Giáo án 1.
Tiết 42. Bài 24: Tán sắc ánh sáng I. Mục tiêu
1. Về kiến thức:
- Mô tả được hiện tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính.
- Phát biểu được thế nào là hiện tương tán sắc ánh sáng, ánh sáng trắng, quang phổ ánh sáng trắng, ánh sáng đơn sắc
- Giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng.
2. Về kĩ năng:
- Vận dụng được kiến thức tán sắc ánh sáng để giải thích một hiên tượng tán sắc ánh sáng trong tự nhiên.
- Vận dụng được kiến thức tán sắc ánh sáng để giải một số bài tập đơn giản về tán sắc ánh sáng.
3. Về thái độ:
- Học sinh học tập tích cực, chủ động, có niềm tin vào tri thức vật lý.
- Có thái độ khách quan, có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận chính xác và có tinh thần hợp tác, đoàn kết để xây dựng bài học.
II. Chuẩn bị 1. Giáo viên:
- Bộ thí nghiệm về tán sắc ánh sáng qua lăng kính. - Một sức hình ảnh chụp hiện tượng cầu vồng.
2. Học sinh:
- Ôn lại kiến thức đã học về lăng kính và định luật khúc xạ.
III. Nội dung bài học
I. Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Niu-tơn (1672)
Chiếu một chùm sáng song song, hẹp của ánh sáng Mặt Trời qua một lăng kính ta thấy chùm sáng không những bị lệch về phía đáy của lăng kính mà còn bị tách thành một dải màu liên tục từ đỏ đến tím.
Dải sáng màu liên tục từ đỏ đến tím gọi là quang phổ của ánh sáng Mặt Trời. Ánh sáng Mặt Trời là ánh sáng trắng.
Hiện tượng chùm ánh sáng trắng qua lăng kính bị tách ra thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng.
II. Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn
Chùm ánh sáng vàng, tách ra từ quang phổ Mặt Trời nhờ lăng kính P, sau khi đi qua lăng kính P’, chỉ bị lệch mà không bị đổi màu.
khi truyền qua lăng kính.
III. Giải thích hiện tượng tán sắc
+ Ánh sáng trắng không phải là ánh sáng đơn sắc mà là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.
+ Chiết suất của thủy tinh đối với các ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau thì khác nhau. Chiết suất có giá trị nhỏ nhất đối với ánh sáng đỏ, và tăng dần khi chuyển sang màu da cam, màu vàng, … và có giá trị lớn nhất đối với ánh sáng tím.
Vì góc lệch của một tia sáng khúc xạ qua lăng kính tăng theo chiết suất, nên các chùm tia sáng có màu khác nhau trong chùm ánh sáng tới bị lăng kính làm lệch những góc khác nhau, do đó khi ló ra khỏi lăng kính, chúng không trùng nhau nữa
Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tích một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc.
IV. Ứng dụng của hiện tượng tán sắc
Giải thích được một số hiện tượng tự nhiên, ví dụ: cầu vồng bảy sắc.
Ứng dụng trong máy quang phổ lăng kính để phân tích một chùm sáng đa sắc thành các thành phần đơn sắc.
IV. Tiến trình lên lớp 1. Ổn định lớp
Hoạt động 1 : Giới thiệu chương V, đặt vấn đề vào bài
- GV giới thiệu qua về nội dung chương V : Sóng ánh sáng - Đặt vấn đề :
GV: Các em hãy nhớ lại và mô tả hiện tượng cầu vồng mà các em đã từng thấy.
HS: Mô tả theo trí nhớ, tưởng tượng và diễn đạt bằng ngôn ngữ thông thường của mình.
GV: Các em đã từng nhìn thấy cầu vồng: một dãi sáng có màu sắc rất đẹp vắt ngang chân trời, màu sắc thiên nhiên và sự phối hợp giữa chúng thật là tuyệt vời. Ngày xưa người ta cho rằng khi có cầu vồng xuất hiện là điềm báo có điều may mắn sắp đến. Chúng ta có tin vào điều đó hay không? Bản chất vật lý của hiện tượng cầu vồng là gì? Con người có thể tạo ra màu sắc rực rỡ của cầu vồng được không?
Bài học hôm nay ta sẽ giải quyết các câu hỏi đó và nhiều điều lý thú khác.
Hoạt động 2: Tìm hiểu thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Niu-tơn (1672)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
GV cho HS quan sát một số bức ảnh chụp hiện tượng cầu vồng.
H1: Hiện tượng cầu vồng các em quan sát được trong tự nhiên xuất hiện lúc nào và thời gian nào?
GV trình bày thí nghiệm lịch sử của Niu-tơn.
H2: Hãy thiết kế phương án thí
HS quan sát
HS trả lời: Cầu vồng xuất hiện vào ban ngày lúc có ánh sáng Mặt trời, và nó chỉ xuất hiện sau cơn mưa, bên thác nước… tức là lúc trong không khí có hơi nước.
HS tiếp thu
nghiệm mô tả thí nghiệm lịch sử của Niu-tơn, trong phòng học?
GV biểu diễn thí nghiệm để HS quan sát thí nghiệm thực.
H3: Chùm sáng ló ra khỏi lăng kính có đặc điểm gì về màu sắc?
H4: Em hãy liệt kê các màu sắc của chùm sáng ló ra khỏi lăng kính mà em quan sát được? Ta có thể phân biệt được ranh giới giữa các màu không?
H5: Chùm tia sáng ló ra khỏi lăng kính có đặc điểm gì về góc lệch so với tia tới? Góc lệch giữa các màu sắc như thế nào?
GV hướng dẫn HS đi đến hai khái niệm mới: khái niệm quang phổ ánh sáng trắng và khái niệm tán sắc ánh sáng.
H6: Có phải thủy tinh đã làm thay đổi màu sắc của ánh sáng hay không?
GV: Để giải quyết vấn đề này ta qua mục II
- Ta thay ánh sáng Mặt trời bằng đèn tạo ánh sáng trắng - Thay các hạt nước trong không khí bằng lăng kính.
HS quan sát thí nghiệm.
HS trả lời: Chùm sáng ló ra khỏi lăng kính là một dãi sáng có màu sắc cầu vồng.
HS trả lời: Ta có thể phân biệt được bảy màu chính: đỏ, da cam, vàng, lục, lam chàm, tím. Các màu biến đổi liên tục, giữa các màu không có ranh giới rõ rệt
HS trả lời: Chùm tia sáng ló ra khỏi
lăng kính bị lệch về đáy so với tia tới.
Màu đỏ bị lệch ít nhất, góc lệch tăng
dần và màu tím bị lệch nhiều nhất.
HS thực hiện theo sự hướng dẫn của
giáo viên.
Hoạt động 3: Tìm hiểu thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
GV mô tả thí nghiệm của Niu-tơn đối với ánh sáng đơn sắc theo hình 24.2 SGK.
GV biểu diễn thí nghiệm chiếu ánh sáng laze màu đỏ qua lăng kính để HS quan sát thí nghiệm thực tế.
H1: Hãy nhận xét về chùm tia ló ra khỏi lăng kính về màu sắc và góc lệch?
GV khi chiếu các chùm sáng có màu sắc khác như vàng, lục, lam… qua lăng kính thì ta thấy ràng chúng cũng chỉ bị lệch về đáy mà không bị đổi màu. Niu-tơn gọi những chùm sáng đó là ánh sáng đơn sắc.
H2: Em hãy nêu định nghĩa về ánh sáng đơn sắc?
GV chính xác nội dung định nghĩa.
HS chú ý theo dõi
HS quan sát thí nghiệm của GV
HS trả lời: Chùm tia ló ra khỏi lăng kính có màu sắc không thay đổi và nó bị lệch về đáy so với tia tới.
HS tiếp thu
HS suy nghĩ trả lời. HS tiếp thu ghi nhớ.
Hoạt động 4: Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
GV làm thí nghiệm biểu diễn tổng hợp ánh sáng trắng để HS quan sát. H1: Nêu định nghĩa về ánh sáng trắng? HS quan sát thí nghiệm. HS trả lời HS suy nghĩ, trả lời
H2: Góc lệch của tia sáng qua lăng kính phụ thuộc vào những yếu tố nào?
GV giới thiệu sự phụ thuộc của chiếc suất của thủy tinh đối với ánh sáng đơn sắc có màu sắc khác nhau.
H3: Từ đó em hãy giải thích sự tán sắc của ánh sáng qua lăng kính?
H4: Thế nào là sự tán sắc ánh sáng? GV ngoài lăng kính thủy tinh, người ta còn tạo ra nhiều dụng cụ làm tán sắc ánh sáng tốt hơn lăng kính.
GV giới thiệu một số ứng dụng của hiện tượng tán sắc.
H5: Em hãy nêu một số hiện tượng tán sắc ánh sáng trong đời sống hàng ngày mà em đã thấy?
HS tiếp thu ghi nhớ
HS suy nghĩ, trả lời. HS trả lời: HS tiếp thu. HS tiếp thu. HS suy nghĩ, trả lời Hoạt động 5: Củng cố, dặn dò, tổng kết
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
H1: Em hãy trả lời những câu hỏi mà GV đặt ra ở đầu bài?
GV nhắc lại nội dung trọng tâm của bài học.
GV giao nhiệm vụ về nhà: Trả lời các
HS suy nghĩ, trả lời: Hiện tượng cầu vồng có bản chất là hiện tượng tán sắc ánh sáng, đó không phải là điều kỳ diệu nào cả và con người có thể tạo ra màu sắc cầu vồng đó.
HS tiếp thu ghi nhớ. HS nhận nhiệm vụ
câu hỏi và làm các bài tập SGK;
chuẩn bị bài “Giao thoa ánh sáng”
GV tổng kết tiết học
V. Rút kinh nghiệm sau tiết dạy:
……… ……… ………
Giáo án số 2.
Tiết 43. Bài 25: Giao thoa ánh sáng. I. Mục tiêu
1. Về kiến thức:
- Nêu được hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là gì?
- Trình bày được một thí nghiệm về giao thoa ánh sáng.
- Nêu được biểu thức xác định vị trí vân sáng, vân tối và khoảng vân. - Nêu được điều kiện xẩy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng.
- Nêu được hiện tượng giao thoa chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng. - Nêu được mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng xác định.
- Nêu được bước sóng của ánh sáng nhìn thấy.
2. Về kĩ năng:
- Biết cách tiến hành thí nghiệm về giao thoa ánh sáng. - Vận dụng được các công thức để giải các bài tập.
3. Về thái độ:
- Học sinh học tập tích cực, chủ động, có niềm tin vào tri thức vật lý.
- Có thái độ khách quan, có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận chính xác và có tinh thần hợp tác, đoàn kết để xây dựng bài học.
III. Nội dung bài học
I. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.
Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chỉ có thể giải thích được nếu thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng: Mỗi chùm sáng đơn sắc coi như một sóng có bước sóng xác định.
II. Hiện tượng giao thoa ánh sáng
1. Thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng
Trong vùng hai chùm sáng gặp nhau xuất hiện những vạch tối và những vạch sáng xen kẻ. Những vạch tối là chổ hai sóng triệt tiêu lẫn nhau. Những vạch sáng là chổ hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau.
2. Vị trí các vân giao thoa
Đặt: a = F1F2, x = OA, IO = D
Hiệu đường đi : d2 – d1 = d2+axd ≈ 22axD = axD
2
x = D
Để tại A có vân sáng thì d2 – d1 = kλ Vị trí vân sáng: xk = k
a
D
λ
Với k ∈ Z và k gọi là bậc giao thoa. Để tại A có vân tối thì d2 – d1 = (k’ +
2 1 )λ Vị trí vân tối: xk’ = (k’ + 2 1 ) a D λ
Với k’ ∈ Z và với vân tối thì không có khái niệm bậc giao thoa.
3. Khoảng vân
+ Khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc vân tối liên tiếp gọi là khoảng vân i. + Công thức tính khoảng vân:
i = xk + 1 – xk =
a D
λ
+ Tại O (k = 0), ta có vân sáng bậc 0 của mọi ánh sáng đơn sắc, gọi là vân chính giữa hay vân trung tâm.
4. Ứng dụng: Đo bước sóng của ánh sáng
Từ công thức i =
a D
λ
λ = iaD Đo được i, a và D ta tính được λ
III. Bước sóng và màu sắc ánh sáng
+ Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng trong chân không xác định.
+ Ánh sáng trắng của Mặt Trời là hỗn hợp vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên liên tục từ 0 đến ∞. Nhưng chỉ có các bức xạ có bước sóng trong khoảng từ 380nm (màu tím) đến 760nm (màu đỏ) là mắt có thể nhìn thấy được, nên ánh sáng trong vùng này gọi là ánh sáng khả kiến.
+ Điều kiện về nguồn kết hợp trong giao thoa của sóng ánh sáng là: Hai nguồn phải phát ra hai sóng ánh sáng phải có cùng bước sóng và có hiệu số pha không đổi theo thời gian.
IV. Tiến trình lên lớp 1. Ổn định lớp
2. Tổ chức hoạt động
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, đặt vấn đề vào bài mới - Kiểm tra bài cũ:
CH 1: Hãy phát biểu: thế nào là ánh sáng đơn sắc, thế nào là ánh sáng trắng? CH 2: Điều kiện để xẩy ra giao thoa sóng cơ.
- Đặt vấn đề: Giữa âm thanh và ánh sáng có nhiều điểm tương đồng: chúng
cùng truyền theo đường thẳng, cùng tuân theo định luật phản xạ… Âm thanh lại có tính chất sóng. Liệu ánh sáng cũng có tính chất sóng hay không? Bài học hôm nay sẽ cho ta câu trả lời.
Hoạt động 2: Tìm hiểu hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
H1: Hãy phát biểu định luật truyền thẳng ánh sáng?
H2: Vì sao ta nhìn thấy vật?
GV mô tả thí nghiệm hiện tượng
nhiễu xạ ánh sáng.
H3: Ánh sáng truyền qua lỗ nhỏ O, khi gặp mép lỗ thì còn tuân theo định luật truyền thẳng không?
GV: Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ.
HS trả lời: Trong môi trường trong suốt, đồng tính ánh sáng truyền theo đường thẳng.
HS trả lời: Vì có ánh sáng truyền từ vật tới mắt ta
HS theo dõi.
HS trả lời: Khi gặp mép lỗ, ánh sáng đã có sự truyền sai lệch với sự truyền thẳng.
H4: Em hãy giải thích hiện tượng trên?
GV: Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chỉ có thể giải thích được nếu thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng, tương tự như hiện tượng nhiễu xạ của sóng trên mặt nước khi gặp vật cản. GV: Mỗi chùm ánh sáng đơn sắc coi như một sóng có bước sóng xác định.
HS suy nghĩ.
HS tiếp thu, ghi nhớ.
HS tiếp thu, ghi nhớ.
Hoạt động 3: Nghiên cứu hiện tượng giao thoa
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
GV: giới thiệu thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng
GV làm thí nghiệm biểu diễn để HS quan sát thí nghiệm thực. H1: Em hãy nhận xét về kết quả thí nghiệm thu được trên màn quan sát.
H2: So sánh hình ảnh quan sát được với hình ảnh của giao thoa sóng cơ?
H3: Hiện tượng giao thoa sóng cơ là gì?
H4: Tương tự em hãy phát biểu hiện tượng giao thoa ánh sáng là gì?
HS theo dõi.
HS quan sát thí nghiệm.
HS trả lời: Trên màn quan sát có những vạch sáng và vạch tối xen kẻ nhau.
HS suy nghĩ, nhớ lại về giao thoa sóng cơ và trả lời.
HS suy nghĩ, trả lời.
HS trả lời: Hiện tượng trong vùng gặp nhau của hai chùm sáng có những vạch sáng vạch tối xen kẻ nhau gọi là hiện tượng giao thoa ánh sáng.
GV: Hiện tượng giao toa ánh sáng chỉ giải thích được khi ta thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng
H5: Hiện tượng giao thoa ánh sáng được giải thích như thế nào?
H6: Trong thí nghiệm trên, ta có thể bỏ màn quan sát được không? GV biểu diễn thí nghiệm, dịch chuyển màn quan sát.
H7: Để quan sát rõ vân giao thoa, khoảng cách D giữa hai màn phải thỏa mãn điều kiện gì?
H8: Hiệu đường đi từ hai nguồn đến điểm A trên màn quan sát
