D. Phương tiện dạy học 1.Dụng cụ thí nghiệ m
F.Soạn thảo tiến trình xây dựng kiến thức 1.Kiểm tra bài cũ
1. Kiểm tra bài cũ
GV: Thế nào là hiện tượng khúc xạ ánh sáng?
HS: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị lệch phương khi truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau
GV: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng tuân theo quy luật như thế nào?
HS: Định luật khúc xạ ánh sáng: tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và nằm phía ben kia pháp tuyến so với tia tới. Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là một hằng số
GV: Xét một tia sáng đi từ môi trường này sang môi trường khác. Chiết suất tỉđối giữa hai môi trường cho ta biết điều gì?
HS:Nếu n21>1 (n2>n1) thì r<i: tia khúc xạ nằm gần pháp tuyến hơn Nếu n21<1 (n1>n2) thì r>i: tia khúc xạ nằm xa pháp tuyến hơn
2. Tình huống cơ bản
GV: Như vậy 1 tia sáng đi tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt sẽ bị khúc xạ và đi vào môi trường 2. Vậy có thể xảy ra trường hợp tia sáng không đi vào môi trường 2 hay không?
3. Bài toán
GV: Chiếu 1 tia sáng đi từ môi trường 1 có chiết suất n1 sang môi trường 2 có chiết suất n2<n1. Dựa vào định luật khúc xạ ánh sáng, hãy khảo sát sự tồn tại của góc khúc xạ r theo góc tới i?
HS: Do n2<n1 => r>i . Khi tăng i thì r tăng. Khi i đạt tới một giá trị giới hạn thì góc khúc xạ r=90o
( 2
1
sinigh n n
). Nếu tiếp tục tăng i thì r không thể tăng nữa, tia khúc xạ không tồn tại.
GV:Trong trường hợp này đường truyền của tia sáng như thế nào?
HS: Khi chiếu tia sáng tới mặt phân cách 2 môi trường trong suốt, ta thấy đồng thời tia phản xạ và tia khúc xạ. Trong trường hợp này không có tia khúc xạ, ánh sáng đã bị phản xạ vào môi trường tới.
GV: Đúng rồi. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.
4. Phát hiện kiến thức mới
GV: Hãy nêu điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần
HS: Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra khi n1>n2 và i>igh với sinigh=n2/n1
5. Kiểm chứng
GV: Từ kết quả trên có thể suy ra được điều gì khi chiếu tia sáng tới mặt phân cách giữa 2 môi trường trong suốt và kiểm tra kết quảđó bằng thực nghiệm như thế nào?
Đối tượng thí nghiệm của chúng ta là bản bán trụ bằng thủy tinh (n=1,52)
Hãy kiểm tra điều kiện để xảy ra hiện tượng toàn phần tại mặt phân cách giữa không khí và thủy tinh.
HS: Đối với bản bán trụ bằng thủy tinh, khi tia sáng đi từ không khí vào bản bán trụ luôn có tia khúc xạ
vào trong. Để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần cần phải tạo điều kiện để tia sáng đi từ bản bán trụ
GV: Làm thế nào để kiểm chứng kết luận trên bằng thực nghiệm
HS: Khảo sát tia sáng đi từ bản bán trụ ra ngoài không khí. Thay đổi giá trị của góc tới cho đến khi xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Đọc giá trị góc tới giới hạn ứng với tia khúc xạ nằm ngày trên mặt phân cách.
GV: Làm thế nào đo được giá trị của các góc khi tia sáng đi từ bản bán trụ ra ngoài không khí?
HS: Chiếu tia sáng tới mặt cong của bản bán trụ theo phương qua tâm, khi đó tia sáng truyền thẳng vào trong bản bán trụ. Đặt vòng tròn chia độ tại tâm của bản bán trụ. Thay đổi giá trị của góc tới cho đến khi tia khúc xạ nằm trên mặt phân cách. Đọc giá trị góc tới giới hạn.
GV: hãy tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng Giáo viên quan sát, hướng dẫn các nhóm
HS: tiến hành thí nghiệm, nhận xét kết quả thí nghiệm
GV: Giá trị góc tới giới hạn có sai số do giá trị chiết suất của bản bán trụ, nhưng giá trị sai số có thể
chấp nhận được.
6. Hợp thức hóa kiến thức
GV: Như vậy có thể kết luận gì khi chiếu ánh sáng tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt?
HS: Khi chiếu ánh sáng tới mặt phân cách giữa 2 môi trường, một phần ánh sáng bị phản xạ lại, một phần ánh sáng khúc xạ vào môi trường 2.
Nếu môi trường 1 chiết quang hơn môi trường 2 thì khi càng tăng góc tới, cường độ sáng của chùm tia phản xạ càng tăng. Nếu tăng góc tới lớn hơn góc tới giới hạn thì chùm tia sáng khúc xạ sẽ biến mất, khi
đó toàn bộ ánh sáng bị phản xạ lại môi trường tới gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần
7. Vận dụng
GV: Hiện tượng này được ứng dụng như thế nào trong cuộc sống?
HS: Khi hiện tượng phản xạ toàn phàn toàn phần xảy ra thì mặt phân cách giữa hai môi trường đóng vai trò như gương phẳng
GV: Đúng rồi, ngoài ra nó còn được ứng dụng trong y học và truyền thông
Yêu cầu học sinh về nhà tìm hiểu cấu tạo cáp quang và nguyên tắc hoạt động của nó
2.3.3 Bài LĂNG KÍNH
A. Nội dung kiến thức cần xây dựng
- Đường đi của tia sáng đơn sắc qua lăng kính - Thiết lập các công thức của lăng kính
Khi chiếu tia sáng đơn sắc tới mặt bên AB của lăng kính thì có tia ló ra ngoài không khí ở mặt bên AC. Tia ló ra khỏi lăng kính có phương như thế nào so với tia tới?
Lăng kính là khối chất trong suốt có tiết diện là tam giác, chiết suất n, góc hợp bởi hai mặt bên là góc chiết quang A.
Tia sáng đơn sắc là tia sáng khi qua các dụng cụ quang không bị phân tích thành nhiều màu sắc khác nhau.
Vận dụng kiến thức khúc xạ ánh sáng để xác định đường truyền của tia sáng đơn sắc qua lăng kính
- Tia sáng SI chiếu tới mặt bên AB sẽ bị khúc xạ. Do không khí chiết quang kém hơn chất làm lăng kính nên tia IJ bị lệch về phía đáy.
Tại J có tia ló ra khỏi lăng kính, tia này lệch về phía đáy của lăng kính