8. Các chữ viết tắt
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
- Mô tả và giải thích được hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.
- Giải thích được hiện tượng giao thoa ánh sáng, điều kiện để có hiện tượng giao thoa. - Khẳng định được tính chất sóng của ánh sáng.
2. Kĩ năng
- Rèn luyện kĩ năng áp dụng phương pháp thực nghiệm.
- 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. - Hình vẽ 36.1; 36.2; 36.3; 36.4.
- 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.
Câu 3: 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.
D. Chính giữa là vạch trắng, hai bên có những dải màu cách đều nhau. Câu 4: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 5: Hai nguồn sáng nào dưới đây là hai nguồn sáng kết hợp?
D. Hai ảnh thật của cùng một ngọn đèn xanh qua hai thấu kính hội tụ khác nhau.
Đáp án phiếu học tập: Câu 3 (C), Câu 4 (C), Câu 5( D)
- 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:
+ 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
2. Giao thoa ánh sáng:
a) Thí nghiệm: Sơ đồ SGK (H 36.3)
b) Kết 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 gọi là vùng giao thoa.
- Hiện tượng giao thoa là bằng chứng thực 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.
III- Thiết kế tiến trình xây dựng kiến thức
Nhiễu xạ ánh sáng: - Thí nghiệm bố trí như hình 36.1 SGK:
Vệt sáng ab tạo b i tia sáng từ S truyền thẳng qua lỗ
O. Đứng 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.
Câu hỏi và bài tập 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 = 3.108m/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 bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho HS :
Cơ hội 1: Nêu vấn đề cần nghiên cứu đưa HS vào tình huống có vấn đề và định hướng HS đề xuất các phương án giải quyết.
Cơ hội 2: Rút ra kết luận từ TN H 36.1, từ đó nêu được khái niệm nhiễu xạ ánh sáng Cơ hội 3: Suy luận tương tự giữa hình ảnh quan sát được trong thí nghiệm hình 36.3 với hình ảnh giao thoa của sóng cơ?
Cơ hội 4: Giải thích kết quả TN H 36.3. Qua đó, khẳng định ánh sáng có tính chất sóng Cơ hội 5: Thiết kế phương án TN để minh họa giả thuyết về TC sóng của ánh sáng.
IV. Tiến trình dạy học
Hoạt động 1 (5 phút): Kiểm tra bài cũ, đặt vấn đề vào bài
Hoạt động HS Hoạt động 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 lại có hiện tượng trên?
Hoạt động 2 (15 phút): Tìm hiểu hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
Hoạt động HS Hoạt động GV
- Hiện tượng sóng lệch khỏi phương truyền thẳng và đi vòng qua vật vật cản.
- Tiến hành thảo luận nhóm
- Mắt đặt trong vùng ab thì mắt của người quan sát 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 b i các vân tròn sáng tối nằm xen kẽ nhau.
- Tia sáng đã bị lệch khỏi phương truyền thẳng.
- Nhắc lại hiện tượng nhiễu xạ sóng ?
- Cho HS quan sát và mô tả hình 36.1. - Người quan sát phải đặt mắt 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.
- Ánh sáng có tính chất sóng
- Tương tự nhau.
- Trong chân không, bước sóng của ánh sáng đơn sắc được tính theo công thức
f c
, 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 ' - 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?
- Tìm mối liên hệ bước sóng ánh sáng trong chân không và trong môi trường chiết suất n.
Hoạt động 3 (20 phút): Tìm hiểu hiện tượng giao thoa ánh sáng
Hoạt động HS Hoạt động 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
- 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 ?
- Hiện tượng giao thoa là một bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng.
- Hai chùm sáng giao nhau phải là hai chùm sáng kết hợp.
- HS suy nghĩ và trả lời.
nhau cho hình ảnh gì ?
- Nêu kết luận về hiện tượng giao thoa
- Điều kiện xảy ra hiện tượng giao thoa.
- Trả lời các câu C1, C2, C3, C4.
Hoạt động 4 (5 phút): Củng cố bài học, hướng dẫn về nhà
Hoạt động HS Hoạt động 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.
Chuẩn bị bài học tiếp theo.
V- Rút kinh nghiệm-bổ sung
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...