8. Những chữ viết tắt
4.1. Đại cương về chương 6 Sóng ánh sáng, Vật Lý 12 NC
4.1.1. Mục tiêu của chương
Chủ đề Mức độ cần đạt
1. Tán sắc ánh sáng. Ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc
2. Nhiễu xạ ánh sáng. Giao thoa ánh sáng. Khoảng vân
3. Máy quang phổ. Các loại quang phổ
Kiến thức
- Mô tả và giả i thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng.
- Nắm vững khái niệm ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc.
- Biết được chiết suất của một chất trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau. - Biết được ứng dụng của sự tán sắc ánh sáng. -Nêu được khái niệm hiện tượng NS ánh sáng. - Trình bàyđược TN giao thoa ánh sáng và điều kiện để xảy ra hiện tượng GT ánh sáng.
- Xây dựng công thức xác định vị trí vân sáng, vân tối.
- Viết được công thức tính khoảng vân. -Đo bước sóng ánh sáng bằng PP giao thoa. - Trình bày được hiện tượng GT ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.
- Biết được bước sóng và màu sắc ánh sáng - Chiết suất của môi trường và màu sắc ánh sáng. - Trình bàyđược nguyên tắc cấu tạo của máy QP LK và tác dụng của từng bộ phận của máy QP. - Biết được QP liên tục, QP phát xạ, QP hấp thụ. - Biết được đặc điểm chính và ứng dụng chính của từng loại máyQP và phép phân tích QP. - Phân tích quang phổ.
5. Thuyết điện từ ánh sáng. Thang sóng điện từ
- Các đặc điểm và công dụng của tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X.
- Kể tên được các vùng sóng điện từ kế tiếp nhau trong thang sóng điện từ theo bước sóng.
- Biết được thuyết điện từ về ánh sáng. Kỹ năng
- Giải được các bài tập về giao thoa ánh sáng. - Xác định được bước sóng ánh sáng theo phương pháp giao thoa bằng thí nghiệm.
- Xác định khoảng vân, khoảng cách giữa các khe, bề rộng giao thoa, vân sáng, vân tối.
4.1.2. Phân tích nội dung chương 6. Sóng ánh sáng
Những nội dung kiến thức được trình bài theo tiến trình logic như sau:
Về mặt logic trình bày thì hai hiện tượng trực tiếp thể hiện tính chất sóng của ánh sáng, là hiện tượng nhiễu xạ và hiện tượng giao thoa, phải được nói đến trước. Tuy nhiên,ở đây trình bày hiện tư ợng tán sắc trước, để HS có một khái niệm rõ ràng về ánh sáng đơn sắc. Đến khi trình bày hiện tượng giao thoa, ta có thể sử dụng được khái niệm đó và bài giảng sẽ dễ hiểu hơn. Hơn nữa, trong bài 36, dành cho sự giao thoa, lại phải giải thích sựgiao thoa với ánh sáng trắng, mà nếu HS chưa biết hiện tượng tán sắc thì không hiểu được.
Nếu HS đã hiểu như thế nào là sóng ánh sáng, thì ngay sau khi học hiện tượng tán sắc, nên học luôn máy quang phổ lăng kính, làứng dụng của hiện tượng đó và tiếp đó học vềcác loại quang phổ, thì sự tiếp thu được liên tục hơn. Nhưng không thể làm như thế được, khi HS chưa có khái niệm về sóng ánh sáng nên ở đây vẫn phải trình bày hiện tượng giao thoa và nhiễu xạ ngay sau hiện tượng tán sắc, cho HS hi ểu rõ khái niệm sóng ánh sáng, rồi mới tiếp tục xét các ứng dụng của hiện tượng tán sắc. Tuy nhiên, khi hướng dẫn HS ôn tập, GV có thể nói các ứng dụng của hiện tượng tán sắc ngay sau khi nhắc lại hiện tượng này.
Khi trình bày hiện tượng giao thoa, ở đây chủ yếu là sử dụng TN với hai khe Y-âng, vì: thứ nhất là, mặc dù lý thuyết đầy đủ của hiện tượng là phức tạp, nhưng nếu chúng ta bỏ qua, không tính đến sự nhiễu xạ, mà chỉ xét giao thoa, thì hiện tượng lại dễ hiểu, vìđường đi của ánh sáng không phức tạp như trong các cách bố trí khác; thứ hai là, đó là TN đầu tiên trong lịch sử về giao thoa ánh sáng.
Trên đây là những phân tích cơ sở dựa trên tiến trình logic xây dựng kiến thức của chương. Cũng như những thuận lợi nhằm định hướng HĐNT của HS một cách hữu hiệu, cũng như đưa ra một vài ví dụ về các công cụ và tình huống định hướng HĐNT có thể sử dụng khi giảng dạy các bài trong chương. Sau đây ta bắt tay vào việc soạn giảng các nội dung cụ thể trong chương theo phân phối chương trình Vật lí 12 Nâng cao, nhằm định hướng HĐNT của HS và từ đó tích cực hóa HĐNT.
4.1.3.Sơ đồ cấu trúc nội dung chương 6. Sóng ánh sáng, Vật lý 12 NC
Tán sắc ánh sáng Nhiễu xạ ánh sáng - Máy quang phổ - Các loại quang phổ + Quang phổ liên tục + Quang phổ vạch hấp thụ + Quang phổ vạch phát xạ - Giao thoa ánh sáng
- Khoảng vân. Bước sóng và màu sắc ánh sáng
Bài tập về giao thoa ánh sáng
Tia hồng ngoại. Tia tử ngoại
Tia X. Thuyết điện từ ánh sáng thang sóng điện từ
Nhận xét: Chương này đề cập đến các vấn đề về sóng ánh sáng, chương được xây dựng theo tinh thần áp dụng phương pháp tương tự Quang-Cơ. Nội dung nghiên cứu của chương:
Trước tiên HS sẽ được tìm hiểu về hiện tượng tán sắc ánh sáng để có được khái niệm rõ ràng về ánh sáng đơn sắc và ánh sáng trắng . Sau đó sử dụng các khái niệm này để nghiên cứu hai hiện tượng thể hi ện trực tiếp tính chất sóng của ánh sáng là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng và hiện tượng giao thoa ánh sáng. Từ đó HS có thể nắm vững khái niệm sóng ánh sáng để đi xây dựng các công thức tính khoảng vân, bước sóng và làm các bài tập về giao thoa ánh sáng. HS sẽ sử dụng khái niệm sóng ánh sáng để đi vào tìm hiểu bài máy quang phổ, các loại máy quang phổ. Sau khi tìm hiểu về máy quang phổ HS sẽ tiếp tục tìm hiểu về các bức xạ không nhìn thấy là tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia x và thang sóng điện từ. Sau khi tìm hiểu hết hệ thống kiến thức của chương, HS sẽ tiến hành thực hành các định bước sóng của ánh sáng.
Bên cạnh đó, chúng ta cũng có thể sử dụng các thí nghiệm đơn giản để như: TN về sự tán sắc ánh sáng, nhiễu xạ ánh sáng, giao thoa ánh sáng,... để minh họa cho các hiện tượng, kích thích hứng thú học tập của HS, giúp học sinh nắm vững các kiến thức và hiểu sâu hơn về bài học.
Sau khi tìm hiểu xong chương 6. Sóng ánh sáng, HS cần đạt được các kỹ năng sau:
Giải được các bài tập về giao thoa ánh sáng.
Xác định được bước sóng ánh sáng theo phương pháp giao thoa bằng thí nghiệm.
Xác định khoảng vân, khoảng cách giữa các khe, bề rộng giao thoa, vân sáng, vân tối.
4.2. Thiết kế một số bài học trong chương6. Sóng ánh sáng, Vật Lý 12 NC 4.2.1. Bài 35: Tán sắc ánh sáng
Tiết:…theo phân phối chương trình
I. Mục tiêu 1. Kiến thức
- Mô tả và giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng. - Nắm vững khái niệm ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc.
- Nhận biết chiết suất của một chất trong suốt đối với ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau và tăng dần từ đỏ đến tím.
- Nắm được chiết suất của một chất trong suốt đối với ánh sáng đơn sắc khác nhau và tăng dần từ đỏ đến tím.
2. Kỹ năng
- Vận dụng giải thích các hiện tượng vật lý trong đời sống. - Vận dụng giải cácbài tập về tán sắc ánh sáng.
- Giải thích màu sắc các vật.
II. Chuẩn bị 1. GV
- Bộ thí nghiệm tán sắc ánh sáng theo sơ đồ hình 35.1, 35.2 - Bản vẽ sẵn hình 35.1, 35.2.
-Đĩa bằng giấy bìa cứng có 7 màu như hình 35.3. - Một số câu hỏi trắc nghiệm theo nội dung của bài.
51
- Ôn lại kiến thức về lăng kính và cách vẽ đường đi của tia sáng qua lăng kính đã học. - Ôn lại góc lệch của tia sáng đơn sắc khi qua lăng kính (Vật lý 11).
-Đọc bài trước khi đến lớp
- Trả lời câu hỏi trong phiếu học tập.
III. Thiết kế tiến trình xây dựng kiến thức trong bài học
TN (H.35.1): Sự tán sắc ánh sáng
Ánh sáng trắng →LK => chùm ánh sáng biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.
Ánh sáng bị tán sắc khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
HQ: LK đã nhuộm màu ánh sáng trắng thành ánh sáng màu? TNKC: Đặt sau LK P một LK P’ giống hệt LK P làm thành bản mặt song song.
TNKC
- TN của Niu-tơn về ánh sáng đơn sắc.
- Tổng hợp ánh sáng trắng thành ánh sáng đơn sắc bằng bìa cứng.
Quan sát bóng đèn sau 1 lọ nước.
Hiện tượng cầu vồng sau cơn mưa. Giọt sương khi ánh sánh Mặt Trời chiếu vào.
Các cơ hội định hướng HĐNT của HS trong bài học
* Cơ hội 1: HS nhận thức được việc áp dụng PPTN, tiến hành các thí nghiệm tổng hợp ánh sáng trắng?
* Cơ hội 2: HS quan sát thí nghiệm hình 16.3 và cho biết kết quả thí nghiệm? Thí nghiệm đã chứng tỏ điều gì?
* Cơ hội 3: HS giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng, giải thích hiện tượng cầu vòng, hiện tượng hạt sương lấp lánh nhiều sắc khi có ánh mặt trời chiếu vào?
* Cơ hội 4: Trong thực tế các em đã gặp hiện tượng tán sắc ánh sáng nào?
* Cơ hội 5: Các câu hỏi trong phiếu học tập giúp HS định hướng HĐNT, giúp HS dễ khám phá, ghi nhận và nắm kiến thức. Với câu hỏi trắc nghiệm củng cố đãđược chuẩn bị trước một lần nữa định hướng kiến thức và trọng tâm của bài.
IV. Tiến trình dạy học
Hoạt động 1: Chuẩn bị kiến thức (5 phút).
- HS thảo luận nhóm ôn lại kiến thức cũ và phát biểu:
+ Trả lời: LK là khối trong suốt, đồng chất, giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song. Hai mặt giới hạn trên được gọi là các mặt bên của LK. Giao tuyến của hai mặt bên được gọi là cạnh của LK. Mặt đối diện với cạnh được gọi là đáy.
+ Trả lời: Khi chiếu tiasáng đơn sắc tới mặt bên của LK. Tia sáng này sẽ bị khúc xạ qua các mặt bên và ló ra theo tia JR, tia ló JR bao giờ cũng lệch về phía đáy.
- GV nêu các câu hỏi:
Dựa vào kiến thức đã học ở lớp 11 các em hãy nêu:
1) Trình bày cấu tạo của lăng kính?
2)Trình bày đường đi của một tia sáng đơn sắc qua LK? Vẽ hình minh họa.
- GV nhận xét.
Hoạt động 2: Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng. (8 phút)
Biết được hiện tượng tán sắc ánh sáng.
Hoạt động của HS Hoạt động của HS
-Nghe GV đặt vấn đề.
- Nhìn thấy hình ảnh cầu vồng qua bể nước.
- Quan sát GV làm thí nghiệm và quan sát hiện tượng xuất hiện.
- Đặt vấn đề: trong mùa hè, khi vừa tạnh mưa đôi khi trên bầu trời thường xuất hiện cầu vồng nhiều màu sắc, vắt ngang vòm trời, vậy nguyên nhân nào gây ra điều này?
- Dùng màn hình trình chiếu hoặc tranh vẽ khổ lớn để giúp HS tìm hiểu mục đích thí nghiệm, bố trí thí nghiệm. - Đặt mắt nhìn sát mặt bên một bể cá vàng hình hộp cạnh bên vuông góc có một ngọn đèn, nhìn thấy hình ảnh thế nào? - Tiến hành thí nghiệm H.35.1, GV A R D S I J
+ Chưa có LK: chùm sáng trắng.
+ Khi có LK ngoài khúc xạ còn thấy chùm tia ló là chùm ánh sáng gồm nhiều màu biến thiên từ đỏ đến tím, như hình cầu vồng.
- HS nhận xét:
+ Chúng đều bị lệch về phía đáy LK . + Chùm tia sáng trắng sau khi đi qua LK không những bị lệch về phía đáy mà còn bị phân tách thành các chùm sáng có màu cầu vồng: đỏ, cam vàng, lục, lam, chàm, tím.
- HS rút ra kết luận về sự tán sắc ánh sáng.
- Từ câu hỏi của giáo viên, học sinh đề xuất cách kiểm tra xem có phải LK làm thay đổi màu sắc ánh sáng hay không.
định hướng HS quan sát để phát hiện: khi chiếu ánh sáng trắng qua LK ngoài khúc xạ còn xảy ra hiện tượng gì? Sau đó tiến hành thí nghiệm 2 trường hợp không có và có LK. Yêu cầu HS nhận xét.
+ Quan sát phương của chùm tia sáng đi trong LK và chùm tia ló ra LK. + Từ những đặc điểm trên em rút ra nhận xét gì?
- Phát biểu kết luận về hiện tượng tán sắc ánh sáng
- GV chốt lại và nhấn mạnh:????? - Có phải LK đã làm thay đổi màu sắc ánh sáng?
Hoạt động 3: Ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc (15 phút)
Biết được tính chất của ánh sáng đơn sắc và ánh sáng trắng, cách tổng hợp ánh sáng trắng
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
-Nghe GV đặt vấn đề.
- Quan sát GV làm thí nghiệm và kết quả thu được.
- Trả lời: khi đi qua LK, chùm sáng bị lệch về phía đáy nhưng màu sắc không đổi (màu đỏ).
- Đặt vấn đề: Trong TN trên, có phải thủy tinh làm thay đổi màu sắc ánh sáng trắng chiếu vào nó hay không? - Làm TN về ánh sáng đơn sắc (sử dụng chùm màu đỏ). Yêu cầu HS quan sát kết quả thu được.
- Đặt câu hỏi: Khi đi qua LK hìnhảnh thu được trên màn như thế nào?
- Nghe GV đặt vấn đề.
- Quan sát thí nghiệm và kết quả thu được.
- Suy nghĩ, trả lời: Dãy sáng thu được ở thí nghiệm tán sắc ánh sáng là dãy màu liên tục từ đỏ đến tím, còn dãy sáng thu đươc ở thí nghiệm tổng hợp này là dãy ánh sáng trắng.
- Nghe, ghi nhớ lời GV.
đơn sắc là gì?
- Nhận xét và kết luận: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc mà chỉ bị lệch khi đi qua LK
- Đặt câu hỏi: Ánh sáng mặt trời là ánh sáng trắng, theo định nghĩa ở trên thì ánh sáng trắng không phải ánh sáng đơn sắc, vậy ánh sáng trắng được tạo ra như thế nào?
- Tổng hợp ánh sáng trắng bằng cách làm lạiTN về ánh sáng đơn sắc nhưng thay đổi nguồn sáng bằng nguồn ánh sáng trắng, đưa LK thứ hai lại gần LK thứ nhất (hai mặt bên song song với nhau) và bỏ màn chắn thứ hai.
- Đặt câu hỏi: Điều khác biệt về dãy ánh sáng trên màn giữa TN về sự tán sắc ánh sáng (TN 1) và TN tổng hợp ánh sáng trắng (TN 3).
- Nhận xét và kết luận: Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc, có màu từ đỏ đến tím. Ánh sáng trắng là một trường hợp của ánh sáng phức tạp, hay ánh sáng đa sắc.
Hoạt động 4: Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng (5 phút)
Giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng.
Hoạt động HS Hoạt động GV
- D = A(n-1)
- Các thành phần dơn sắc bị khúc xạ với những góc lệch khác nhau nên chiết suất của lăng kính với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau.