Trước khi tìm hiểu về hiện tượng Phản xạ toàn phần, ta sẽ đi khảo sát sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém.. Hoạt động 3: nghiên cứu sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết[r]
(1)1
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN I MỤC TIÊU
1 Kiến thức :
- Thơng qua việc quan sát thí nghiệm, nêu nhận xét tượng phản xạ toàn phần
- Phát biểu tượng phản xạ tồn phần gì?
- Nêu điều kiện để có tượng phản xạ tồn phần Tính igh
- Viết giải thích ý nghĩa đại lượng biểu thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần
- Nêu số ứng dụng tượng phản xạ toàn phần Trình bày cấu tạo tác dụng dẫn sáng sợi quang, cáp quang
2 Kỹ :
- Vận dụng công thức học để giải tập tượng phản xạ toàn phần 3 Thái độ :
- Yêu thích mơn học, tích cực phát biểu xây dựng II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên :
- Các thiết bị hộp quang học: vòng tròn chia độ, khối nhựa bán trụ chùm laze, hộp nhựa đựng nước trà
- Sưu tầm số ứng dụng cáp quang 2 Học sinh :
- Ôn lại định luật phản xạ ánh sáng định luật khúc xạ ánh sáng - Ôn lại khái niệm chiết suất mơi trường
III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1:Kiểm tra cũ(7p)
Hoạt động giáo viên Hoạt động học
sinh
(2)2 sáng bị
a giảm cường độ truyền qua mặt phân cách hai môi trường suốt
b hắt lại môi trường cũ truyền qua mặt phân cách hai môi trường suốt
c gãy khúc truyền qua mặt phân cách hai môi trường suốt
d thay đổi màu sắc truyền qua mặt phân cách hai môi trường suốt
Câu 2: Biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng:
a
1
2 sini n s inr
n
b s inr.n1 sin i n2
c sin s inri n n1 2
d n1.sinin2.s inr
Câu 3: Chiết suất tuyệt đổi môi trường chiết xuất tỉ đối mơi trường so với
a khơng khí
b chân khơng
c nước d
Câu 4: Một tia sáng truyền đến mặt thoáng nước Tia này cho tia phản xạ mặt thoáng tia khúc xạ Người ta vẽ tia sáng quên ghi lại chiều truyền hình vẽ Tia tia tới?
a Tia S1I
b Tia S2I c Tia S3I
(3)3 d Các tia S1I, S2I, S3I
Hoạt động : giới thiệu mới(3p) Bây xét toán sau: Chiếu tia sáng từ nước( n1=4/3) vào khơng khí(n2=1), tính góc khúc xạ trường hợp
a Góc tới i=300 b Góc tới i=600 Giải:
Tại tăng góc tới lên 600 thi ta khơng tính góc khúc xạ hay khơng xuất tia khúc xạ, liệu có tượng xảy hay khơng? Bài học hôm nghiên cứu điều
Chính tượng Phản xạ tồn phần
Ta có:
1
2 sin sinr sinr n sin
n i n i
n
a
sin sin 30 41,8
3
r r
b
sin sin 60 1,155
r (vô lý)
Cá nhân nhận thức vấn đề cần nghiên cứu
Trước tìm hiểu tượng Phản xạ toàn phần, ta khảo sát truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang
(4)4 Hoạt động giáo
viên
Hoạt động học sinh
Nội dung ghi bảng
-Ta tiến hành thí nghiệm 27.1 sgk: chiếu chùm tia sáng song song hẹp( coi tia sáng) từ khối nhựa suốt hình bán trụ vào khơng khí
-Chỉ rõ tia tới, tia khúc xạ tia phản xạ
-Ta tăng góc tới i khảo sát thay đổi góc phản xạ góc khúc xạ
-Yêu cầu học sinh trả lời C1
Yêu cầu học sinh trả lời C2
-Vì mặt cong bán trụ i=0 tia tới truyền theo phương bán kính truyền thẳng
Khi ánh sáng truyền từ mơi trường chiết quang sang thì:
- Ln có tia khúc xạ
I.Sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết quang sang kém: (n1>n2)
1 Thí nghiệm:
Góc tới Chùm tia khúc xạ
Chùm tia phản xạ i nhỏ Lệch xa pháp
tuyến Rất sáng
Rất mờ
tăng i Tia sáng mờ tiến gần mặt phân cách hai môi trường
Sáng dần lên
i=igh Gần sát
măt phân cách Rất mờ
Rất sáng
(5)5 Bổ sung: i=900
thì
r = rgh (góc giới hạn khúc xạ)
-Ta chứng tỏ ánh sáng truyền sang mơi trường chiết quang r > i
- Tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến so với tia tới
- Theo định luật KXAS:
1
1
2 sin sin
s inr sin
n i n r
n i n
Vì n1n2 nên sinrsini r i
(6)6 -Khi i tăng r
tăng
(r > i), r=900 i= igh
Ta có:
0 1.sin gh 2.sin 90
n i n
suy ra:
2
2
1
sinigh n n n n
-Khi ta tăng tiếp góc tới i>igh có tia khúc xạ khơng? Vì sao?
- Cá nhân tiếp thu ghi nhớ
-Khi i>igh
sinisinigh
Áp dụng ĐLKX ánh sáng
1
2
1
2
sinr sin
.sin gh
n i n
n n n
i
n n n
sinr
(vơ lý) Khơng có tia
khúc xạ, toàn tia sáng bị phản xạ mặt phân cách mơi trường Khi ta nói có tượng PXTP xảy
Khi i tăng r tăng (r > i), r=900 i= igh
Ta có: n1.sinigh n2.sin 900 suy ra:
2
2
1
sinigh n n n n
Khi i>igh sinisinigh
Áp dụng ĐLKX ánh sáng
1 1
2 2
sinr n sini n sinigh n n
n n n n
sinr
(vô lý)
(7)7
Hoạt động 4:Tìm hiểu khái niệm tượng phản xạ toàn phần.(15p) - Phản xạ toàn phần
là tượng phản xạ toàn tia sáng tới, xảy mặt phân cách hai mơi trường suốt - Khi có phản xạ tồn phần khơng có tia khúc xạ - Yêu cầu học sinh phân biệt phản xạ toàn phần (PXTP) với phản xạ thường?
Nêu số ví dụ tượng phản xạ toàn phần.( ảo tượng, kim cương sáng lóng lánh…)
- Cá nhân tiếp thu
-PXTP: cường độ tia tới cường độ tia phản xạ
Phản xạ thường: cường độ tia phản xạ bé cường độ tia tới
II Hiện tượng phản xạ toàn phần: 1 Định nghĩa:
Phản xạ toàn phần tượng
(8)8 - Nếu tia sáng từ
khơng khí vào thủy tinh (n1< n2)
Áp dụng định luật KXAS:
2
1 sin sin
i n
r n
Vì n1< n2 nên sin r < sin i => r<i Khi imax= 900
r < 900 có tia khúc xạ
Vậy điều kiện để xảy tượng PXTP gì?
Ví dụ1: vẽ đường truyền tia sáng trường hợp sau:
Ví dụ trang 170 sgk GV hướng dẫn
2
n n
gh
ii
2 Điều kiện để xảy phản xạ toàn phần:
a Ánh sáng truyền từ môi trường tới môi trường chiết quang
n2 n1
b Góc tới lớn góc giới hạn
gh
ii Trong đó: sinigh n
n
(9)9 HS giải:
Đặt n n’ chiết suất nước thủy tinh Trên hình 27.5a ta thấy tia (1) (PXTP), từ ta thu điều gì?
Trên hình 27.5b ta thấy tia (2) truyền sao? (khúc xạ vào thủy tinh)
GV kết luận : tia (2) PXTP không khúc xạ khơng khí
Vì tia (1) PXTP nên: sin sin
1 sin
gh gh
i i i i
i n
Tia (2) khúc xạ vào thủy tinh nên:
.sin '.sin
1
sinr sin sin '
' ' '
'
gh
gh
n i n r
n n
i i
n n n n
r i
Vì tia (1) PXTP nên: sin sin
1 sin
gh gh
i i i i
i n
Tia (2) khúc xạ vào thủy tinh nên: .sin '.sin
1
sinr sin sin '
' ' '
'
gh
gh
n i n r
n n
i i
n n n n
r i
vậy tia (2) PXTP không khúc xạ khơng khí
Hoạt động 5: tìm hiểu ứng dụng tượng phản xạ toàn phần: cáp quang.(5p) -Dùng hình vẽ 27.7 sgk để
mơ tả cấu tạo cáp quang Gồm phần chính:
+Phần lõi suốt có chiết suất lớn (n1)
+Phần vỏ suốt, có chiết suất nhỏ phần lõi
III Ứng dụng tượng PXTP: Cáp quang
1 Cấu tạo: gồm phần chính:
+Phần lõi suốt có chiết suất lớn (n1)
(10)10 (n2)
Ngoài số lớp vỏ bọc nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền độ dai học
-Hiện tượng PXTP xảy đâu?
Cáp quang ứng dụng việc -Truyền thông tin với
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 ngoài, bảo mật tốt
+Khơng có rủi ro cháy -Nội soi y học
-Xảy mặt phân cách lõi vỏ làm cho ánh sáng truyền sợi quang
có chiết suất nhỏ phần lõi (n2)
2 Ứng dụng: (sgk)
Hoạt động 6: Củng cố -dặn dị(4p) Hồn thành phiếu học tập số 2:
Câu 1: Câu không đúng?
a Khi chùm sáng PXTP khơng có chùm sáng khúc xạ
b Khi có PXTP, cường độ ánh sáng phản xạ gần cường độ chùm sáng tới
(11)11 sang mơi trường có chiết suất lớn
d Ta ln có tia khúc xạ tia sáng từ mơi trường có chiết suất lớn sang mơi trường có chiết suất nhỏ
Câu 2: Chọn đáp án sai: ánh sáng từ môi trường chiết suất lớn qua môi trường chiết suất nhỏ
a tăng góc tới i tia phản xạ yếu dần cịn tia khúc xạ sáng dần lên
b góc tới i>igh khơng cịn tia khúc xạ
c góc tới i=igh tia khúc xạ truyền sát mặt phân cách
d góc giới hạn xác định sin nho gh
lon
n i
n
Câu 3: Chọn cụm từ thích hợp điền vào chỗ trống cho hợp nghĩa: “Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy tia sáng truyền theo chiều từ môi trường …sang môi trường …và góc tới phải…góc giới hạn phản xạ tồn phần.”
a chiết quang, chiết quang hơn, lớn
b chiết quang, chiết quang hơn, nhỏ
c chiết quang hơn, chiết quang, lớn
d chiết quang hơn, chiết quang, nhỏ
Câu 4: Một chùm tia sáng hẹp truyền từ mơi trường có chiết suất n1 sang mơi trường
có chiết suất n2,
1
n n , i có giá trị thay đổi Trường hợp sau có tượng
PXTP?
a Chùm tia sáng gần sát mặt phân cách mơi trường b Góc tới thỏa mãn điều kiện sinin1/n2
c Góc tới thỏa mãn điều kiện sinin1/n2. d Khơng có trường hợp xảy
u cầu nhà:
(12)