ
Pha 4: Hợp thức hóa kiến thức.
Từ kết thí nghiệm thu so sánh với giả thuyết – dự đoán đề xuất, so sánh với kết luận rút từ lý thuyết kết luận
Khi ánh sáng truyền từ mơi trường có chiết suất lớn sang mơi trường có chiết suất nhỏ có trường hợp khơng có tia khúc xạ, lúc tia sáng bị phản xạ hồn tồn lại mơi trường theo định luật phản xạ ánh sáng
(19)Pha 1: Làm nảy sinh vấn đề.
Làm nảy sinh vấn đề: Trong thông tin liên lạc người ta sử dụng ống thể truyền toàn tia sáng, gọi sợi quang
Giáo viên đặt vấn đề: Làm mà sợi quang dẫn toàn ánh sáng từ đầu ống đến cuối ống?
Nảy sinh vấn đề: Sợi quang làm từ chất liệu gì? Nó có cấu tạo nào? Và hoạt động sao?
Pha 2: Bộc lộ biểu tượng ban đầu đề xuất giả thuyết – dự đoán.
Bộc lộ biểu tượng ban đầu : biểu tượng ban đầu là:
Sợi quang cấu tạo gồm phần: phần lõi làm thủy tinh suốt phần vỏ làm nhựa dẻo suốt, chiết suất lớp vỏ nhỏ chiết suất lõi
Sợi quang cấu tạo gồm phần: vỏ lõi làm nhựa dẻo suốt, chiết suất lớp vỏ nhỏ chiết suất lõi
Sợi quang gồm phần: lõi vỏ bọc làm thủy tinh suốt có chiết suất lớp vỏ nhỏ chiết suất lõi
Đề xuất giả thuyết – dự đoán.
Giả thuyết 2: Sợi quang gồm phần chính: lõi vỏ bọc làm thủy tinh suốt có chiết suất lớp vỏ nhỏ chiết suất lõi Ngoài bọc lớp nhựa dẻo
Pha 3: Đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm tìm tịi – nghiên cứu.
Đề xuất phương án:
Tham khảo SGK, tìm kiếm tư liệu mạng
(20)Pha 4: Hợp thức hóa kiến thức.
Từ kết thu từ việc tham khảo tài liệu đối chiếu với giả thuyết đề ra, kết luận:
Sợi quang gồm phần chính: lõi vỏ bọc làm thủy tinh suốt có chiết suất lớp vỏ nhỏ chiết suất lõi Ngoài bọc lớp nhựa dẻo để tạo độ bền độ dai học
(21)2.2.2.3 Tiến trình dạy học “Phản xạ toàn phần”
Hoạt động học sinh Hoạt động giáo viên
Pha 1: Làm nảy sinh vấn đề.
Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng
Giải tập:
a Ánh sáng từ khơng khí vào thủy tinh Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng i = 10: n1sini = n2sinr
r = 7,05
i = 20: n1sini = n2sinr r = 14
i = 30: n1sini = n2sinr r = 20
i = 40: n1sini = n2sinr r = 27,03
i = 45: n1sini = n2sinr r = 30
i = 50: n1sini = n2sinr r = 32,8
Yêu cầu học sinh phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng
Yêu cầu học sinh vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng giải tập:
Tìm góc khúc xạ ta chiếu ánh sáng với góc tới 10, 20, 30, 40, 45, 50, 60, 70 khi:
a Ánh sáng từ khơng khí vào thủy tinh
b Ánh sáng từ thủy tinh khơng khí
(22)i = 60: n1sini = n2sinr r = 37
i = 70: n1sini = n2sinr r = 41,64
b Ánh sáng từ thủy tinh khơng khí i = 10: n1sini = n2sinr
r = 14,2
i = 20: n1sini = n2sinr r = 28,93
i = 30: n1sini = n2sinr r = 45
i = 40: n1sini = n2sinr r = 65,37
i = 45: n1sini = n2sinr r = 90
i = 50: n1sini = n2sinr
(vơ lí) khơng có tia khúc xạ i = 60: n1sini = n2sinr
(23)i = 70: n1sini = n2sinr
(vơ lí) khơng có tia khúc xạ
Đối với trường hợp ánh sáng truyền từ thủy tinh khơng khí góc tới 50, 60, 70 khơng có tia khúc xạ
Nảy sinh vấn đề: Có trường hợp khơng tính góc khúc xạ, trường hợp có tia khúc xạ khơng? Nếu khơng có tia sáng truyền nào?
(24)Vậy vấn đề đặt gì?
Pha 2: Bộc lộ biểu tượng ban đầu đề xuất giả thuyết – dự đoán.
Một số biểu tượng ban đầu là:
Khi tăng góc tới đến góc khúc xạ tới 90, tiếp tục tăng góc tới tia sáng truyền ngược lại phương tia tới
Khi tăng góc tới đến góc khúc xạ tới 90, tiếp tục tăng góc tới tia sáng tiếp tục chuyển động lên phía mặt phân cách
Khi tăng góc tới đến góc khúc xạ tới 90, tiếp tục tăng góc tới tia sáng biến
Khi tăng góc tới đến góc khúc xạ tới 90, tiếp tục tăng góc tới tia sáng phản xạ lại mơi trường tới
Trao đổi, thảo luận đưa giả thuyết Giả thuyết 1: Tia sáng phản xạ hoàn tồn lại mơi trường tới theo định luật phản xạ ánh sáng
Yêu cầu học sinh nêu biểu tượng ban đầu tượng phản xạ toàn phần
Yêu cầu học sinh thảo luận đề giả thuyết
Nhận xét
Pha 3: Đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm tìm tịi – nghiên cứu.
Đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm.
(25)Nội dung cần kiểm tra: ta tăng góc tới cho góc khúc xạ 90, ta tiếp tục tăng góc tới tia sáng truyền nào? Có tuân theo định luật phản xạ ánh sáng không?
Phương án: chiếu ánh sáng từ thủy tinh khơng khí, tăng dần góc tới cho góc khúc xạ 90, tiếp tục tăng góc tới, quan sát đường truyền tia sáng trường hợp này, có tuân theo định luật phản xạ ánh sáng khơng?
Tiến hành thí nghiệm, quan sát rút kết luận
tra nhờ thí nghiệm phương án kiểm tra chúng
Nhận xét
Tiến hành thí nghiệm tìm tịi – nghiên cứu.
Yêu cầu học sinh tiến hành thí nghiệm theo phương án thí nghiệm đề Hướng dẫn học sinh cần thiết
Pha 4: Hợp thức hóa kiến thức.
Mỗi nhóm cử đại diện báo cáo rút kết luận
Khi ánh sáng truyền từ môi trường thủy tinh sang môi trường khơng khí, trường hợp khơng có tia khúc xạ ánh sáng tuân theo định luật phản xạ ánh sáng
Yêu cầu học sinh báo cáo kết rút kết luận
Nhận xét, khái quát hóa
(26)Hiện tượng phản xạ tồn phần tượng phản xạ hoàn toàn tia sáng tới qua mặt phân cách hai môi trường suốt
Đa số nhóm cho điều kiện xảy tượng phản xạ toàn phần:
Ánh sáng truyền từ mơi trường có chiết suất lớn sang mơi trường có chiết suất nhỏ
Góc tới phải lớn góc tới ứng với góc khúc xạ 90
Các nhóm thảo luận
Khi r = 90 Theo định luật khúc xạ ánh sáng:
n1sin i = n2 sin 90 sin i =
Học sinh suy nghĩ trả lời
Dùng ống truyền ánh sáng từ vào
Hiện tượng gọi tượng phản xạ toàn phần Vậy tượng phản xạ toàn phần gì?
Đặt câu hỏi: Từ thí nghiệm trên, em cho biết điều kiện xảy tượng phản xạ toàn phần?
Nhận xét tiếp tục đặt câu hỏi: Các em xác định góc tới ứng với góc xạ 90 khơng?
Giáo viên thơng báo, góc tới ứng với góc khúc xạ 90 gọi góc giới hạn Từ giáo viên kết luận điều kiện xảy tượng phản xạ toàn phần Nếu ta phòng tối, để thắp sáng phòng người ta thường phải sử dụng đèn điện Vậy không dùng đèn điện có cách đem ánh sáng vào phịng khơng?
(27)Cấu tạo ống ứng dụng tượng phản xạ toàn phần Ống phải có lớp suốt, chiết suất lớp lớn chiết suất
thể dẫn ánh sáng vào phòng?
Pha 1: Làm nảy sinh vấn đề.
Nảy sinh vấn đề: Sợi quang làm từ chất liệu gì? Nó có cấu tạo nào? Và hoạt động sao?
Trong thông tin liên lạc người ta sử dụng ống thể truyền toàn tia sáng, gọi sợi quang
Đặt vấn đề: Làm mà sợi quang dẫn tồn ánh sáng từ đầu ống đến cuối ống?
Pha 2: Bộc lộ biểu tượng ban đầu đề xuất giả thuyết – dự đoán.
Trao đổi, thảo luận đưa biểu tượng ban đầu nhóm
Một số biểu tượng ban đầu là: Sợi quang cấu tạo gồm phần: phần lõi làm thủy tinh suốt phần vỏ làm nhựa dẻo suốt, chiết suất lớp vỏ nhỏ chiết suất lõi
Sợi quang cấu tạo gồm phần: vỏ lõi làm nhựa dẻo suốt, chiết suất lớp vỏ nhỏ chiết suất lõi
Sợi quang gồm phần: lõi vỏ bọc làm thủy tinh suốt có chiết suất lớp vỏ nhỏ chiết suất lõi
(28)Các nhóm thống chọn giả thuyết 2: Sợi quang gồm phần chính: lõi vỏ bọc làm thủy tinh suốt có chiết suất lớp vỏ nhỏ chiết suất lõi Ngoài bọc lớp nhựa dẻo
Nhận xét giải thích để học sinh chọn biểu tượng ban đầu phù hợp
Pha 3: Đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm tìm tịi – nghiên cứu.
Tham khảo SGK tìm tài liệu mạng
Đọc SGK tìm hiểu cấu tạo, chất liệu sợi quang ứng dụng
Làm để kiểm tra giả thuyết trên?
Nhận xét yêu cầu nhóm đọc SGK để kiểm tra giả thuyết tìm hiểu ứng dụng sợi quang
Pha 4: Hợp thức hóa kiến thức.
Các nhóm thống nhất: Sợi quang gồm phần chính: lõi vỏ bọc làm thủy tinh siêu sạch,trong suốt có chiết suất lớp vỏ nhỏ chiết suất lõi Ngoài bọc lớp nhựa dẻo để làm tăng độ dai độ bền sợi quang
Một số ứng dụng tiêu biểu sợi quang: Cáp quang gồm bó sợi quang, có nhiều ưu điểm bật so với cáp đồng:
(29) Dung lượng tín hiệu lớn
Nhỏ nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn Không bị nhiễu xạ điện
từ bên ngoài, bảo mật tốt
Khơng xảy rủi ro cháy nổ khơng có dòng điện
Cáp quang dùng để nội soi y học
Thảo luận trả lời: theo điều kiện tượng phản xạ toàn phần, để ánh sáng bị phản xạ hồn tồn phải chiếu tia sáng cho góc tới lớn góc giới hạn
Sợi quang hoạt động nào? Có phải cần đưa ánh sáng vào thể truyền hay không?
(30)2.2.2.4 Nội dung ghi
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN I. Hiện tượng phản xạ toàn phần.
1. Định nghĩa:
Phản xạ toàn phần tượng phản xạ toàn tia sáng tới, xảy mặt phân cách hai môi trường suốt
2. Điều kiện để có phản xạ tồn phần.
Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường chiết quang (n1 > n2)
Góc tới lớn góc giới hạn (i ≥ igh) Với
II. Ứng dụng tượng phản xạ toàn phần: Cáp quang. 1. Cấu tạo:
Cáp quang bó sợi quang Mỗi sợi quang cấu tạo gồm phần chính: Phần lõi suốt thủy tinh siêu có chiết suất lớn n1
Phần vỏ bọc suốt, thủy tinh có chiết suất n2 nhỏ phần lõi Ngoài sợi quang bao bọc lớp nhựa dẻo để tạo cho cáp quang độ bền độ dai học
Phản xạ toàn phần xảy mặt phân cách lõi vỏ làm cho ánh sáng truyền theo sợi quang
2. Công dụng:
Cáp quang ứng dụng vào việc truyền thơng tin có nhiều ưu điểm so với cáp đồng:
Dung lượng tín hiệu lớn
Nhỏ nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn
Không bị nhiễu xạ điện từ bên ngồi, bảo mật tốt Khơng xảy rủi ro cháy nổ khơng có dịng điện
(31)(32)