VIII. Cấu trỳc của luận văn
3.7.2. Diễn biến thực nghiệmsư phạm
Sau khi ụn tập cỏc kiến thức cần thiết, khi GV đặt cõu hỏi: " Để chựm sỏng đến LK là chựm sỏng hẹp và song song ta cú thể làm như thế nào? " Việc quan sỏt HS cho thấy HS lỳng tỳng trước cõu hỏi này. Điều này cho thấy khả năng vận dụng kiến thức đó học của HS cũn hạn chế.
GV cần gợi ý thờm: Để cú chựm sỏng song song chỳng ta cú thể dựng dụng cụ quang học nào và nguồn sỏng đặt tại vị trớ nào của dụng cụ đú? Cũn để cú chựm sỏng hẹp ta cú thể làm như thế nào?
Khi đú cú HS đó đưa ra được cõu trả lời: Dựng TKHT, đặt nguồn sỏng tại tiờu diện của TKHT để cú chựm sỏng song song; dựng màn ch ắn cú khe hẹp đặt chắn chựm sỏng song song đ ể cú chựm sỏng song song và hẹp.
Trong phần " Ánh sỏng trắng và ỏnh sỏng đơn sắc ", khi GV đặt cõu hỏi: Nguyờn nhõn nào đó làm cho chựm ỏnh sỏng trắng khi đi qua LK khụng những bị lệch về phớa đỏy LK mà cũn bị tỏch ra thành nhiều chựm ỏnh sỏng cú màu sắc khỏc nhau? HS ớt cú biểu hiện suy nghĩ tỡm giả thuyết.
Để định hướng tỡm tũi GQVĐ của HS, GV đó đưa ra cõu h ỏi: Khi ỏnh sỏng tr ắng đi qua LK cú nh ững yếu tố nào tỏc động đến nú để khi đi qua LK nú đó " bị đổi màu " và xoố rộng ra?
Đến đõy cú HS đưa ra giả thuyết: LK làm đ ổi màu ỏnh sỏng.
Một HS khỏc đưa ra giả thuyết: Do ỏnh sỏng tr ắng cú chứa nhiều màu khỏc nhau nờn khi đi qua LK chỳng b ị tỏch ra.
Đến đõy GV chia lớp thành nhúm nhỏ (từ 5 ữ 7 em một nhúm). Sau đú cho th ảo luận theo nhúm hai giả thuyết mà cỏc bạn đó đưa ra.
Khi GV yờu cầu thiết kế phương ỏn T/N để KT giả thuyết " Chựm ỏnh sỏng trắng bao gồm nhiều chựm sỏng cú màu khỏc nhau nờn khi đi qua LK đó bị tỏch ra " thỡ cú HS đưa ra phương ỏn: Trộn đủ bảy màu của chựm sỏng ở T/N trước xem liệu cú thu được ỏnh sỏng trắng hay khụng? Nhưng khi GV h ỏi lại: Trộn bằng cỏch nào thỡ HS lỳng tỳng khụng trả lời được.
Một HS khỏc bổ sung: Trộn màu bằng cỏch dựng bảy đốn phỏt ỏnh sỏng bảy màu, cho ỏnh sỏng t ừ bảy đốn đú chiếu chồng chập lờn nhau.
GV gợi ý: Cỏc em hóy sử dụng tớnh chất thuận nghịch của đường truyền ỏnh sỏng. Đến đõy vẫn chưa cú HS nào đưa ra đư ợc phương ỏn dựng hai LK giống hệt nhau, đặt ngược nhau.
GV tiếp tục gợi ý: Giả sử ta đó biết rằng chựm ỏnh sỏng trắng bao gồm nhiều chựm ỏnh sỏng cú màu khỏc nhau. Như T/N đầu tiờn ta thấy, cỏc tia sỏng cú màu khỏc nhau đến LK với cựng một gúc tới (cựng nằm trong chựm sỏng trắng), nhưng khi đi qua LK chỳng cú gúc lệch khỏc nhau. Vậy giả sử ta cú cỏc tia sỏng cú màu khỏc nhau đến LK với cỏc gúc tới khỏc nhau, liệu cú khả năng chỳng lại chồng chập lờn nhau khụng?
HS: Chỳng cú thể chồng chập lờn nhau.
Khi đú cú HS đ ó phỏt bi ểu: Ta cú th ể đặt một LK thứ hai hứng chựm sỏng sau LK ở T /N đầu.
GV: Đỳng vậy ta cú thể làm như thế, nhưng chỳ ý là phải di chuyển LK thứ hai và màn quan sỏt trong khi LK th ứ nhất giữ đứng yờn, khi dịch chuyển LK thứ hai và màn thỡ chỳ ý quan sỏt màn c ủa chựm sỏng thu được trờn màn xem liệu cú vị trớ nào thu được vệt sỏng trắng trờn màn hay khụng? Chỳng ta hóy ti ến hành T/N theo phương ỏn này.
Để cho HS tin tư ởng vào kết quả của T/N, GV cho HS xem ph ần mềm T/N ảo về hiện tượng TSAS và ỏnh sỏng trắng.
Trong phần " Giải thớch sự TSAS ", khi GV đưa ra yờu c ầu: Từ những kiến thức đó học, chỳng ta hóy gi ải thớch hiện tượng TSAS (nghĩa là giải thớch hiện tượng: Cỏc tia sỏng đơn s ắc cú màu khỏc nhau sau khi đi qua LK cú gúc lệch khỏc nhau). Cú thể do cõu hỏi định hướng quỏ rộng, HS chưa t ỡm ra ph ương ỏn tr ả lời.
GV gợi ý thờm: ở phần trước chỳng ta đó biết rằng, ỏnh sỏng trắng là tổng hợp của nhiều ỏnh sỏng đơn sắc, kết hợp kiến thức đó học về LK, em nào cú thể giải thớch được hiện tượng TSAS?
Đến đõy vẫn chưa cú HS nào phỏt biểu ý kiến, mặc dự đó cú sự trao đổi ý kiến giữa cỏc HS - Đó cú bi ểu hiện tỡm tũi GQVĐ.
GV đưa ra gợi ý tiếp: Ta thấy trong T/N, cỏc ỏnh sỏng đơn s ắc đến LK với cựng một gúc tới, dựa vào cỏc cụng thức về LK, em hóy cho biết: Để gúc lệch của cỏc chựm tia đơn s ắc khỏc nhau thỡ đại lượng Vật lý nào phải khỏc nhau đối với mỗi màu đơn sắc?
Đến đõy HS đó tỡm được hướng GQVĐ. Cú HS đó tỡm được cõu trả lời: Để cỏc gúc lệch của cỏc chựm sỏng đơn sắc khỏc nhau là khỏc nhau thỡ chi ết suất của chất làm LK là khỏc nhau đ ối với ỏnh sỏng đơn sắc cú màu khỏc nhau.
Như vậy đó cú HS giải thớch được hiện tượng TSAS nhờ vào một số gợi ý trờn. Sau đú GV g ọi một số HS khỏc phỏt biểu. Cuối cựng GV tổng kết.
Bài 2: Giao thoa ỏnh sỏng - Nhiễu xạ ỏnh sỏng.
Trong phần " Hiện tượng giao thoa ỏnh sỏng ", khi GV đề xuất nhiệm vụ: Làm thế nào để cú hai nguồn sỏng kết hợp và ỏnh sỏng từ hai nguồn đú cú phần chồng chập lờn nhau?
Cú HS đ ó đề xuất được phương ỏn dựng hai khe hẹp. GV hỏi tiếp: Hai khe đú đư ợc chiếu sỏng như thế nào?
HS trả lời: Chiếu ỏnh sỏng từ một nguồn sỏng vào cả hai khe hẹp.
Trong T/N với khe Y-õng, dưới sự hướng dẫn của GV, HS cú thể tự tạo ra cỏc cặp khe Iõng ở nhà và đến lớp quan sỏt hiện tượng.
Núi chung hỡnh ảnh giao thoa ỏnh sỏng tương đối khú quan sỏt, đặc biệt ỏnh sỏng trắng. GV cho HS quan sỏt hi ện tượng GTAS bằng T/N ảo, một lần nữa củng cố niềm tin cho HS kết quả của T/N.
HS cú thể giải thớch được hiện tượng giao thoa với ỏnh sỏng đơn sắc nhưng khi GV yờu cầu giải thớch hiện tượng xảy ra với ỏnh sỏng trắng thỡ cỏc em rất lỳng tỳng.
GV gợi ý thờm: Chỳng ta đó biết, ỏnh sỏng trắng là hỗn hợp của nhiều ỏnh sỏng đơn sắc, mà mỗi ỏnh sỏng đơn s ắc khi giao thoa lại cho một hệ thống võn.
Khi đú cú HS đó giải thớch được hiện tượng giao thoa với ỏnh sỏng trắng. Điều này chứng tỏ: Khả năng vận dụng kiến thức đó học của HS cũn hạn chế.
Trong phần " Hiện tượng GTAS trờn bản mỏng ", khi GV đặt cõu hỏi: Khi ỏnh sỏng mặt trời chiếu vào vỏng dầu, mỡ, bong búng xà phũng... ta th ấy cú những võn màu sặc sỡ. Em hóy giải thớch hiện tượng này.
Trước cõu hỏi này, khụng cú HS nào đưa ra đư ợc cõu trả lời. GV phải gợi ý thờm: Khi ỏnh sỏng mặt trời chiếu vào mặt vỏng dầu, mỡ, bong búng xà phũng... thỡ cú th ể xảy ra hiện tượng phản xạ ỏnh sỏng và hiện tượng khỳc xạ ỏnh sỏng. Cỏc em hóy vận dụng thờm định luật phản xạ ỏnh sỏng và định luật khỳc xạ ỏnh sỏng để giải thớch hiện tượng này.
Sau một lỏt suy nghĩ đó cú HS đưa ra được cõu trả lời.
Trong phần " Hiện tượng nhiễu xạ ỏnh sỏng ", khi GV đưa ra cõu h ỏi: " Hóy dự đoỏn hỡnh ảnh quan sỏt đư ợc khi tiến hành T/N sau trong trư ờng hợp cú kớnh lọc sắc và khụng cú kớnh l ọc sắc " (T/N về nhiễu xạ ỏnh sỏng).
Cú HS dự đoỏn: Ta nhỡn th ấy vệt sỏng cú hỡnh dạng giống khe hẹp. HS khỏc dự đoỏn: Ta nhỡn th ấy nguồn sỏng.
Khi tiến hành T/N theo nhúm, cỏc nhúm đ ều hoàn thành và cho kết quả tương đối tốt. Sau đú đ ại diện nhúm lờn bảng trỡnh bày kết quả T/N, khi GV gi ới thiệu hỡnh ảnh NXAS khi ỏnh sỏng đi qua mộp dao c ạo, khi ỏnh sỏng đi qua cỏc khe h ẹp cú kớch thước khỏc nhau đ ó gõy được sự chỳ ý của HS. Nhưng cú HS vẫn thắc mắc: Hỡnh ảnh nhiễu xạ mà em quan sỏt được rất giống hỡnh ảnh GTAS ở T/N trước.
GV: Nếu trong T/N giao thoa, do mắt em chỉ " hứng " ỏnh sỏng từ một khe hẹp thỡ sẽ giống hỡnh ảnh nhiễu xạ. Nếu mắt em " hứng " được ỏnh sỏng do cả hai khe truyền tới thỡ hỡnh ảnh em quan sỏt được cú khỏc: ở hiện tượng nhiễu xạ, vệt sỏng chớnh giữa rộng và sỏng hơn hẳn
so với cỏc vệt sỏng hai bờn. Cũn ở hiện tượng giao thoa, cỏc võn sỏng cú đ ộ rộng khỏ đều nhau, cỏc võn ở hai bờn mà gần võn sỏng chớnh giữa cũng khỏ là sỏng.
Từ phõn tớch trờn của GV, HS đó nõng cao được khả năng quan sỏt cỏc hiện
tượng Vật lý, đặc biệt là những hiện tượng liờn quan đến ỏnh sỏng.
Bài 3: Mỏy quang phổ - Quang ph ổ liờn tục.
Trong phần " Mỏy quang phổ ", GV đặt cõu hỏi ụn tập kiến thức cũ: Cú những cỏch nào đ ể phõn tớch một chựm sỏng đa sắc thành cỏc chựm sỏng đơn sắc?
Cú HS đ ó phỏt bi ểu: Dựng LK đ ể phõn tớch để phõn tớch chựm sỏng đa sắc. GV: Đỳng. Li ệu cũn cỏch nào khỏc khụng?
Khi đú cú HS tr ả lời: Dựng cỏch t ử nhiễu xạ.
Sau đú GV đặt ra nhiệm vụ: Thiết kế một thiết bị dựng để phõn tớch và thu được
quang phổ của chựm sỏng đa sắc. Cú HS đó đưa ra phương ỏn dựng LK và một màn
chắn. Khi GV đưa ra cõu hỏi: Cú cần bổ sung gỡ nữa khụng? Thỡ khụng cú HS nào đưa ra được cõu trả lời.
GV gợi ý thờm: Theo cỏc em, để quan sỏt quang phổ thỡ chỳng ta quan sỏt trong phũng tối dễ hơn hay ở chỗ sỏng dễ hơn?
HS: Quan sỏt trong phũng t ối dễ hơn.
GV: Để dễ dàng quan sỏt quang phổ ta phải làm như thế nào? HS: Đặt màn quan sỏt trong một buồng tối.
Khi GV đặt cõu hỏi: Ánh sỏng đến LK là một chựm sỏng song song, cỏc tia đơn sắc cú cựng một màu sau khi lú ra khỏi LK sẽ song song với nhau, nhưng cỏc tia cú màu khỏc nhau sẽ cú chỗ chồng chập lờn nhau, sẽ rất khú quan sỏt. Để khắc phục hiện tượng này chỳng ta cú th ể làm như thế nào?
HS rất lỳng tỳng trong việc tỡm phương ỏn giải quyết.
GV phải kết hợp cụng nghệ thụng tin, đưa lờn màn h ỡnh để phõn tớch thỡ HS mới đưa ra được phương ỏn: Dựng TKHT đ ặt sau LK, màn chắn đặt tại tiờu diện của thấu kớnh.
Khi GV tiến hành T/N với mụ hỡnh MQP LK đơn giản lắp rỏp theo MH đó thiết kế, cú HS yờu cầu được lờn tham gia lắp rỏp T/N.
HS đó đưa ra được phương ỏn thiết kế MQP cỏch tử và rất phấn khởi với thành quả bước đầu của mỡnh.
Cuối cựng, GV cho HS xem phần mềm quang học mụ phỏng việc phõn tớch thành phần của chựm ỏnh sỏng qua MQP.
Qua đõy, chỳng ta th ấy được tỏc dụng của việc tiến hành cỏc T/N và việc sử dụng cỏc MH vật chất - chức năng:
Từ trước tới nay, việc DH mụn Vật lý núi chung và việc dạy cỏc khỏi niệm, hiện tượng Vật lý, ứng dụng kĩ thuật của Vật lý núi riờng đều rất ớt sử dụng T/N. Vỡ vậy, quỏ trỡnh sử dụng T/N trong DH cỏc bài này đ ó đem lại hiệu quả rừ rệt đối với việc gõy hứng thỳ, kớch thớch nhu c ầu của HS.
ở bài " Giao thoa ỏnh sỏng - Nhiễu xạ ỏnh sỏng ", khi tiến hành T/N xong, đại diện nhúm lờn bảng trỡnh bày kết quả, một số HS muốn mượn dụng cụ T/N để tiến hành lại T/N khi thay đ ổi độ rộng của khe hẹp.
ở bài " Mỏy quang phổ - Quang ph ổ liờn tục ", sau khi bu ổi học kết thỳc, một số em đó ở lại để xin được quan sỏt quang phổ khi dịch chuyển vị trớ của nguồn sỏng, khi đặt thờm thấu kớnh nữa sau nguồn sỏng.