Đặt một vật sáng thật trớc một thấu kính phân kì bao giờ ta cũng thu đợc một ảnh ảo cung chiều và bé hơn vật. Kết quả quan sát này phù hợp với phép dựng ảnh. Bởi thế, có thể xem đó là một dấu hiệu để nhận biết thấu kính phân kì.
Khi đặt trong một hệ nhiều gơng và thấu kính thì thấu kính phân kì cũng có thê cho ảnh thật. Nhng ở trờng THCS không xét đến trờng hợp này vì không học hệ gơng – thấu kính.
6.2.4. Phơng pháp dạy học một số kiến thức cụ thể
6.2.4.1. Phơng pháp xác định đờng truyền của các tia sáng
Việc xác định ảnh của một vật tạo bởi thấu kính là một trong những kiến thức trọng tâm của phần Quang hình học ở lớp 9. Việc dựng ảnh lại dựa trên quy luật về đờng truyền của các tia sáng qua thấu kính. Các quy luật đó đợc xác định bằng thực nghiệm. Bởi vậy, một trong những yếu tố quyết định kết quả dạy học là phải giúp HS có thể xác định đợc đờng truyền của các tia sáng qua thấu kính bằng thực nghiệm.
Vì ta không nhìn thấy trực tiếp các tia sáng trên đờng truyền của nó, cho nên cần phải có những giải pháp đặc biệt để nhận biết đợc đờng truyền đó. Có ba cách thờng dùng.
Cách 1. Dùng đèn chiếu tạo một chùm sáng hẹp song song là là trên mặt một màn chắn sáng. Chùm sáng để lại trên màn một vệt sáng, đánh dấu đ ờng truyền của chùm sáng (cách này đã đợc học ở lớp 7). Cách làm này dễ thực hiện với những đèn chiếu thông thờng nhng có nhợc điểm :
+ Chùm sáng phải có cờng độ sáng mạnh và bề rộng chừng 2 − 3mm trở lên, làm cho ta có cảm giác không phải là một tia sáng. Nếu chùm sáng hẹp giống một tia sáng thì rất khó tạo thành vệt sáng dài trên màn.
+ Phải dùng một thấu kính cắt theo một đờng kính đặt sát trên màn hay dùng hai màn chắn sáng ở hai bên thấu kính. Thao tác rất khó khăn, phiền phức.
Cách 2. Dùng nguồn phát ánh sáng laze tạo ra một chùm sáng hẹp có c ờng độ mạnh đi qua một màn khói. Tia laze sẽ để lại một vệt sáng đánh dấu đờng đi của nó. Có thể quan sát tia sáng trong không gian ba chiều chứ không phải chỉ trên một mặt phẳng nh ở cách 1. Các thấu kính cũng đợc đặt trong hộp bằng nhựa trong suốt chứa khói.
Cách này cho hình ảnh trung thực của tia sáng trong không gian ba chiều. Nhợc điểm là khói ở trong hộp sau một thời gian khoảng 3 − 5 phút bị lắng xuống đáy hộp. Trong một lần làm thí nghiệm (độ 15 phút) phải cho khói vào hộp nhiều lần. Ngoài ra, cần phải thận trọng, đảm bảo an toàn, không để HS cho tia laze dọi thẳng vào mắt.
Cách 3. Dùng phơng pháp che khuất. Đặt một cái kim nhỏ A trớc mắt, ta nhìn thấy kim vì có ánh sáng từ kim đến mắt ta. Đặt một kim B trong khoảng từ A đến mắt sao cho B che khuất A thì lúc đó B nằm trên đờng thẳng từ A đến mắt, chặn mất ánh sáng từ A đến mắt, khiến cho mắt chỉ nhìn thấy B, còn A bị che khuất. Vậy đờng thẳng AB là đờng truyền của ánh sáng từ A đến B rồi đến mắt. Cách này có u điểm là không cần các đèn chiếu mạnh, nhng có nhợc điểm là phải dùng các vật nhỏ (nh cái kim) để đánh dấu đờng truyền của tia sáng chứ vẫn không nhìn thấy vết của tia sáng. Cách này rất thuận tiện khi phải khảo sát đờng truyền của các tia sáng qua các môi trờng lỏng hay rắn mà ta không thể đặt đèn chiếu trong đó đợc, ví dụ nh khảo sát đờng truyền của tia sáng từ nớc ra không khí.
6.2.4.2. Phơng pháp dạy học hiện tợng khúc xạ ánh sáng
Đầu tiên cần giới thiệu cho HS một số hiện tợng lạ trong tự nhiên không thể giải thích bằng định luật truyền thẳng của ánh sáng. Ví dụ nh : Chiếc thớc thẳng nhúng một nửa vào chậu nớc thì nhìn thấy nh bị gãy ; con cá nhỏ bỏ vào bình cầu đựng nớc thấy to hơn, viên sỏi đặt trong chậu mắt không nhìn thấy vì vớng thành chậu nhng đổ nớc vào chậu lại nhìn thấy… Muốn giải thích đợc những hiện tợng đó bắt buộc phải xem xét lại xem đờng đi của tia sáng từ không khí vào nớc hay từ nớc ra không khí có còn đi thẳng nữa không. Chỉ có thể là ánh sáng không đi thẳng nữa khi truyền từ môi trờng này sang môi trờng kia. Cần phải kiểm tra lại dự đoán này và khảo sát kĩ hơn.
Bố trí thí nghiệm kiểm tra. HS có thể đề xuất cách bố trí thí nghiệm để khảo sát đờng truyền của ánh sáng nh đã học ở lớp 7. Dùng đèn chiếu chiếu một tia sáng đi là là trên một tấm gỗ phẳng, một nửa ngâm trong nớc. Kết quả thí
nghiệm cho thấy khi đi qua mặt phân cách giữa không khí và nớc thì tia sáng bị đổi hớng. Khi đi vào nớc, tia sáng lại truyền thẳng.
Cần lu ý HS những chi tiết cụ thể sau đây về đờng truyền của tia khúc xạ : + Tia khúc xạ nằm trong cùng một mặt phẳng tạo bởi tia tới và đờng pháp tuyến.
+ Tia khúc xạ và tia tới nằm ở hai bên đờng pháp tuyến tại điểm tới.
+ Tia khúc xạ bị lệch lại gần đờng pháp tuyến hơn. Góc khúc xạ r nhỏ hơn góc tới i.
Một câu hỏi đợc đặt ra là : Nếu bây giờ ta làm ngợc lại, cho tia sáng truyền từ nớc ra ngoài không khí thì hiện tợng sẽ xảy ra nh thế nào ? Cụ thể là nếu ta cho tia sáng đi từ nớc ra không khí với góc tới bằng r thì tia khúc xạ sẽ có hớng nh thế nào ? Có phải là tia khúc xạ cũng lại gần pháp tuyến hơn không ? Có thể yêu cầu HS dự đoán rồi bố trí thí nghiệm kiểm tra dự đoán.
ở đây khó có thể cung cấp cho HS dụng cụ thí nghiệm có nguồn sáng đặt trong nớc. Nên hớng dẫn HS dùng phơng pháp che khuất để xác định đờng truyền của một tia sáng từ trong nớc ra không khí. Bố trí thí nghiệm nh hình 40.1 SGK. Yêu cầu HS rút ra 3 điều nhận xét về tia khúc xạ nh ở trên. Riêng nhận xét c) có chỗ khác là khi đi từ nớc ra ngoài không khí thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
Nếu khéo bố trí thí nghiệm thì có thể nhận xét sâu sắc hơn là : Khi đổi chiều truyền của ánh sáng thì tia sáng vẫn đi theo đờng cũ. Đó là nội dung của nguyên lí về sự trở lại ngợc chiều truyền của ánh sáng, không yêu cầu HS phải nhớ, nhng nếu biết thì rất thuận tiện trong khi giải quyết nhiều bài toán thực tiễn.
6.2.4.3. Phơng pháp dạy học bài “Thấu kính hội tụ“