. sáng tạo của GV trong việc làm và sử dụng đồ dùng DH
4.2.2. Bài 36 Nhiễu xạ ánh sáng Giao thoa ánh sáng
Tiết: … theo phân phối chương trình
I. Mục tiêu 1. Kiến thức:
- Nêu được hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là gì. Nêu được mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng xác định trong chân không.
- Trình bày được thí nghiệm Y-âng về sự giao thoa ánh sáng và nêu được điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng.
- Nêu được vân sáng, vân tối là kết quả của sự giao thoa ánh sáng.
- Nêu được hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.
2. Kĩ năng:
- Vận dụng giải thích hiện tượng có liên quan trong đời sống hằng ngày. - Vận dụng giải các bài tập.
II. Chuẩn bị 1. Giáo viên:
- Sơ đồ mô tả thí nghiệm nhiễu xạ ánh sáng, thí nghiệm giao thoa ánh sáng. - Phiếu học tập
Câu 1: Thế nào là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng? Nêu ví dụ.
Câu 2: Giải thích kết quả thí nghiệm về sự giao thoa ánh sáng và rút ra kết luận về bản chất ánh sáng.
Câu 3: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, khoảng vân sẽ A. giảm đi khi tăng khoảng cách hai khe.
B. giảm đi khi tăng khoảng cách từ màn chứa 2 khe và màn quan sát. C. tăng lên khi tăng khoảng cách giữa hai khe.
D. không thay đổi khi thay đổi khoảng cách giữa hai khe và màn quan sát.
Câu 4: Chọn câu đúng:
Trong thí nghiệm về hiện tượng giao thoa ánh sáng trắng của Young, trên màn quan sát thu được hình ảnh giao thoa gồm:
A. Chính giữa là vạch trắng, hai bên có những dải màu.
B. Một dải màu như cầu vồng biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. C. Các vạch sáng và tối xen kẽ lẫn nhau.
Câu 5: Từ hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng và giao thoa ánh sáng, kết luận nào sau đây là
đúng về chiết suất của môi trường?
A. Chiết suất của môi trường như nhau đối với mọi ánh sáng đơn sắc. B. Chiết suất của môi trường đối với ánh sáng đỏ lớn hơn ánh sáng tím. C. Chiết suất của môi trường đối với ánh sáng tím lớn hơn ánh sáng đỏ.
D. Chiết suất của môi trường nhỏ đối với môi trường có nhiều ánh sáng truyền qua.
Câu 6: Chọn câu trả lời đúng
Khi ánh sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác thì : A. Bước sóng thay đổi nhưng tần số không đổi
B. Bước sóng và tần số đều thay đổi C. Bước sóng không đổi nhưng tần số thay đổi D. Bước sóng và tần số đều không đổi
Câu 7: Chọn phương án sai
A. Hiện tượng giao thoa và hiện tượng nhiễu xạ đều chứng tỏ ánh sáng có t/c sóng. B. Trong hiện tượng giao thoa thì ở chính giữa luôn là một vân sáng, trong hiện tượng nhiễu xạ với lỗ tròn nhỏ thì điểm chính giữa lỗ tròn là một vân tối.
C. Trong hình ảnh nhiễu xạ và giao thoa đều có những vân sáng tối nằm xen kẽ. D. Đối với 1 khe hẹp thì không thể gây ra hiện tượng giao thoa nhưng lại gây ra được hiện tượng nhiễu xạ.
Đáp án: Câu 3(A), Câu 4(A), Câu 5(C), Câu 6(A), Câu 7(B)
Dự kiến ghi bảng:
BÀI 36: NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG. GIAO THOA ÁNH SÁNG
1.Nhiễu xạ ánh sáng:
a) Thí nghiệm: SGK
Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, khi ánh sáng truyền qua lỗ nhỏ hoặc gần mép những vật trong suốt hoặc không trong suốt.
b) Giải thích:
2. Giao thoa ánh sáng:
a) Thí nghiệm: Sơ đồ SGK (H 36.3)
b) ết quả thí nghiệm:
Trên màn E có vạch màu sáng và tối xen kẽ, cách nhau đều đặn. Gọi là vân sáng, vân tối. - Hiện tượng trên là hiện tượng giao thoa ánh sáng.
- Tại vùng không gian 2 sóng chồng chập lên nhau goi là vùng giao thoa.
+ Thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng. Khi đó khe nhỏ hay lỗ nhỏ được chiếu sáng xem như một nguồn phát sóng ánh sáng.
+ Mỗi chùm sáng đơn sắc có bước sóng và tần số xác định.
+ Trong chân không: c
f
nghiệm chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng. * Điều kiện để có hiện tượng giao thoa ánh sáng: Hai chùm sáng giao thoa phải là hai chùm sáng kết hợp.
2. Học sinh:
- Ôn lại các kiến thức về hiện tượng giao thoa và hiện tượng nhiễu xạ sóng nước. - Trả lời câu hỏi trong phiếu học tập.
Câu hỏi và bài tập Nhiễu xạ ánh sáng: - Thí nghiệm bố trí như hình 36.1 SGK:
Vệt sáng ab tạo bởi tia sáng từ S truyền thẳng qua lỗ
O. Đứng ở M vẫn thấy O.
Ánh sáng từ S qua lỗ O, lệch khỏi phương truyền thẳng tới mắt ta. Lỗ O đã nhiễu xạ ánh sáng.
Giao thoa ánh sáng: - Thí nghiệm bố trí như hình 36.3 SGK:
Kết quả:
Với F là kính lọc đỏ, trên màn E có vùng sáng hẹp xuất hiện những vạch đỏ và những vạch tối xen kẽ nhau, song song với khe S. Các vạch sáng, vạch tối gọi là vân giao thoa.
- Giải thích kết quả thí nghiệm: - Kết luận:
Ánh sáng có tính chất sóng.
- Điều kiện giao thoa ánh sáng: 2 chùm sáng giao thoa nhau phải là hai chùm sáng kết hợp.
Định nghĩa hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.
Ánh sáng có tính chất sóng.
Mỗi chùm sáng đơn sắc là một chùm sáng có bước sóng và tần số xác định.
+ Trong chân không, ánh sáng có bước sóng: f c với c = 3.108 m/s
+ Trong môi trường có chiết suất n: '
n kk chk nchk nkk
Khi nhìn ánh sáng Mặt Trời phản xạ trên màn nước xà phòng hay trên ván dầu, ta thấy có các vân màu sặc sỡ.
Các cơ hội HS có thể nhận được trong quá trình tiếp thu bài học:
Cơ hội 1: HS quan sát thí nghiệm và rút ra kết luận về tính chất của ánh sáng?
Cơ hội 2: Suy luận TT giữa hình ảnh quan sát được trong thí nghiệm ở hình 36.3 với hình ảnh giao thoa của sóng cơ?
Cơ hội 3: HS quan sát hình 36.3, độ lệch pha của 2 nguồn S1 và S2 bằng bao nhiêu? Cơ hội 4: Nếu ta thay 2 khe S1, S2 bằng 2 lỗ nhỏ S1, S2 thì sẽ quan sát thấy gì? Cơ hội 5: Khi ta chắn một trong hai khe S1 hoặc S2, quan sát trên màn E có HT gì?
IV. Tiến trình dạy học
Hoạt động 1: (8 phút) i m tra b i cũ, đặt vấn đề v o b i
Hoạt động của HS Hoạt động của GV - Trả lời các câu hỏi của GV.
- Chú ý, thảo luận đưa ra ý kiến.
- Nêu câu hỏi kiểm tra bài cũ
- Khi nhìn ánh sáng Mặt Trời phản xạ trên màn nước xà phòng hay trên ván dầu, ta thấy có các vân màu sặc sỡ. Tại sao có HT trên?
Hoạt động 2: (10 phút)T m hi u hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Hiện tượng sóng lệch khỏi phương truyền thẳng và đi vòng qua vật cản.
- Tiến hành thảo luận nhóm
- Mắt đặt trong vùng ab thì mắt của người mới nhận được ánh sáng chiếu từ lỗ O tới và trông thấy lỗ tròn O. - Xuất hiện một vệt sáng tròn được bao quanh bởi các vân tròn sáng tối nằm xen kẽ nhau.
- Tia sáng đã bị lệch khỏi phương truyền thẳng.
- Ánh sáng có tính chất sóng
- Tương tự nhau.
- Nhắc lại hiện tượng nhiễu xạ sóng ?
- Cho HS quan sát và mô tả hình 36.1. - Người quan sát phải đặt mắt ở vị trí nào trên vách V của phòng đối diện với lỗ O thì thấy lỗ O?
- Quan sát hình ảnh của lỗ tròn nhỏ lúc sau như thế nào?
- Từ thí nghiệm rút ra kết luận gì? - Thông báo khái niệm nhiễu xạ AS.
- Nhiễu xạ chứng tỏ điều gì về tính chất của ánh sáng ?
- Nhận xét 2 hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng và nhiễu xạ của sóng nước?
- Trong chân không, bước sóng của ánh sáng đơn sắc được tính theo công thức
f c
, f là tần số ánh sáng. - Trong môi trường có chiết suất n, bước sóng của ánh sáng đơn sắc là
n nf c f v '
- Tìm mối liên hệ bước sóng ánh sáng trong chân không và trong môi trường chiết suất n.
Hoạt động 3: (20 phút) T m hi u hiện tượng giao thoa ánh sáng
Hoạt động của HS Hoạt động của GV - Thảo luận theo nhóm, đề xuất
phương án.
Cần có hai nguồn sáng là hai nguồn kết hợp. Khi hiện tượng giao thoa xảy ra sẽ có những chỗ tăng cường lẫn nhau, có chỗ ánh sáng triệt tiêu nhau. - Chú ý quan sát
- Thấy được các vạch sáng màu đỏ và các vạch tối.
- Hình ảnh các vân dạng cong, không còn là vạch.
- Nêu định nghĩa.
- S : nguồn sáng đơn sắc - S1, S2 : 2 nguồn kết hợp - Vùng giao thoa
- Hiện tượng giao thoa là một bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng.
- Hãy thiết kế phương án thí nghiệm để minh họa giả thuyết về tính chất sóng của ánh sáng, chứng tỏ bằng thực nghiệm rằng có thể tạo ra được sự giao thoa ánh sáng ?
- Mô tả TN H 36.3a Sgk.
- Quan sát hình ảnh phía sau M2 bằng kính lúp, em thấy được hiện tượng gì?
- Thay 2 khe S1, S2 là 2 lỗ S1, S2 thì hiện tượng gì xảy ra?
- Hiện tượng giao thoa là gì ?
- Giới thiệu và hướng dẫn HS nội dung mô tả H 36.4.
- Khe S trên màn M1 ; S1, S2 trên M2 giữ vai trò gì trong TN ?
- Vùng không gian có 2 sóng chồng lên nhau cho hình ảnh gì ?
- Hai chùm sáng giao nhau phải là hai chùm sáng kết hợp.
- HS suy nghĩ và trả lời.
- Điều kiện xảy ra hiện tượng giao thoa.
- Trả lời các câu C1, C2, C3, C4.
Hoạt động 4: (4 phút)Củng cố b i học, hướng dẫn về nh
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- HS trả lời các câu hỏi. - Tiếp nhận nhiệm vụ về nhà.
- Hãy trả lời các câu hỏi 1, 2, 3 và làm bài tập 1, 2 trong SGK và các bài tập trong SBT có liên quan.
+ Ôn tập các kiến thức về giao thoa sóng nước và giao thoa ánh sáng.
+ Chuẩn bị bài học tiếp theo.
V- Rút kinh nghiệm-bổ sung
……… ……… ………
4.2.3. Bài 37. KHOẢNG VÂN – BƯỚC SÓNG VÀ MÀU SẮC ÁNH SÁNG
Tiết: … theo phân phối chương trình
I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức:
- Nắm được điều kiện để có vân sáng, điều kiện để có vân tối.
- Biết cách xác định vị trí vân sáng, vị trí vân tối và vận dụng công thức xác định vị trí vân tối, vân sáng đó.
- Biết cách suy ra công thức xác định khoảng vân và vận dụng công thức xác định khoảng vân.
- Biết được độ lớn của các ánh sáng đơn sắc nhìn thấy.
- Biết được mối liên quan giữa bước sóng ánh sáng và màu sắc ánh sáng. - Biết được mối liên hệ giữa chiết suất và bước sóng ánh sáng.
2. Kỹ năng:
- Xác định được vị trí các vân giao thoa, khoảng vân.
- Nhận biết được tương ứng màu sắc với bước sóng ánh sáng.
II. Chuẩn bị 1. Giáo viên:
- Hình vẽ xác định vị trí vân giao thoa, hình vẽ giao thoa với ánh sáng trắng. - Một số câu hỏi trắc nghiệm theo nội dung của bài.
- Phiếu học tập
Câu 1: Hiện tượng giao thoa ánh sáng là sự chồng chất hai sóng ánh sáng thỏa điều kiện A. cùng chu kì, cùng tần số.
B. cùng biên độ, cùng tần số C. cùng pha cùng biên độ.
D. cùng tần số, độ lệch pha không đổi theo thời gian.
Câu 2: Khoảng cách i giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp trong hệ vân giao thoa, ở thí nghiệm khe Y-âng, được tính theo công thức nào sau đây?
A. D a i B. a D i C. aD i D. aD i
Câu 3: Chọn câu sai
C. Khoảng cách giữa vân sáng bậc 1 và vân tối thứ 2 bằng một nửa khoảng vân. D. Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân sáng bất kỳ.
Câu 4: Khoảng cách i giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp trong hệ vân giao thoa, ở thí nghiệm khe Y-âng, được tính theo công thức nào sau đây?
A. D a i C. aD i B. a D i D. aD i
Câu 5: Trong thí nghiệm Yâng, nếu khoảng cách giữa hai khe tăng lên 2 lần, còn khoảng cách giữa màn và hai khe giảm đi 3 lần thì khoảng vân i:
A. tăng lên 6 lần B. giảm xuống 6 lần C. tăng lên 1,5 lần D. giảm xuống 1,5 lần
Đáp án: Câu 1(D), Câu 2(B), Câu 3(D), Câu 4(B), Câu 5(B)
Dự kiến ghi bảng:
BÀI 37: KHOẢNG VÂN. BƯỚC SÓNG VÀ MÀU SẮC ÁNH SÁNG 1.Xác định vị trí các vân giao thoa và khoảng vân
a) Vị trí các vân giao thoa
+ Đặt a = S1S2, D= IO, d1=S1A, d2 = S2A, x = OA + Với D >> a: d2 d1 ax D (1) + Để tại A là vân sáng thì: d2 – d1 = k, với k = 0, 1, 2,.. x k D a (2) k: bậc giao thoa.
+ Để tại A là vân tối thì: d2 – d1 = (k+1 2); với k = 0, 1, 2,.. x k 1 D 2 a (3)
2. Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa.
(4) ai
D
(5)
3. Bước sóng và màu sắc
+ Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng (tần số) xác định.
+ Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy có bước sóng trong chân không: từ 0,38m (ánh sáng tím)0,76m (ánh sáng đỏ).
4. Chiết suất của môi trường và bước sóng ánh sáng
- Chiết suất của môi trường trong suốt có giá trị phụ thuộc vào tần số và bước sóng ánh sáng.
- Đối với môi trường trong suốt nhất định, chiết suất ứng với ánh sáng có bước sóng càng dài thì có giá trị càng nhỏ hơn chiết
b) Khoảng vân
+ Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp (hoặc hai vân tối). Kí hiệu i D i a (4)
suất ứng với ánh sáng có bước sóng ngắn.
2. Học sinh :
-Ôn hiện tượng giao thoa sóng cơ. Để tại một điểm A có vân giao thoa cực đại, cực tiểu thì hiệu đường đi phải thoã mãn điều kiện gì.
- Trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập.
Các cơ hội HS có thể nhận được trong quá trình tiếp thu bài học:
Cơ hội 1: Em hãy tìm công thức tính vị trí vân sáng, vân tối và khoảng vân? Vị trí các vân giao thoa và khoảng vân:
Vị trí vân sáng trên màn:
a D k xs
Vị trí vân tối trên màn:
a D k xt 2 1
Khoảng vân: là khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc giữa 2 vân tối) nằm cạnh nhau:
a D i
Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa Từ công thức i D a i D a + Đo i, a và D tìm được .
+ Với môi trường có chiết suất n: '
n
Chiết suất của môi trường và bước sóng ánh sáng Chiết suất môi trường trong suốt phụ thuộc vào tần số và bước sóng của ánh sáng. Chiết suất nhỏ ứng với bước sóng dài và ngược lại.
Câu hỏi và bài tập