SKKN SÁNG tạo TRONG PHƯƠNG PHÁP GIẢI bài TOÁN KHÚC xạ ÁNH SÁNG và PHẢN xạ TOÀN PHẦN

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT ĐÔNG SƠN -&& - SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI SÁNG TẠO TRONG PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TỐN KHÚC XẠ ÁNH SÁNG VÀ PHẢN XẠ TỒN PHẦN Tác giả: Mai Xuân Sỹ Tổ: Lý - Tin Trường THPT Đơng Sơn – Thanh hóa Năm học 2020 – 2021 PHẦN I - ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Lí chọn đề tài Theo Nghị Số 29-NQ/TW “Về đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, đại hóa điều kiện kinh tế thị trường’’ Bộ GD&ĐT Kể từ năm học 2016 – 2017 học sinh thi theo hình thức trắc nghiệm gồm 40 câu thời gian 50 phút Vì học sinh cần tư nhanh chóng liên hệ kiến thức để hồn thiện làm Do giáo viên dạy khối 10 11 cần luyện cho học sinh làm trắc nghiệm từ 40% đến 60% phần lại làm tự luận kiểm tra thi khảo sát Mỗi mảng chủ đề học chương trình Vật lý phổ thơng có vai trị quan trọng việc hình thành phát triển tư học sinh.Trong trình giảng dạy, người thầy ln phải đặt mục đích giúp học sinh nắm kiến thức bản, phương pháp, kĩ năng, kĩ xảo, tạo thái độ động học tập đắn để học sinh có khả tiếp cận chiếm lĩnh nội dung kiến thức theo xu phát triển thời đại Mơn Vật lí môn khoa học nghiên cứu vật, tượng xảy hàng ngày, có tính ứng dụng thực tiễn cao, cần vận dụng kiến thức toán học Học sinh phải có thái độ học tập nghiêm túc, có tư sáng tạo vấn đề nảy sinh để tìm hướng giải phù hợp Kinh nghiệm học tập giảng dạy mang lại cho quan niệm cách giải toán khúc xạ ánh sáng phản xạ toàn phần Trên thực tế, tập khúc xạ ánh sáng phản xạ toàn phần chương trình Vật Lí THPT mảng kiến thức quan trọng khó học học sinh Khúc xạ phản xạ toàn phần nảy sinh nhiều tình huống, địi hỏi phải hiểu sâu vấn đề có phương pháp phù hợp, dễ hiểu dễ áp dụng cho học sinh Trong toán liên quan đến khúc xạ ánh sáng phản xạ toàn phần học sinh thường gặp khó khăn việc vẽ ảnh, vẽ đường tia sáng qua quang cụ hạn chế việc sử dụng tốn học để tính tốn khoảng cách ảnh, khoảng cách vật, công thức lưỡng chất Tuy nhiên có phương pháp, kĩ năng, kĩ xảo thành thạo, có mục đích đắn việc giải toán liên quan đến khúc xạ ánh sáng phản xạ toàn phần lại trở nên dễ dàng hấp dẫn Trong đời sống xã hội khúc xạ ánh sáng phản xạ tồn phần có mặt nhiều tượng Vật Lí, nhiều ứng dụng khoa học Nên việc nghiên cứu đê hiểu rõ tượng khúc xạ ánh sáng phản xạ tồn phần cịn giúp học sinh trở nên hứng thú với mơn học khó Từ kiến thức sở định luật khúc xạ, định luật phản xạ, định luật phản xạ toàn phần, cách vẽ ảnh qua mặt lưỡng chất…để giải toán thực tế có nhiều tình mà người dạy phải tìm quy luật loại toán mà ta gọi phương pháp giải toán, cho phù hợp từ giúp học sinh tự hình thành kĩ năng, kĩ xảo Trao đổi kinh nghiệm để học tập, để góp ý cho cách làm điều mà mong muốn viết sáng kiến Tôi tin kinh nghiệm khái qt hóa, giải thích góp ý đầy đủ trở thành tri thức, giúp ta có đủ tin tưởng vào lĩnh vực sâu khoa học Vật lí phương pháp giảng dạy Vật Lí.Từ ý tưởng tơi mạnh dạn phát triển thành sáng kiến kinh nghiệm 1.2 Mục đích nghiên cứu -Trao đổi kinh nghiệm giải toán khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần qua lưỡng chất phẳng -Giới thiệu cách làm việc giải tốn khúc xạ, phản xạ tồn phần với mơi trường không đồng làm hệ -Giúp học sinh hiểu ý nghĩa Định luật khúc xạ ánh sáng, định luật phản xạ toàn phần biết vận dụng linh hoạt toán quang học lớp 11 -Giúp học sinh có thêm hướng cho toán khúc xạ ánh sáng, phản xạ tồn phần (Vật Lí 11), tốn liên quan đến khúc xạ mặt cầu khúc xạ Thấu kính …( Vật lí 11); Tán sắc giao thoa ánh sáng (Vật lí 12) -Nội dung mục đích sáng kiến này, viết cách giải tập phần lưỡng chất phẳng, từ tơi mở rộng mảng kiến thức khác có liên quan 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.3.1 Về kiến thức phần khúc xạ phản xạ toàn phần 1.3.2 Về học sinh Tập thể học sinh lớp 11A2 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Nghiên cứu tài liệu lí thuyết sách tham khảo tài liệu mạng từ phân tích tổng hợp kiến thức phân loại hệ thống hố kiến thức từ cho học sinh làm câu trắc nghiệm trước nhằm phát triển tư nhanh sau cho làm tập tự luận mức độ vận dụng tăng dần nhằm phát triển tư logic - Phương pháp điều tra: Khảo sát học sinh lớp 11 để nắm khả tư lĩnh hội kiến thức học sinh kĩ giải tập có liên quan đến khúc xạ phản xạ tồn phần - Phương pháp thực nghiệm khoa học: Chủ động tác động lên học sinh để hướng phát triển theo mục tiêu dự kiến - Phương pháp phân tích tổng kết kinh nghiệm: Nghiên cứu xem xét lại thành thực tiễn khứ để rút kết luận bổ ích cho thực tiễn - Phương pháp thống kê xử lí số liệu: Sử dụng xác suất thống kê để xử lí số liệu thu thập PHẦN II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Cơ sở lí luận phương pháp giải tốn khúc xạ ánh sáng phản xạ tồn phần Hệ thống tập có liên quan đến khúc xạ ánh sáng phản xạ toàn phần Sách giáo khoa sách Bài tập vật lý lớp 11 đầy đủ, nhiên học sinh thường gặp khó khăn kiến thức tốn học có nhiều hạn chế.Vì giáo viên cần kiểm tra trang bị lại cho học sinh số kiến thức toán học bản, đặc biệt công thức lượng giác 1.1 Kiến thức tốn học -Sử dụng định lí hàm sin cosin tam giác: +Định lí hàm sin : +Định lí hàm cơsin: a2 = b2 + c2 – 2.bc.cosA A c b a B +Các công thức tam giác vuông: C A c a2 = b2 + c2 ; B a b C Giá trị hàm số lượng giác với góc đặc biệt Hàm\Gó c sin cos tan 300 450 600 900 1200 || 1.2 Kiến thức vật lí 1.2.1 Khúc xạ ánh sáng a Kiến thức tượng khúc xạ -Hiện tượng khúc xạ ánh sáng tượng tia sáng chiếu xiên góc đến mặt phân cách hai mơi trường suốt có chiết suất khác bị đổi phương b Kiến thức định luật khúc xạ ánh sáng -Tia khúc xạ nằm mặt phẳng chứa tia tới pháp tuyến, bên pháp tuyến so với tia tới -góc khúc xạ r góc tới i liên hệ: sini = n.sinr n1sini = n2sinr Với i góc tia tới pháp tuyến, r góc tia khúc xạ pháp tuyến, n chiết suất môi trường chứa tia tới, n2 chiết suất môi trường chứa tia khúc xạ c Kiến thức cách vẽ ảnh qua lưỡng chất -Ảnh vật giao hai tia khúc xạ( hai tia ló) -Nếu phần giao nét liền ảnh ảnh thật, phần giao nét đứt ảnh ảnh ảo -Khi vẽ ảnh sủ dụng tia đặc biệt tia bất kì: +Tia vng góc với mặt phân cách truyền thẳng +Tia đến mặt phân cách bị gãy khúc 1.2.2 Phản xạ toàn phần a Kiến thức phản xạ toàn phần Phản xạ toàn phần tượng phản xạ toàn tia sáng tới, xảy mặt phân cách hai môi trường suốt b Kiến thức điều kiện để có phản xạ tồn phần - ánh sáng truyền từ môi trường tới môi trường chiết quang n1 < n2 - góc tới lớn góc giới hạn i ≥ igh Thực trạng học sinh trước thực đề tài Các tốn khúc xạ Phản xạ tồn phần nói chung, tốn lưỡng chất phẳng nói riêng dạng tốn khó học sinh lớp 11 cịn liên quan đến nhiều kiến thức học tốn học, Vật Lí cấp THCS.Thực tế kinh nghiệm giảng dạy, cá nhân nguời viết nhận thấy việc sử dụng phương pháp trình bày hiệu Nếu học sinh tiếp cận phương pháp tin học sinh có thêm chìa khố để giải toán liên quan đến khúc xạ ánh sáng qua lưỡng chất phẳng Trong giới hạn đề tài người viết khai thác phương pháp giải toán khúc xạ ánh sáng áp dụng cho lưỡng chất phẳng Phản xạ toàn phần mở rộng phạm vi cho phần có liên quan Vật Lí 12 Phần lớn học sinh khơng nhớ biểu thức Định lí hàm số sin , hàm cosin,cơng thức tính sin, cosin, tan, cotan tam giác vng, định lí Pitago, không xác định giá trị hàm số lượng giác ứng với góc đặc biệt (300, 450, 600, 900, 1200,…) Trên 50% học sinh chưa có động học tập đắn Bảng kết khảo sát đầu tháng 1: (Thực trạng kết qủa khảo sát phần khúc xạ ánh sáng Phản xạ toàn phần lý 11 năm trước 2019 – 2020 trước áp dụng phương pháp) Lớp Sĩ số 11A1 11A2 44 40 điểm SL Tỷ lệ 30 68,2% 25 62,5% điểm - 10 SL Tỷ lệ 9,1% 7,5% điểm SL Tỷ lệ 10 22,7% 12 30% Biện pháp thực nội dung - Trang bị cho học sinh kiến thức toán học bản: hàm số lượng giác sin, cosin, tan , cotan, giá trị hàm số lượng giác đặc biệt, định lí hàm số cosin, hàm sin; Các hệ thức tam giác vuông - Giáo viên khai thác triệt để toán SGK SBT cách giao tập nhà cho học sinh tự nghiên cứu tìm phương pháp giải - Trong tập, giáo viên hướng dẫn học sinh trình bày lời giải nhiều học sinh học sinh kẻ sẵn số bảng giá trị hàm số lượng giác để tìm kết nhanh tham gia giải 4.Thực nội dung: 4.1 câu hỏi mức độ nhận biết Trong câu hỏi với mục đích để học sinh nhớ kiến thức lý thuyết công thức học 4.1.1 Câu hỏi khúc xạ Câu Theo định luật khúc xạ A tia khúc xạ tia tới nằm mặt phẳng B góc khúc xạ khác C góc tới tăng lần góc khúc xạ tăng nhiêu lần D góc tới ln ln lớn góc khúc xạ Câu Trong tượng khúc xạ A góc khúc xạ lớn hơn, nhỏ góc tới B góc khúc xạ lớn góc tới C góc khúc xạ khơng thể D góc khúc xạ nhỏ góc tới Câu Nếu tăng góc tới lên hai lần góc khúc xạ A tăng hai lần B tăng hai lần C tăng hai lần D chưa đủ điều kiện để kết luận Câu Tốc độ ánh sáng khơng khí v 1, nước v2 Một tia sáng chiếu từ nước ngồi khơng khí với góc tới i, có góc khúc xạ r Kết luận đúng? A v1 > v2; i > r B v1 > v2; i < r C v1 < v2; i > r D v1 < v2; i < r Câu Công thức định luật khúc xạ sin i A sin r = n21 sin i B sin r = n12 C = n21 D = n12 4.1.2 Câu hỏi phản xạ toàn phần Câu Khi ánh sáng truyền từ mơi trường chiết suất lớn sang mơi trường có chiết suất nhỏ A khơng thể có tượng phản xạ tồn phần B xảy tượng phản xạ toàn phần C tượng phản xạ tồn phần xảy góc tới lớn D ln ln xảy tượng phản xạ tồn phần Câu Phát biểu sau không đúng? A Khi có phản xạ tồn phần tồn ánh sáng phản xạ trở lại môi trường ban đầu chứa chùm tia sáng tới B Phản xạ toàn phần xảy ánh sáng từ môi trường chiết quang sang môi trường C Phản xạ tồn phần xảy góc tới lớn góc giới hạn phản xạ tồn phần igh D Góc giới hạn phản xạ tồn phần xác định tỉ số chiết suất môi trường chiết quang với môi trường chiết quang Câu Lăng kính phản xạ tồn phần khối lăng trụ thủy tinh có tiết diện thẳng A tam giác vng cân B hình vng C tam giác D tam giác Câu Hiện tượng phản xạ tồn phần xảy với hai điều kiện A Ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ góc tới khơng nhỏ góc giới hạn phản xạ toàn phần B Ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất nhỏ sang môi trường chiết suất lớn góc tới khơng nhỏ góc giới hạn phản xạ tồn phần C Ánh sáng truyền từ mơi trường chiết suất nhỏ sang môi trường chiết suất lớn góc tới khơng lớn góc giới hạn phản xạ tồn phần Câu Cơng thức tính góc giới hạn phản xạ tồn phần là(ánh sáng truyền từ mơi trường n1 lớn sang môi trường n2 nhỏ) A sinigh = B sinigh = C sinigh = n2 – n1 – n2 D sinigh = n1 Những câu hỏi trắc nghiệm mang tính chất kiểm tra kĩ nhớ nhanh kiến thức đơn giản lý thuyết học, từ em học sinh biết để sử lý câu hỏi mức độ thông hiểu 4.2 câu hỏi mức độ thông hiểu Trong câu hỏi với mục đích để học sinh biết dùng thay số vào công thức học mức độ đơn giản 4.2.1 Câu hỏi khúc xạ Câu Một tia sáng đơn sắc chiếu từ khơng khí vào mặt thủy tinh góc tới 60 góc khúc xạ thủy tinh 350, chiết suất thủy tinh HD: áp dụng công thức định luật khúc xạ = n2 /n1 => n2 = 1,51 Câu Một tia sáng truyền từ mơi trường A vào mơi trường B góc tới góc khúc xạ 80 Tính vận tốc ánh sáng môi trường A Biết vận tốc ánh sáng môi trường B 2.105 km/s HD Áp dung cơng thức khúc xạ cho góc i < 100 => v1 = 2,25.105 km/s = Câu Chiếu ánh sáng từ khơng khí vào nước có chiết suất n = 300 góc tới i (lấy trịn) HD Áp dung cơng thức khúc xạ = Nếu góc khúc xạ r => i = 420 = = Câu Chiếu ánh sáng từ khơng khí vào thủy tinh có chiết suất n = 1,5 Nếu góc tới i = 60 góc khúc xạ r HD Áp dung công thức khúc xạ cho góc i < 10 = = => r = 40 Câu Một tia sáng truyền từ môi trường A vào mơi trường B góc tới góc khúc xạ 80 Tính góc khúc xạ góc tới 600 HD Áp dung cơng thức khúc xạ cho góc i < 100 = Áp dung cơng thức khúc xạ cho góc i > 100 4.2.2 Câu hỏi phản xạ toàn phần = Câu Khi ánh sáng từ nước có chiết suất n = phản xạ toàn phần HD n2 1    n1 n 4 sinigh = = 0,75 = sin48,590 => = = 9/8 => r = 50,200 sang khơng khí góc giới hạn igh = 48035’ Câu Tia sáng từ thuỷ tinh n1 = 1,5 đến mặt phân cách với nước n2 = góc tới i để khơng có tia khúc xạ nước HD n2   n1 1,5 4,5 = sin62,730 => sinigh = Điều kiện i ≥ 62044’ Câu Chiếu tia sáng từ môi trường chiết suất n = vào mơi trường chiết suất n2 Phản xạ tồn phần xảy góc tới i lớn 600 Giá trị n2 n2 n1 3 = 1,5 => n2  1,5 HD sinigh   n2  n1.sinigh = Câu Một người nhìn sỏi đáy bể nước thấy ảnh dường cách mặt nước khoảng 1,35 m, chiết suất nước n = HD h'  h n  h = n.h’ = 1,35 = 1,8 (m) => Độ sâu bể h = 1,8 m Câu Góc giới hạn phản xạ toàn phần tia sáng từ thủy tinh vào nước 60 0, chiết suất nước n’ = n' sinigh = n  n = Chiết suất thủy tinh n'  sinigh sin600 HD = 1,54 => n = 1,54 Trong 10 câu hỏi dạng tự luận mặt kiến thức nằm mức độ thông hiểu( học sinh áp dụng công thức học thay số) bước làm nên có phần đơn giản Nên gần 100% học sinh làm tốt 4.3 câu hỏi mức độ vận dụng Các câu hỏi mức độ gồm hai loại, mức độ vận dụng thấp cao Do đố yêu cầu giáo viện cần đưa tập mức độ phù hợp với đối tượng học sinh 4.3.1 câu hỏi khúc xạ * Kiến thức lý thuyết cần nắm Loại tốn 1: Khúc xạ với góc tới lớn ( i > 100) PHƯƠNG PHÁP: B1: Vẽ hình tượng khúc xạ ánh sáng M r A i A I B r D’ h D J vuông B2: Sử dụngC tam K giác +Tam giác ABI (gọi tam giác tới) (1) 10 I B i C +Tam giác KIJ (gọi tam giác khúc xạ) (2) B3: Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng để tìm i biết r tìm r biết góc tới i n1sini = n2 sinr B4: từ (1) (2) giải nghiệm * Bài tập vận dụng Bài tập 1(mức độ vận dụng thấp): Tia sáng từ nước có chiết suất n = sang thủy tinh có chiết suất n2 = 1,5 Tính góc khúc xạ góc lệch D tạo tia khúc xạ tia tới, biết góc tới i = 300 sin i n2 n1  HD: Ta có: sin r n1  sinr = n2 sini = 8/9 Sin300 = sin26,40 r = 26,40; D = i – r = 3,60 Bài tập 2(mức độ vận dụng thấp): Tia sáng truyền khơng khí tới gặp mặt thống chất lỏng có chiết suất n = góc với Tính góc tới Ta hai tia phản xạ khúc xạ vuông sin i  HD: Ta có: sin r = n; i’ + r = i + r =  sinr = sin(- i) = cosi sin i sin i    sin r = cos i = tani = n = tan  i = Bài tập 3(mức độ vận dụng cao): Một máng nước sâu 30 cm rộng 40 cm có hai thành bên thẳng đứng Lúc máng cạn nước bóng râm thành A kéo dài tới chân thành B đối diện Người ta đổ nước vào máng đến độ cao h bóng thành A ngắn bớt cm so với trước Biết chiết suất nước n = Tính h HD: Ta có: CI ' CB 40    tani = AA' AC 30 = tan530 sin i  i = 53 ; sin r = n sin i  sinr = n = 0,6 = sin370 I'B  r = 370; tani = h ; I ' B  DB I ' B   h h tanr = tan i I'B 16 I'B   tan r I ' B  =  I’B = 16 (cm); h = tan i = 12 (cm) Bài tập 4(mức độ vận dụng cao): Một bể đựng nước có đáy nằm ngang Một cột cắm thẳng đứng bể.Cho chiết suất nước n = 4/3 11 Phần gậy nhô lên mặt nước cao 0,5m Ánh sáng Mặt Trời chiếu xuống hồ theo phương hợp với pháp tuyến góc 600.Gậy dài 1,2m.Tính chiều dài bóng gậy in đáy bể? Phần cột nhơ lên mặt nước cao 0,6m, bóng cột mặt nước BI = 0,8m, bóng cột đáy bể CJ = 1,7m Tính chiều sâu bể nước? Hướng dẫn lời giải: 1.Phương pháp giải: (Sử dụng hai tam giác vuông định luật khúc xạ) A Bóng gậy đáy bể đoạn CJ = CK + KJ i n1 I mà CK = BI n2 B -Xét tam giác vuôngABI tan A = tani = r BI = CK = AB.tani = AB.tan600 (1) h -Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: n1sini = n2 sinr góc r = 40,50 J C K -Tam giác vuông KIJ KJ = KI.tanr = BC.tan 40,5 (2) Bóng gậy đáy bể là: CJ = AB.tan600 + BC.tan40,50 = 0,5 + 0,7.0,854 = 1,46m 2.(Sử dụng hai tam giác vuông định luật khúc xạ) A Bài cho AB = 0,6m, CJ = 1,7m, BI = 0,8m.Tìm KI? i n1 I -Xét tam giác vuôngABI tanA = tani = n2 B tani = i = 53,130 r -Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: n1sini = n2 sinr h góc r = 36,87 -Xét tam giác vuông KIJ KJ = KI.tanr = h.tan 36,870 J C K -Theo bóng gậy đáy bể là: CJ = CK + KJ = BI + KJ = 0,8 + h.0,75 = 1,7 h = 1,2m Yêu cầu học sing cần đạt được: + Biết cách vẽ hình bóng gậy mặt nước bóng gậy đáy bể + Biết sử dụng tam giác vuông để biểu diễn tani, tanr + Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng để tìm r biết I ngược lại + Tìm u cầu (Bóng đáy bể độ sâu bể) Loại toán 2: Khúc xạ với góc tới nhỏ i < 100( nhìn theo phương gần M thẳng đứng) r PHƯƠNG PHÁP H B I B1: Vẽ hình tượng khúc xạ: i S’ B2: Sử dụng tam giác vuông +Tam giác ABI (gọi tam giác tới) (1) +Tam giác KIJ (gọi tam giác khúc xạ) (2) S C B3: Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng để tìm i biết r tìm r biết góc tới i n1sini = n2 sinr, góc nhỏ nên sinitani, sinr tanr n1tani = n2 tanrn1= n2= B4: Từ giải nghiệm Chú ý: Nếu gọi HS = d, HS’ = d’ ảnh tạo theo sơ đồ sau AB nvật d (LCP)ncịn lạiA’B’ d’ -Áp dụng cơng thức lưỡng chất phẳng: 12 Bài tập 5(mức độ vận dụng cao): Một người nhìn xuống đáy dịng suối thấy hịn sỏi cách mặt nước 0,5m Hỏi độ sâu thực dòng suối bao nhiêu? 1.Nếu người nhìn hịn sỏi góc 700 so với pháp tuyến mặt nước Biết chiết suất n = 4/3 2.Nếu người nhìn theo vng góc với mặt nước? *Khó khăn với học sinh:Khi góc tới nhỏ học sinh thấy khó khăn việc sử dụng định luật khúc xạ ánh sáng M r (n2) *Hướng dẫn lời giải (nguyên tắc: Sử dụng hai tam H B I giác vuông định luật khúc xạ) (n1) i +Tam giác vuông ABI (1) S’ +Tam giác vuông KIJ (2) -Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:n1sini = n2 sinr S C 1.Với góc tới r = 700 sini = sin700i = 44,810 Từ (1) (2) HS = 1,383m 2.Với góc nhỏ nên sinitani, sinr tanr n1sini = n2 sinr n1tani = n2 tanrn1= n2= = 0,67m Cách 2: Sơ đồ tạo ảnh: Với d’ = 0,5m, n1 = 4/3, n2 = Áp dụng công thức lưỡng chất phẳng ta có: = 0,67m 4.3.2 câu hỏi phản xạ phần n2 n1toàn (LCP) S * Kiến thức lý thuyết cần nắm S’ d’ d + Phản xạ toàn phần tượng phản xạ toàn ánh sáng tới, xảy mặt phân cách hai môi trường suốt + Điều kiện để có phản xạ tồn phần: -Ánh sáng phải truyền từ môi trường chiết quang sang mơi trường chiết quang (n2< n1); -Góc tới i ≥ igh n2 + Góc giới hạn phản xạ toàn phần: sinigh = n1 ; với n2 < n1 * Phương pháp giải: Để tìm đại lượng có liên quan đến tượng phản xạ tồn phần ta viết biểu thức liên quan đến đại lượng biết đại lượng cần tìm suy tính đại lượng cần tìm * Bài tập vận dụng Bài tập 1(mức độ vận dụng thấp): Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần ánh sáng truyền từ thủy tinh sang khơng khí, từ nước sang khơng khí từ thủy tinh sang nước Biết chiết suất thủy tinh 1,5; nước HD: + tia sáng truyền từ thủy tinh sang kk n2 Ta có sinigh = n1 = 2/3 = sin420 igh = 420 + tia sáng truyền từ nước sang kk 13 n2 Ta có sinigh = n1 = 3/4 = sin48,50 igh = 48,50 + tia sáng truyền từ thủy tinh sang nước n2 Ta có sinigh = n1 = 8/9 = sin630 igh = 630 Bài tập 2(mức độ vận dụng thấp): Thả mặt nước đĩa nhẹ, chắn sáng, hình trịn Mắt người quan sát đặt mặt nước không thấy vật sáng đáy chậu bán kính đĩa khơng nhỏ 20 cm Tính chiều sâu lớp nước chậu Biết vật tâm đĩa nằm đường thẳng đứng chiết suất nước n = HD: Ta có: sinigh = n = R R  h  h = R n  = 17,64 cm Bài tập 3(mức độ vận dụng cao): Một thủy tinh mỏng, suốt, chiết suất n1 = 1,5; có tiết diện hình chử nhật ABCD (AB lớn so với AD), mặt đáy AB tiếp xúc với chất lỏng có chiết suất n2 = Chiếu tia sáng SI nằm mặt phẳng ABCD tới mặt AD cho tia tới nằm phía pháp tuyến điểm tới tia khúc xạ thủy tinh gặp đáy AB điểm K Tính giá trị lớn góc tới i để có phản xạ tồn phần K n2 HD: Để có phản xạ tồn phần K thì:sini  sinigh = n1 = =2 /3 = sin70,50  i1  70,50  r  900 – 70,50 = 19,50 sini  n1 cosr = = cos19,50/1,5 = sin390 i  390 Bài tập 4(mức độ vận dụng cao): Một miếng gỗ mỏng, hình trịn bán kính cm Ở tâm O cắm thẳng góc đinh OA Thả miếng gỗ chậu nước có chiết suất n = cho đầu A quay xuống đáy chậu a) Cho OA = cm Mắt đặt khơng khí thấy đầu A cách mặt nước ? b) Tìm chiều dài lớn OA để mắt khơng nhìn thấy đầu A đinh HD: a) Mắt đặt khơng khí thấy ảnh A’ A OI OI Ta có: tani = OA ; tanr = OA ' Với i r nhỏ tani  sini; tanr  sinr OA tan i OA ' sin i   t anr = OA  s inr = n  OA’ = n 1,33 = 4,5 (cm) b) Khi i  igh khơng thấy đầu A đinh 14 1 sinigh = n = 1,33 = sin48,60 igh = 48,60; OI OI  tan igh tan 48, 60 OA tanigh =  OA = = 3,5 (cm) Trên tập mức độ vận dung 4, yêu cầu học sinh phải có kiến thức tổng hợp khơng vật lý mà cịn kiến thức tốn học Đặc biệt tốn lên đến 2,3 chí lên đến bước làm kết BÀI TẬP TỰ GIẢI Bài tập 1: Một thước dài 1m có 100 độ chia nhúng thẳng đứng vào bể nước, vạch 100 nước vạch ngồi khơng khí Một người nhìn theo phương gần vng góc với mặt nước Người thấy đồng thời ảnh thước 1.Giải thích tượng? 2.Người quan sát thấy ảnh số 100 trùng với ảnh vạch số Tính chiều dài phần thước ngập nước? 3.Ấn thước cho vạch số 100 chạm đáy bể thấy ảnh vạch 100 nằm cách ảnh vạch số 19 độ chia Xác định độ sâu bể nước (n = 4/3)? ĐS: a 52cm; b 68cm Bài tập 2: Mắt người A cách mặt nước 30cm, bể nước sâu 20cm, chiết suất n = 4/3 1.Mắt cá B cách mặt nước 15cm.Hỏi người nhìn cá, cá nhìn người cách mắt bao nhiêu? 2.Hỏi mắt người phải đâu để AB = A’B’.Biết cá vấn vị trí cũ? Đ/s: 41,25cm, Bài tập 3: Người thợ lặn đứng đáy bể ngang sâu 3m cách tường thẳng đứng đoạn 3m Mắt người cao 1,5m so với đáy bể C’ 1.NGười nhìn thấy phần tường ngồi khơng khí cao nửa phần tường nước Tìm chiều cao thực tường? C B 2.Người di chuyển để nhìn thấy đỉnh C tường theo tia I làm với mặt pháp tuyến góc 600 mắt cao 1,5m Người A thấy tường cao bao nhiêu? 3.Người dùng đèn pin chiếu tia sáng hợp với đường nằm C D ngang góc 400.Vệt sáng nằm đâu? Cho n = 4/3 Đ/s: BC = 0,53m, BC’ = 0,82m, BD = 1,02m ( phản xạ toàn phần) 4.Kết đạt 15 Bảng kết khảo sát cuối tháng 2: (Thực trạng kết qủa khảo sát phần khúc xạ ánh sáng phản xạ toàn phần sau áp dụng phương pháp giải mức độ loại toán) Lớp Sĩ số 11A2 43 điểm SL Tỷ lệ 25 58,2% điểm - 10 SL Tỷ lệ 13 30,2% điểm SL Tỷ lệ 11,6% PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 1.Những đánh giá sáng kiến kinh nghiệm Giá trị sáng kiến theo tơi thể chỗ tìm phương pháp hiệu việc giải vấn đề dụng cụ khúc xạ ánh sáng tốn nâng cao quang hệ đặt mơi trường khơng đồng Thực chất tốn tơi nêu không sáng kiến theo hướng làm đơn giản hóa việc giải tốn cách thức tơi trình bày, cơng thức gần gũi thân thiện dễ nhớ dễ áp dụng, tránh cơng thức cách giải khó nhớ hay nhầm lẫn.Tạo nên hứng thú cho học sinh học tập mơn Vật Lí 2.Khuyến nghị lời kết Đi tìm cách thức khơng phải điều đơn giản Ban đầu suy nghĩ không tìm phương án chung cho tốn khúc xạ qua LCP, tượng diễn không đặt môi trường mà hai mơi trường khác sao?Thấu kính mặt cầu khúc xạ vây?Tôi giải mâu thuẫn bạn đọc thấy, toán đơn giản dùng tam giác vuông biểu diễn tani, tanr lần định luật khúc xạ Còn tốn LCP, thấu kính, mặt cầu khúc xạ mà đặt hai mơi trường khơng đồng chèn thêm lớp chất lỏng mỏng cho, thấu kính, đưa mơi trường đồng Với thủ thuật nhỏ nhận thấy cách xử lí đơn giản dễ hiểu Hiện cịn nhiều vấn đề đáng quan tâm khác khuôn khổ loại đề tài này: toán lưỡng cầu khúc xạ quy ước dấu cho thuận tiện…Tôi cần tiếp tục học hỏi trao dồi tri thức.Mong nhận góp ý chia se kinh nghiệm kĩ năng, phương pháp để hi vọng đào tạo học sinh ưu tú người sáng tạo tương lai Đông sơn, Ngày tháng 02 năm 2021 Người viết 16 Mai Xuân Sỹ MỤC LỤC PHẦN PHẦN Các mục 4 PHẦN Nội dung mục Trang Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 3 Cơ sở lí luận phương pháp giải Thực trạng học sin trước áp dụng “Giải tốn khúc xạ phản xạ tồn phần ánh sáng” Biện pháp thực Thực nội dung Những đánh giá Kiến nghị lời kết 17 7,8,9,10,11,12,13,14, 15,16 17 17 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc BẢN CAM KẾT I.TÁC GIẢ: Họ tên: Mai Xuân Sỹ Ngày, tháng, năm sinh: 19 – 06 - 1979 Đơn vị: Trường THPT Đông sơn Điện thoại: 0983448637 E – mail: Symx.thptdongson2@thanhhoa.edu.vn II SẢN PHẨM: Tên sản phẩm: SÁNG TẠO TRONG PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TỐN KHÚC XẠ ÁNH SÁNG VÀ PHẢN XẠ TỒN PHẦN III.CAM KẾT: Tôi xin cam kết sáng kiến kinh nghiệm sản phẩm cá nhân Nếu có xảy tranh chấp quyền sở hữu phần hay toàn sản phẩm sáng kiến kinh nghiệm, tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trước lãnh đạo đơn vị, lãnh đạo Sở GD & ĐT tính trung thực Cam kết Thanh hóa, ngày tháng 02 năm 2021 Người cam kết Mai Xuân Sỹ 18 ... thập PHẦN II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Cơ sở lí luận phương pháp giải tốn khúc xạ ánh sáng phản xạ toàn phần Hệ thống tập có liên quan đến khúc xạ ánh sáng phản xạ toàn phần Sách giáo khoa sách Bài tập... tư sáng tạo vấn đề nảy sinh để tìm hướng giải phù hợp Kinh nghiệm học tập giảng dạy mang lại cho quan niệm cách giải toán khúc xạ ánh sáng phản xạ toàn phần Trên thực tế, tập khúc xạ ánh sáng phản. .. phẩm: SÁNG TẠO TRONG PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN KHÚC XẠ ÁNH SÁNG VÀ PHẢN XẠ TỒN PHẦN III.CAM KẾT: Tơi xin cam kết sáng kiến kinh nghiệm sản phẩm cá nhân tơi Nếu có xảy tranh chấp quyền sở hữu phần