2.2.1.1. Mục tiêu bài học a. Mục tiêu kiến thức
- Mô tả hai thí nghiệm của Newton và rút ra kết luận từ thí nghiệm.
- Nêu đƣợc hiện tƣợng tán sắc ánh sáng là gì.
- Phân biệt ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc.
- Chiết suất môi trƣờng trong suốt đối với mỗi đơn sắc khác nhau thì khác nhau. b. Mục tiêu kỉ năng
- Giải thích đƣợc hiện tƣợng tán sắc từ hai thí nghiệm của Newton.
- Nắm đƣợc dụng cụ, cách bố trí thí nghiệm của Newton.
- Vận dụng, giải thích đƣợc các hiện tƣợng tự nhiên. 2.2.1.2.Chuẩn bị của GV và HS
a. Giáo viên :
- Thí nghiệm về tán sắc ánh sáng và thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc
- Bài trình diễn powerpoint gồm: Các hình ảnh sinh động về màu sắc, hình 24.1 và 24.2 SGK có hiệu ứng về đƣờng truyền tia sáng, hệ thống câu hỏi thích hợp.
b. Học sinh :
- Ôn đƣờng đi tia sáng khi qua lăng kính, công thức lăng kính, góc lệch cực tiểu. 2.2.1.3. Thiết kế phƣơng án xây dựng kiến thức trong bài học
a. Lựa chọn phƣơng pháp
- Vì hiện tƣợng tán sắc ánh sáng trực quan và khá phổ biến trong đời sống, để xây dựng kiến thức bài học này, GV có thể dùng phƣơng pháp nêu vấn đề bằng cách đƣa ra hiện tƣợng hoặc hƣớng dẫn HS tự làm thí nghiệm, dẫn dắt tự phát hiện vấn đề.
b. Phƣơng án
- Đầu tiên, hƣớng dẫn HS ôn kiến thức cũ về lăng kính cần dùng để hiểu kiến thức mới của bài học này.
- Tiếp theo, cho HS xem thí nghiệm(hoặc tự làm nếu có điều kiện) về hiện tƣợng tán sắc, và để HS tự nhận biết kết quả thí nghiệm.
- Đặt vấn đề để HS tự phát hiện vai trò của lăng kính trong hiện tƣợng trên và đặc điểm của ánh sáng mặt trời, ánh sáng đơn sắc.
- Từ đó, hƣớng dẫn HS giải thích hiện tƣợng tán sắc và những ứng dụng của hiện tƣợng này trong đời sống, khoa học kĩ thuật.
- Cuối cùng, tùy thuộc vào trình độ của lớp học. GV chốt lại kiến thức, cho trả lời các câu hỏi trắc nghiệm vận dụng, tái hiện kiến thức vừa học hoặc để kiểm tra hiệu quả tiết học có thể yêu cầu các em trả lời các câu hỏi đã soạn sẵn vào phiếu học tập.
Khi nêu vấn đề, dẫn dắt HS tự xây dựng kiến thức bằng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm. Sau mỗi phần trả lời, mỗi phần kiến thức GV phải chốt lại thông tin hoặc giải nghĩa rõ hơn để HS khắc sâu, ghi nhớ kiến thức.
2.2.1.4.Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Hoạt động 1 : chuẩn bị kiến thức
GV nêu các câu hỏi về sự truyền các tia sáng đơn sắc qua lăng kính và góc lệch của tia sáng
Câu 24.1: Khi chiếu chùm sáng song song, đơn sắc vào mặt bên của lăng kính thì tia ló sẽ:
A. Truyền thẳng theo phương của chùm tia sáng tới
B. Lệch phương so với chùm tia tới
C. Lệch phương về phía đáy so với chùm tia tới
D.Lệch phương về phía đỉnh so với chùm tia tới
Câu 24.2: Đối với một lăng kính có hình dạng nhất định (góc chiết quang A không đổi) thì góc lệch phụ thuộc như thế nào vào chiết suất của lăng kính
A. Tỉ lệ thuận B. Tỉ lệ nghịch
C. Phụ thuộc theo hàm sin D. Không phụ thuộc
GV có thể đề nghị HS giải thích vì sao.
HS thảo luận nhóm ôn lại kiến thức cũ và trả lời
Đáp án C
Sau khi HS trả lời, GV chốt lại:
- Tia sáng đơn sắc qua lăng kính bị khúc xạ về phía đáy lăng kính.
- Góc lệch D phụ thuộc chiết suất n của lăng kính, n càng lớn thì D càng lớn.
HS tiếp nhận và khắc sâu
Hoạt động 2: Khảo sát thí nghiệm
Thí nghiệm 1: Sự tán sắc ánh sáng
GV dùng hình ảnh cầu vòng để đặt vấn đề vào bài
GV dùng màn hình trình chiếu (hoặc vẽ trên khổ giấy lớn), giúp HS tìm hiểu mục đích và bố trí thí nghiệm
GV định hƣớng HS quan sát để phát hiện xem khi chiếu ánh sáng trắng qua lăng kính thì ngoài hiện tƣợng khúc xạ còn có hiện tƣợng gì nữa xảy ra. Sau đó tiến hành thì nghiệm.
Sau khi tiến hành thí nghiệm GV đƣa ra câu hỏi:
Câu 24.3: Trong thí nghiệm của Newton về tán sắc ánh sáng, khi chiếu vào lăng kính một chùm ánh sáng mặt trời ta thấy:
A. Chùm sáng ló bị lệch về phía đáy.
B. Chùm sáng ló bị tách thành dải có màu liên tục. C. Chùm sáng ló vừa bị lệch về phía đáy lăng kính vừa bị tách ra thành dải sáng liên tục nhiều màu D. Chùm sáng ló giống hệt chùm tia tới
Câu 24.4: Hãy sắp xếp thứ tự màu sắc quan sát được trong chùm sáng ló trong thí nghiệm của Newton: ……….
GV giúp HS rút ra kết luận về hiện tƣợng tán sắc ánh sáng và cho HS biết dải màu quan sát đƣợc gọi là quang phổ.
Câu 24.5: Có phải lăng kính đã làm đổi màu ánh sáng hay không?...
HS theo dõi thí nghiệm và nhận biết hiện tƣợng xảy ra rồi thảo luận nhóm và đƣa ra nhận định, kết luận của nhóm Ngoài khúc xạ còn có chùm tia ló là chùm sáng gồm nhiều màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím giống màu cầu vòng.
Đáp án C
theo từ đỉnh đến đáy lăng kính, màu sắc chùm tia ló có thứ tự: Đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
Phát biểu kết luận về hiện tƣợng tán sắc: Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành chùm sáng đơn sắc.
Thí nghiệm 2: Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc
GV nêu phƣơng án thí nghiệm: dùng ánh sáng đơn sắc qua lăng kính và tiến hành thí nghiệm 2 nhƣ SGK
Trở lại với hiện tƣợng tán sắc ánh sáng, GV đặc vấn đề: ánh sáng đơn sắc không bị đổi màu khi qua lăng kính, vậy tại sao ánh sáng trắng khi qua lăng kính lại bị phân tán thành nhiểu thành phần đơn sắc biến thiên liên tục từ đỏ đến tím? Các em có ý kiến gì về cấu trúc của ánh sáng trắng không?
Giúp HS chốt lại kết luận về ánh sáng trắng: Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc.
HS quan sát và đƣa ra nhận xét: không phải lăng kính là nguyên nhân làm đổi màu ánh sáng.
HS rút ra kết luận: ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị đổi màu khi qua lăng kính.
HS thảo luận cùng nhóm.
Hoạt động 3: giải thích hiện tƣợng tán sắc ánh sáng
GV đặt câu hỏi dẫn dắt để HS trả lời câu hỏi:
Câu 24.6: Khi chiếu ánh sáng mặt trời qua lăng kính, tia ló bị tán sắc do:
A. Góc chiết quang A của lăng kính thay đổi
B. Góc lệch của các ánh sáng đơn sắc khác nhau
C. Thủy tinh có tác dụng lọc màu ánh sáng mặt trời
D. Lăng kính làm đổi màu ánh sáng
Câu 24.7: Khi qua lăng kính, góc lệch của tia sáng đơn sắc trong chùm ánh sáng trắng khác nhau vì:
A. Góc chiết quang của lăng kính
B. Góc tới của ánh sáng trắng
C. Chiết suất của lăng kính đối với mỗi màu đơn sắc khác nhau là khác nhau
D. Mỗi màu đơn sắc khác nhau khi qua lăng kính bị khúc xạ
Căn cứ lời giải thích của HS, GV nhấn mạnh: qua hiện tƣợng tán sắc, ta có một phát hiện quan trọng đó là chiết suất của một môi trƣờng trong suốt có liên hệ với màu sắc ánh sáng. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc kết luận bản chất của ánh sáng
HS thảo luận nhóm, dùng kiến thức đã chuẩn bị đƣa ra đáp án
Đáp án B
Đáp án C
Sau khi trả lời câu hỏi, từ những đáp án đã có, HS rút ra kiến thức, đó là: - Nguyên nhân tán sắc ánh sáng trắng là do các thành phần đơn sắc bị khúc xạ với những góc lệch khác nhau. -Góc lệch của các thànhphần đơn sắc khác nhau vì chiết suất của lăng kính đối với mỗi đơn sắc đó khác nhau.
Hoạt động 4: tìm hiểu ứng dụng của hiện tƣợng tán sắc ánh sáng
GV dùng màn hình chiếu cho HS xem hình ảnh cầu vòng ở nhiều cảnh khác nhau: cầu vòng sau cơn mƣa, cầu vòng cạnh thác nƣớc, cầu vòng cạnh những ống phun nƣớc lớn… và yêu cầu HS giải thích
GV kết luận nguyên nhân gây ra cầu vòng. Giới thiệu bài đọc thêm để HS tham khảo.
GV nêu ứng dụng quan trọng: tạo ra máy quang phổ.
HS thảo luận và đƣa ra cách giải thích riêng
Hoạt động 5: Củng cố, ôn tập bài học
GV lựa chọn thời gian thích hợp chốt lại kiến thức cần nắm trong bài và trả lời câu hỏi TNKQ
HS trả lời câu hỏi
Câu 24.8: Điền từ thích hợp vào chỗ trống để được câu đúng:
1.Chùm ánh sáng…………..sau khi đi quan lăng kính…………..thành một dải màu gồm nhiều màu khác nhau. Hiện tượng này gọi là hiện tượng …………..
2.Chùm sáng…………..bị lệch nhiều nhất. Chùm sáng…………..bị lệch ít nhất.
3.Dải sáng có màu liên tục từ đỏ đến tím gọi là…………..của ánh sáng mặt trời.
4.Sự tán sắc ánh sáng là sự………một chùm sáng phức tạp thành các………
5.Ánh sáng trắng là ánh sáng tập hợp…………..
6.Nguồn phát ánh sáng trắng: …………..
Câu 24.9: Trong thí nghiệm của Newton, khi chiếu vào lăng kính một chùm sáng có màu đơn sắc, ta thấy chùm sáng ló:
A. Bị lệch về phía đáy lăng kính và có màu giống hệt ánh sáng tới
B. Bị lệch về phía đáy lăng kính và đổi thành màu khác
C. Không bị lệch và cũng không đổi màu
D. Bị đổi thành màu khác
Câu 24.10: Trong thí nghiệm của Newton về tán sắc ánh sáng trắng chứng tỏ:
A. Lăng kính làm đổi màu ánh sáng trắng.
B. Ánh sáng trắng là ánh sáng tạo bởi sự chồng chập của nhiều ánh sáng đơn sắc.
C. Ánh sáng trắng là ánh sáng có màu xác định.
Câu 24.11: Thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc của Newton nhằm chứng minh:
A. Lăng kính làm đổi màu của ánh sáng đơn sắc.
B. Ánh sáng có bất kì màu gì khi qua lăng kính cũng bị lệch về phía đáy.
C. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị đổi màu khi qua lăng kính.
D. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có màu xác định và bị đổi màu khi qua lăng kính.
Câu 24.12: Chiếu một chùm ánh sáng hẹp vào lăng kính thủy tinh, chùm sáng ló ra khỏi lăng kính là:
A. Chùm sáng trắng. B. Chùm sáng đơn sắc.
C. Dải màu liên tục từ đỏ đến tím. D. Tùy thuộc vào góc tới.
Câu 24.13: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng:
A. Có màu xác định. B. Không bị đổi phương khi qua lăng kính.
C. Không bị tán sắc khi qua lăng kính. D. Bị đổi màu khi qua lăng kính.
Câu 24.14: Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng trắng là do:
A. Ánh sáng trắng là tập hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc và góc lệch của mỗi ánh sáng đơn sắc khác nhau khi qua lăng kính sẽ khác nhau.
B. Sự đổi màu của ánh sáng khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác.
C. Cường độ ánh sáng bị thay đổi do truyền từ môi trường này sang môi trường kia.
D. Lăng kính làm đổi màu ánh sáng trắng.
Câu 24.15: Nói về tính chất sóng của ánh sáng, tập hợp đại lượng nào sau đây đặc trưng cho tính chất sóng của ánh sáng:
A. Vận tốc truyền, bước sóng, tần số. B. Màu sắc, chiết suất môi trường, bước sóng.
C. Cường độ sáng, bước sóng, chu kỳ. D. Tần số, phương đường truyền, bước sóng.
Câu 24.16: Chiếu lần lượt các tia sáng sau vào lăng kính, hãy cho biết trường hợp nào tia sáng không bị tán sắc:
A. Tia sáng mặt trời. B. Tia sáng từ bóng đèn dây tóc.
C. Tia sáng từ ngọn nến. D. Tia sáng từ bóng đèn dây tóc bị chắn bởi kính lọc màu.
Câu 24.17: Khi chiếu cùng một góc tới, qua một lăng kính, các tia sáng đơn sắc khác nhau sẽ có góc lệch khác nhau vì:
A. Màu sắc khác nhau.
B. Chiết suất của lăng kính đối với mỗi đơn sắc khác nhau là khác nhau.
C. Chiết suất của lăng kính đối với mỗi cường độ sáng khác nhau là khác nhau.
Câu 24.18: Khi ánh sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường khác thì đại lượng nào sau đây không thay đổi:
A. Phương truyền. B. Vận tốc. C. Bước sóng. D. Tần số.
Câu 24.19: Chọn đáp án sai về chiết suất của môi trường trong suốt:
A. Chiết suất đối với ánh sáng đỏ là bé nhất, đối với ánh sáng tím là lớn nhất.
B. Chiết suất càng lớn thì vận tốc ánh sáng truyền trong môi trường đó càng nhỏ.
C. Chiết suất của môi trường chỉ phụ thuộc vào bản chất của môi trường nên nó là hằng số đối với mọi ánh sáng.
D. Chiết suất cho biết vận tốc của một ánh sáng đơn sắc truyền trong môi trường này nhỏ hơn vận tốt ánh sáng đó truyền trong môi trường chân không bao nhiêu lần.
Câu 24.20: Hiện tượng cầu vòng xuất hiện do:
A. Hiện tượng tán sắc ánh sáng trắng. B. Trời mưa.
C. Ánh nắng xuất hiện sau cơn mưa. D. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng.