Bài 24. Tán sắc ánh sáng

Sơ đồ tổng quan và các bước thực hiện các trạm học tập.. III.[r]

(1)

TÁN SẮC ÁNH SÁNG

I MỤC TIÊU 1 Về kiến thức

- Mô tả được hiện tượng tán sắc ánh sáng

- Nêu được khái niệm ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng.

- Nêu được sự phụ thuộc của chiết suất môi trường vào các ánh sáng đơn sắc có màu sắc khác nhau.

2 Về kĩ năng

- Vận dụng được kiến thức về tán sắc ánh sáng, giải thích các hiện tượng tán sắc ánh sáng thường gặp thực tế.

- Kĩ thí nghiệm: Làm thí nghiệm, quan sát, phân tích và rút kết luận. - Kĩ hợp tác, làm việc theo nhóm và trình bày báo cáo.

- Kĩ sử dụng máy tính. 3 Về phát triển tư duy.

- HS phát triển được ngôn ngữ viết, nói.

- HS có khả đưa các dự đoán về nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng và kiểm tra các dự đoán.

- HS có khả phân tích, tổng hợp và xử lí thông tin thu được để rút kết luận. 4 Về thái độ, tình cảm

- HS đón nhận nhiệm vụ học tập của mình một cách tích cực, tự giác, có hứng thú, qua đó rèn luyện và phát triển tính tích cực, tự chủ tìm tòi sáng tạo giải quyết vấn đề.

- HS có tinh thần đoàn kết, giúp đỡ lẫn quá trình học tập, có tinh thần hợp tác khi làm việc giữa các cá nhân và ý thức trách nhiệm của mỗi HS làm việc theo nhóm.

- HS có ý thức vận dụng, liên hệ kiến thức về hiện tượng tán sắc ánh sáng với những hiện tượng tán sắc thường gặp thực tế.

II TỔNG QUAN VỂ CÁC TRẠM HỌC TẬP

TÊN TRẠM/

THỜI GIAN NỘI DUNG MỤC TIÊU

Tán sắc ánh sáng (Bắt buộc)

10 phút

1A

Tán sắc ánh sáng với ánh sáng trắng

Khảo sát sự TSAS trắng bằng thí nghiệm mô phỏng

1B Khảo sát sự TSAS trắng bằng thí nghiệm thật với lăng kínhgắn bảng từ 1C Khảo sát sự TSAS trắng bằng thí nghiệm thật với lăng kínhgắn cố định 1D Khảo sát sự TSAS trắng bằng thí nghiệm thật với lăng kínhnước Ánh sáng đơn

sắc (Bắt buộc)

2A Tán sắc ánh sáng với ánh đơn sắc

Khảo sát sự TSAS đơn sắc bằng thí nghiệm mô phỏng

(2)

10 phút

2C Khảo sát sự TSAS đơn sắc bằng thí nghiệm thật với lăng kínhgắn cố định 2D Video sự TSAS đơn sắc bằng thí nghiệm thật với lăng kínhgắn bảng từ Tổng hợp ánh

sáng (Bắt buộc)

10 phút

3A

Tổng hợp ánh sáng đơn sắc

Tổng hợp các ánh sáng đơn sắc thành ánh sáng trắng bằng thí nghiệm mô phỏng

3B Video tổng hợp các ánh sáng đơn sắc thành ánh sáng trắng bằng thí nghiệm thật với lăng kính gắn bảng từ

3C Tổng hợp các ánh sáng đơn sắc thành ánh sáng trắng bằng thí nghiệm thật với lăng kính gắn cố định

(Quan sát lại thí nghiệm

ở trạm 1)

Chiết suất của môi trường và ánh

sáng đơn sắc (Bắt buộc)

10 phút

4A

Sự phụ thuộc của chiết suất của môi trường vào ánh sáng đơn sắc có màu sắc khác

Khảo sát sự TSAS trắng bằng thí nghiệm mô phỏng

4B Khảo sát sự TSAS trắng bằng thí nghiệm thật với lăng kínhgắn bảng từ 4C Khảo sát sự TSAS trắng bằng thí nghiệm thật với lăng kính

gắn cố định

4D Khảo sát sự TSAS trắng bằng thí nghiệm thật với lăng kínhnước Ứng dụng

của hiện tượng tán sắc

ánh sáng (Tự chọn 2 trong trạm)

15 phút

5 Đĩa CD Giải thích màu sắc sặc sỡ mặt đĩa CD Nguyên tắctrộn màu Tìm hiểu nguyên tắc trộn các màu sắc với Máy quang

phổ

Sử dụng của máy quang phổ đơn giản để phân tích một số nguồn sáng

8 Màu sắc của

kim cương Giải thích tại kim cương lại có màu sắc rực rỡ

Hình Sơ đồ tổng quan bước thực trạm học tập

III CHUẨN BI

Trạm Dụng cụ Ghi chú

1A Máy tính với thí nghiệm mô phỏng của PGS.TS Nguyễn XuânThành

Thí nghiệm 10 – Phần: hiện tượng tán sắc ánh sáng

1B Bộ thí nghiệm tán sắc ánh sáng gồm: bảng từ, nguồn điện không

đổi 12V, đèn có khe hẹp, 01 lăng kính, màn quan sát

1C Bộ thí nghiệm tán sắc ánh sáng gồm: nguồn điện không đổi 12V,

(3)

1D Đèn chiếu ánh sáng trắng, đĩa nước, gương phẳng, màn quan sát

2A Máy tính với thí nghiệm mô phỏng của PGS.TS Nguyễn Xuân

Thành – Trường ĐHSP Hà Nội

Thí nghiệm 10 – Phần: ánh sáng đơn sắc

2B Máy tính có video thí nghiệm về hiện tượng tán sắc ánh sáng page of 3

2C Bộ thí nghiệm tán sắc ánh sáng gồm: bảng từ, nguồn điện khôngđổi 12V, đèn có khe hẹp, 01 lăng kính, màn quan sát, kính lọc sắc

2D

Bộ thí nghiệm tán sắc ánh sáng gồm: nguồn điện không đổi 12V, đèn có khe hẹp, 01 lăng kính, màn quan sát gắn cố định, kính lọc sắc

3A Máy tính với thí nghiệm mô phỏng của PGS.TS Nguyễn XnThành Thí nghiệm 10 – Phần: tởng hợp ánh sáng trắng 3B Máy tính có video thí nghiệm về hiện tượng tán sắc ánh sáng page of 4

3C

Bộ thí nghiệm tán sắc ánh sáng gồm: nguồn điện không đổi 12V, đèn có khe hẹp, 01 lăng kính, màn quan sát gắn cố định, kính lúp, màn quan sát di động

3D Bộ thí nghiệm tán sắc ánh sáng gồm: nguồn điện không đổi 12V,đèn có khe hẹp, 01 lăng kính, màn quan sát gắn cố định; thấu kính hội tụ

4 Thí nghiệm trạm

5 04 đĩa CD

6

Bộ thí nghiệm trộn màu; kính lọc sắc các màu đỏ, lục, lam…; màn quan sát; cách quạt có nhiều màu, nguồn điện không đổi 3V - 12V

7 Máy quang phổ đơn giản, tự tạo; nhiều nguồn sáng khác nhau(dàn đèn nháy, đèn Led nhiều màu, đèn laze, đèn pin…) 8 Ảnh viên kim cương, những hạt đá trang trí nhiều màu

IV TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 1 Ổn định lớp (5 phút)

- Kiểm tra sĩ số

- Chia nhóm (04 nhóm), bầu nhóm trưởng, thư kí. 2 Tổ chức hoạt động dạy học

Hoạt động 1: Xây dựng tình huống có vấn đề (3 phút)

Sau mưa hoặc bên cạnh các thác nước ta thường thấy có cầu vồng với màu sắc rực rỡ Đó là hiện tượng tán sắc ánh sáng, bản chất của hiện tượng đó là gì các em hãy tìm hiểu nội dung bài học thông qua việc thực hiện các nhiệm vụ ở các trạm học tập. Hoạt động 2: Giới thiệu nội dung kiến thức cần học hệ thống trạm học tập (12 phút)

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỢNG CỦA HS - Nợi dung kiến thức cần tìm hiểu bài

học: hiện tượng tán sắc ánh sáng, ánh sáng đơn sắc, tổng hợp ánh sáng trắng và các ứng dụng của hiện tượng tán sắc

- Đưa bảng tổng quan và sơ đồ tổng quan các trạm Giới thiệu các trạm bắt

- Nhận thức vấn đề bài học

(4)

buộc, tự chọn Thống nhất nội quy học tập và thời gian thực hiện nhiệm vụ ở các trạm. Thời gian để thực hiện các trạm bắt buộc và tự chọn

- Giao phiếu học tập và phiếu theo dõi hoạt động của nhóm

- Nhận phiếu học tập và phiếu theo dõi hoạt động của nhóm.

Hoạt động 3: Thực nhiệm vụ trạm bắt buộc (50 phút)

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Theo dõi quá trình làm việc của học sinh,

hướng dẫn cho HS HS sử dụng các phiếu trợ giúp mà vẫn chưa thực hiện được nhiệm vụ của các trạm đặt ra.

- Thực hiện nhiệm vụ tại trạm Sau đó luân chuyển sang các trạm bắt buộc còn lại. - Thảo luận và hoàn thành các yêu cầu trong phiếu học tập.

Hoạt động 4: Tổ chức báo cáo, trao đổi, đánh giá rút kiến thức cần xây dựng (10 phút)

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Yêu cầu các nhóm cử đại diện lên báo cáo

kết quả cho trạm.

- GV nhận xét và khái quát hóa kiến thức. Rút các khái niệm về hiện tượng tán sắc ánh sáng, ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng. - Yêu cầu HS giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng.

- Các nhóm cử đại diện trình bày kết quả làm được ở các trạm

- Chú ý lắng nghe

- Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng. Hoạt động 5: Thực nhiệm vụ trạm tự chọn (15 phút)

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Yêu cầu HS lựa chọn và thực hiện ít nhất

02 trạm tự chọn về ứng dụng của hiện tượng tán sắc ánh sáng.

- Theo dõi quá trình làm việc của HS, hướng dẫn cho HS HS sử dụng các phiếu trợ giúp mà vẫn chưa thực hiện được nhiệm vụ của các trạm đặt ra.

- Thực hiện nhiệm vụ tại các trạm tự chọn theo thứ tự bất kì.

- Thảo luận và hoàn thành các yêu cầu trong phiếu học tập.

Hoạt động 6: Tởng kết học(5 phút)

HOẠT ĐỢNG CỦA GV HOẠT ĐỢNG CỦA HS - GV nêu mợt số ứng dụng của hiện tượng

tán sắc ánh sáng.

- Giao nhiệm vụ về nhà cho HS

(5)

(6)

V HỆ THỐNG CÁC PHIẾU HỌC TẬP PHIẾU HỌC TẬP

TRẠM 1 TÁN SẮC VỚI ÁNH SÁNG TRẮNG

Cầu vồng là hiện tượng tán sắc ánh sáng thường gặp cuộc sống.

Thế tợng tán sắc ánh sáng?

Thiết kế thí nghiệm để xảy tợng tán sắc ánh sáng? Dụng cụ cần có:

Bè trí thí nghiệm Các bớc tiến hành

Mơ tả hình ảnh quan sát đợc:

PHIÕU HäC TậP

TRạM 2 TáN SắC VớI áNH SáNG ĐƠN S¾C

Dự đốn: Liệu có phải lăng kính nhuộm màu cho ánh sáng?

Tách lấy màu định cho truyền qua lăng kính, kiểm tra ánh sáng có bị đổi màu khơng?

Dơng cÇn cã:

Bè trÝ thí nghiệm Các bớc tiến hành

Hình ảnh quan sát đợc:

(7)

PHIếU HọC TậP

TRạM 3 Tổng hợp áNH SáNG TRắNG

Thế ánh sáng trắng?

Thiết kế thí nghiệm để tổng hợp đợc ánh sáng trắng từ ánh sáng có màu sắc khác nhau?

Dơng cÇn cã:

Bè trÝ thí nghiệm Các bớc tiến hành

Nguyên nhân tợng tán sắc ¸nh s¸ng:

PHIÕU HäC TËP

TRạM 4 sự phụ thuộc chiết suất môi trờng vàocác ánh sáng đơn sắc có màu khác Góc lệch tia sáng (một màu) khúc x

qua lăng kính có góc chiết quang A < 100

đợc xác định công thức: D = A (n -1 )

Sử dụng thí nghiệm trạm để quan sát so sánh góc lệch cá tia sáng màu: đỏ, cam, vàng, lục lam, tràm, tím?

(§iỊn dÊu thÝch hợp vào ô trống <, >, =)

Nhận xét vỊ sù phơ thc cđa chiÕt st thđy tinh (hc môi trờng suốt) vào ánh sánh có màu khác nh nào?

PHIếU HọC TậP

TRạM 5 MàU SắC TRÊN MặT ĐĩA CD

Gii thớch hin tng trờn mặt đĩa CD có màu sắc sặc sỡ? A

D

n

D® Dc Dv Dlu Dla Dtr Dt

(8)

PHIÕU HọC TậP

TRạM 6 Màu sắc rực rỡ kim c¬ng

Viên kim cương

lớn nhất thờ gii Star of Africa Giải thích kim cơng lại có nhiều màu rực rỡ ?

PHIÕU HäC TËP

TR¹M 7 nguyên tắc trộn màu

Khi trn cỏc màu đơn sắc với kết nh nào?

Dơng cÇn cã:

Bè trÝ thÝ nghiƯm C¸c bíc tiÕn hµnh

Màu sắc quan sát đợc:

VI H TH NG C C PHI U H C T PỆ Ố Á Ế Ọ Ậ

Phiếu đáp án Trạm 1

TÁN SẮC VỚI ÁNH SÁNG TRẮNG

(9)

Khi xảy tợng tán sắc ánh sáng?

Hiện tợng tán sắc ánh sáng xảy chiếu ánh sáng trắng qua lăng kính

Thit kế thí nghiệm để xảy tợng tán sắc ánh sáng ?

Tr¹m 1A Tr¹m 1B

Tr¹m 1C Tr¹m 1D

Mơ tả hình ảnh quan sát đợc:

Chùm ánh sáng trắng qua lăng kính khơng bị lệch phía đáy mà cịn bị tách thành nhiều chùm sáng có màu khác nhau, biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

ThÕ tợng tán sắc ánh sáng?

Hiện tợng tán sắc ánh sáng tợng chiếu ánh sáng qua lăng kính bị tách thành dải sáng có nhiều màu.

PHIU ỏp ỏn

TRạM 2 TáN SắC VớI áNH SáNG ĐƠN SắC

D đốn: Liệu có phải lăng kính nhuộm màu cho ánh sáng?

Tách lấy mét màu định cho truyền qua lăng kính, kiểm tra ánh sáng có bị đổi màu khơng?

(10)

Tr¹m 2C Tr¹m 2D

Hình ảnh quan sát đợc: Dải màu sau lăng kính khơng bị đổi màu

PHIếU đáp án

TRạM 3 Tổng hợp áNH SáNG TRắNG

Thế ánh sáng trắng?

ánh sáng trắng tập hợp nhiều ánh sáng có màu khác nhau

Thiết kế thí nghiệm để tổng hợp đợc ánh sỏng trng

to ánh sáng có màu sắc khác nhau?

Trạm 3A Trạm 3B

Trạm 3C

Khi tập hợp dải ánh sáng màu biến thiên liên tục thu đợc chùm ánh sáng trắng

(11)

PHIếU đáp án

TRạM 4 sự phụ thuộc chiết suất mơi trờng vàocác ánh sáng đơn sắc có màu khác

Gãc lƯch cđa mét tia s¸ng (một màu) khúc xạ qua lăng kính có góc chiÕt quang A < 100

đợc xác định công thức: D = A (n -1 )

Sử dụng thí nghiệm trạm để quan sát so sánh

góc lệch cá tia sáng màu: đỏ, cam, vàng, lục lam, tràm, tím?

(Điền dấu thích hợp vào ô trống <, >, =)

NhËn xÐt vỊ sù phơ thc cđa chiÕt st thủy tinh (hoặc môi trờng suốt) vào ¸nh s¸nh cã mµu kh¸c nh thÕ nµo?

Chiết suất mơi trờng suốt có giá trị khác ánh sáng có màu khác nhau, giá trị nhỏ ánh sáng đỏ, lớn ánh sáng tím.

PHIếU ỏp ỏn

TRạM 5 MàU SắC TRÊN MặT ĐĩA CD

Giải thích tợng mặt đĩa CD có màu sắc sặc sỡ?

Đĩa CD mét đĩa trịn làm nhựa, có phủ líp nhơm phản xạ tèt ánh sáng Thông tin ghi đĩa theo đờng xốy trơn èc gọi track, xem nh nhiều vòng tròn đồng tâm nằm sát nhau, cách Khi chiếu ánh sáng vào đĩa CD, tia sáng phản xạ tõ bờ rãnh đĩa gặp Tùy theo phơng nhìn mà ta quan sát đợc quang phổ dải dải sáng chiếu vào đĩa

PHIếU ỏp ỏn

TRạM 8 Màu sắc rực rỡ kim c¬ng

Viên kim cương

lớn nhất thế giới – Star of Africa

Gi¶i thích kim cơng lại có nhiều màu rực rì ? A

D

n

D® < Dc < Dv < Dlu < Dla < Dtr < Dt

(12)

- Bản chất kim cơng cacbon kết tinh Chiết suất kim cơng lớn (n = 2,42). Khi kim cơng khơng khí, góc giới hạn tia sáng tới để xảy phản xại toàn phần nhỏ igh = 240 Ngời ta thờng cắt gọt viên kim cơng thành khối có nhiều mặt.

Khi mét tia sáng chiếu tới bị khúc xạ phản xạ toàn phần nhiều lần mặt trớc ló tới mắt ta, nên ta thấy ánh sáng từ viên kim cơng lóe sáng.

- Mặt khác ánh sáng Mặt Trời tới kim cơng ánh sáng trắng, qua kim cơng ánh sáng bị tán sắc thành nhiều màu, ta thấy kim cơng lấp lánh nhiều màu rực rỡ.

PHIU ỏp ỏn

TRạM 6 nguyên tắc trộn mµu

Khi trộn màu đơn sắc với kết nh nào?

Trộn màu đơn sắc khác ta đợc màu khác

Nguyên tắc trộn màu:

- Mt ngi nhy cảm với ba vùng quang phổ (gần tơng ứng với vùng màu đỏ, xanh cây xanh lam quang phổ), nên phối màu phát xạ thờng cần dùng ba nguồn sáng có màu đỏ, xanh cây, xanh lam gọi màu gốc để tạo cảm giác hầu hết màu sắc.

- Hai tia sáng cờng độ thuộc hai ba màu gốc màu đỏ, xanh cây, xanh lam chồng lên tạo nên màu thứ cấp:

Đỏ + Lục = Vàng Đỏ + Lam = C¸nh sen Lam + Lơc = Hå thđy

(13)

PHIẾU 1

- Hiện tượng tán sắc ánh sáng xảy khi ánh sáng qua lăng kính.

- Phương án thí nghiệm: Chiếu ánh sáng qua lăng kính (lăng kính thủy tinh, lăng kính nước).

PHIẾU 2

(Thí nghiệm tán sắc ánh sáng qua lăng kính thủy tinh)

Để quan sát rõ được dải ánh sáng bị tán sắc nên đặt lăng kính các đèn 5cm, màn cách lăng kính khoảng 80cm

PHIẾU 2

(Thí nghiệm tán sắc ánh sáng qua lăng kính nước)

Để quan sát rõ được dải ánh sáng bị tán sắc nên đặt gương chìm dưới nước, nghiêng so với đáy khay Chiếu ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng từ đèn phát ánh sáng trắng Dùng màn hứng chùm tia phản xạ từ gương, điều chỉnh độ nghiêng của gương hoặc vị trí của đèn để thu dải màu rõ nét.

PHIẾU 2

(Thí nghiệm mơ tượng tán sắc ánh sáng)

Di chuột đến 04 biểu tượng nhỏ ở góc trên bên phải, đọc thông tin ở phần “dụng cụ thí nghiệm” và “trợ giúp”.

PHIẾU 2

(Thí nghiệm tán sắc ánh sáng với bợ lăng kính gắn sẵn)

Xoay lăng kính để thu được dải quang phổ sắc nét, xoay màn quan sát để hứng dải quang phổ

PHIẾU 2

Xoay lăng kính để thu được dải quang phổ sắc nét, xoay màn quan sát để hứng dải quang phổ.

PHIẾU 3

(14)

Trạm 3

PHIẾU 1

- Hiện tượng tán sắc ánh sáng xảy khi ánh sáng qua lăng kính.

- Phương án thí nghiệm: Chiếu ánh sáng qua lăng kính (lăng kính thủy tinh, lăng kính nước).

PHIẾU 2

(Thí nghiệm tán sắc ánh sáng qua lăng kính thủy tinh)

Để quan sát rõ được dải ánh sáng bị tán sắc nên đặt lăng kính các đèn 5cm, màn cách lăng kính khoảng 80cm

PHIẾU 2

(Thí nghiệm tán sắc ánh sáng qua lăng kính nước)

Để quan sát rõ được dải ánh sáng bị tán sắc nên đặt gương chìm dưới nước, nghiêng so với đáy khay Chiếu ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng từ đèn phát ánh sáng trắng Dùng màn hứng chùm tia phản xạ từ gương, điều chỉnh độ nghiêng của gương hoặc vị trí của đèn để thu dải màu rõ nét.

PHIẾU 2

(Thí nghiệm mơ tượng tán sắc ánh sáng)

Di chuột đến 04 biểu tượng nhỏ ở góc trên bên phải, đọc thông tin ở phần “dụng cụ thí nghiệm” và “trợ giúp”.

PHIẾU 2

Xoay lăng kính để thu được dải quang phổ sắc nét, xoay màn quan sát để hứng dải quang phở

PHIẾU 2

Xoay lăng kính để thu được dải quang phổ sắc nét, xoay màn quan sát để hứng dải quang phổ.

PHIẾU 3

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	12,79 MB