6.1.3. Đặc điểm và nội dung6.1.3.1. Nhận biết ánh sáng 6.1.3.1. Nhận biết ánh sáng
ánh sáng là gì ? Đó là một vấn đề phức tạp, có nhiều cách định nghĩa, tuỳ theo lĩnh vực nghiên cứu, dựa vào những đặc tính khác nhau của ánh sáng. Bởi vậy, ở trờng THCS không đa ra định nghĩa mà chỉ yêu cầu HS thông qua kinh nghiệm quan sát hàng ngày của mình mà khẳng định rằng, ta nhận biết đ ợc ánh sáng khi có ánh sáng (coi nh một thực thể vật chất) truyền vào mắt ta. Sau này, trong Sinh học sẽ nói rõ hơn, ánh sáng sau khi truyền vào mắt, tác dụng vào đầu dây thần kinh thị giác cho ta cảm giác sáng. Điều khẳng định đó là cơ sở ban đầu để hình thành quan niệm ánh sáng là một thực thể ánh sáng tồn tại khách quan. ở lớp 7 cha thể nói rõ điều này.
Điều bí mật và kì lạ của ánh sáng là ở chỗ ta không trông thấy ánh sáng trên đờng truyền của nó và tốc độ truyền của nó quá nhanh, ngoài sức tởng tợng của HS, không thể so sánh với tốc độ của các vật thờng thấy hàng ngày (300000km/s). Bật đèn điện trong phòng, ta thấy ngay lập tức ánh sáng tràn ngập khắp phòng không thể nhìn thấy nó đi theo đờng nào để tới các bức tờng, tởng nh ánh sáng đã có sẵn ở khắp mọi nơi.
6.1.3.2. Tia sáng, sự truyền thẳng của ánh sáng
Ta chỉ nhìn thấy ánh sáng ở điểm cuối cùng của đờng truyền khi ánh sáng lọt vào mắt ta, tác dụng vào màng lới. Bởi vậy, việc khám phá ra đờng truyền của ánh sáng thực sự là một khám phá quan trọng đầu tiên trên con đ ờng tìm hiểu về ánh sáng.
Ta không trực tiếp nhìn thấy ánh sáng trên đờng truyền của nó, nhng ta có thể có nhiều cách đánh dấu những điểm mà ánh sáng đã đi qua. Nối những điểm đó với nhau, ta sẽ có đờng truyền của ánh sáng. Cách đánh dấu đó dựa vào đặc tính của ánh sáng.
Cách 1. Dựa vào đặc tính của ánh sáng là ta chỉ nhìn thấy ánh sáng khi nó lọt vào mắt ta. Đặt mắt ở M trớc nguồn sáng nhỏ S. Dùng một miếng bìa có đục một lỗ nhỏ A đặt trong khoảng từ S đến M. Di chuyển miếng bìa cho đến khi nhìn thấy ánh sáng từ S phát ra. Lúc đó ánh sáng đã đi từ S đến mắt. Nối các vị trí khác nhau của A, ta đợc đờng truyền của ánh sáng.
Cách 2. Chiếu một chùm sáng hẹp là là trên một màn chắn phẳng, ta nhìn thấy một vệt sáng đánh dấu những vị trí mà ánh sáng đã đi qua. Đó lầ vì khi ánh sáng gặp một vật chắn thì sẽ bị vật chắn làm tán xạ, hắt ánh sáng lại theo mọi phơng khiến cho ta nhìn thấy điểm sáng trên vật chắn. Nh vậy, chùm sáng đi đến đâu để lại vệt sáng trên màn chắn ở đó.
Tia sáng là một mô hình dùng để biểu diễn đờng truyền của ánh sáng. Thực nghiệm cho thấy, trong không khí ánh sáng truyền theo đờng thẳng. Vậy trong không khí tia sáng là một đờng thẳng có mũi tên chỉ chiều truyền của ánh sáng. Nhng trong Toán học, đờng thẳng không có kích thớc và cũng không thể nhìn thấy. Trong Vật lí không tồn tại một tia sáng thật nh thế. Thực tế, ta chỉ quan sát đợc một chùm sáng gồm rất nhiều tia sáng. Nh vậy, ta hiểu tia sáng trong Vật lí là một chùm sáng hẹp gồm nhiều tia sáng song song. Dù hẹp đến mấy thì chùm sáng hẹp gọi là tia sáng đó cũng có một kích thớc nhất định. Ngoài ra, cũng cần phải chú ý rằng, không thể tạo ra một chùm sáng quá hẹp bởi vì khi ánh sáng truyền qua một lỗ nhỏ có kích thớc vài phần mời milimét thì sẽ xảy ra hiện tợng nhiễu xạ và ánh sáng không đi thẳng nữa. Bởi vậy, trong các thí nghiệm ở trờng THCS, ta coi một chùm sáng hẹp song song có kích thớc 1−
2mm là một tia sáng.
Quy luật về đờng truyền của ánh sáng qua các môi trờng trong suốt là kiến thức cơ bản để nghiên cứu việc tạo ảnh của các dụng cụ quang học.
6.1.3.3. Khái niệm ảnh trong quang học
a) Khái niệm vật sáng
Trong quang học khi nói vật sáng là phải nói rõ vât sáng đối với mắt hay đối với một dụng cụ quang học (gơng hay kinh). Một vật theo nghĩa thông thờng đợc gọi là vật sáng khi có những tia sáng, hay đờng kéo dài của chúng đi thẳng từ vật đến mắt hay đến dụng cụ quang học. Một bong đèn điện để trớc mắt, cho những tia sáng đi thẳng đến mắt, bóng đèn đó là vật sáng của mắt (gọi tắt là vật). Nếu bóng đèn đó để trớc một guơng phẳng, mắt ta nhìn vào gơng thấy một bóng đèn thứ hai là ảnh ảo tạo bởi gơng. Nhng đối với mắt, ta nhìn thấy những tia sáng đi thẳng từ ảnh ảo đó đến mắt. (Thật ra là đờng kéo dài của các tia phản xạ trên gơng nối liền mắt và ảnh của bóng đèn, nhng mắt không phân biệt đuợc đoạn kéo dài này). Bởi thế ảnh ảo trong gơng cũng trở thành vật sáng đối với mắt. Nếu ánh sáng từ vật sáng phải đi qua một dụng cụ quang học rồi mới đến mắt thì ảnh tạo bởi dụng cụ quang học trở thành vật đối với mắt. Chẳng hạn nh ngời cận thị đeo kính phân kỳ nhìn một vật ở xa. Thấu kính phân kỳ tạo thành một ảnh ảo của vật ở gần mắt. ảnh ảo đó trở thành vật sáng của mắt, ở gần mắt nên mắt nhìn rõ ảnh ảo đó. Đối với mắt, ảnh ảo đó tồn tại nh một vật thật.
Khi vật sáng ở phía trớc mắt hay trớc dụng cụ quang học (theo hớng truyền của tia sáng) thì gọi là vật thật. ở THCS không đề cập đến trờng hợp vật ảo.
Trong quang học phân biệt hai loại ảnh :
− ảnh thật. Khi hai tia sáng cùng xuất phát từ một điểm sáng S thật, sau khi đi qua dụng cụ quang học đồng quy tại điểm S’ thì điểm S’ đó gọi là ảnh thật của S. Có hai cách nhận biết đợc sự tồn tại của ảnh thật S’.
+ Đặt mắt trên đờng truyền của ánh sáng ở phía sau S’ (hình 6.1).
+ Đặt một màn chắn trắng ở S’ sẽ nhìn thấy điểm sáng S’ do ánh sáng tán xạ từ S’ (hình 6.2).
Cách thứ hai dễ thực hiện hơn bởi vì theo cách này đặt mắt ở bất cứ chỗ nào ở phía có ánh sáng tới đều nhìn thấy S’. Cách thứ nhất thì chỉ khi để mắt trong chùm tia ló mới nhìn thấy S’. ở trờng THCS, ngời ta dùng cách thứ hai để nhận biết ảnh thật (có thể hứng đợc trên màn). Tuy nhiên GV nên chú ý rằng, ngay cả khi không có màn chắn sáng thì ảnh thật đó vẫn tồn tại.
−ảnh ảo. Khi đờng kéo dài của các tia sáng (kéo dài ngợc chiều truyền của ánh sáng) lọt vào mắt đi qua S’ thì S’ gọi là ảnh ảo. Vì các tia sáng thật không đi qua S’ nên đặt màn chắn sáng ở S’ sẽ không cho vệt sáng nào trên màn, có nghĩa là không thể hứng đợc ảnh ảo trên màn ảnh. Đối với mắt ta, vì không nhìn thấy đờng truyền của các tia sáng nên ta có cảm giác nh các tia sáng đó từ S’ đến mắt. Ta dùng dấu hiệu đó để phân biệt ảnh thật và ảnh ảo. Theo ý nghĩa đó thì ảnh ảo của một vật tạo bởi gơng phẳng lại có thể trở thành vật đối với mắt nhìn vào gơng.
ở lớp 7, chỉ học một loại ảnh là ảnh ảo tạo bởi gơng phẳng và gơng cầu. Mãi đến lớp 9 khi nghiên cứu thấu kính mới đa khái niệm ảnh thật vào chơng trình.
6.1.3.4. Các định luật cơ bản của quang hình học
Quang hình học dựa trên 3 định luật cơ bản :
− Định luật truyền thẳng của ánh sáng.
Hình 6.1
− Định luật phản xạ ánh sáng.
− Định luật khúc xạ ánh sáng.
Định luật truyền thẳng của ánh sáng và định luật phản xạ ánh sáng đợc nghiên cứu tơng đối đầy đủ ở lớp 7, ở lớp 9 chỉ xét hiện t ợng khúc xạ ánh sáng mà không đề cập đến định luật khúc xạ ánh sáng vì HS cha có kiến thức về hàm số sin trong toán học.
ở lớp 7, đây là lần đầu tiên HS đợc làm quen với khái niệm định luật trong Vật lí học. Tuy không đa ra định nghĩa rõ ràng thế nào là một định luật vật lí, nhng qua ví dụ thực tế cần cho học sinh hiểu đợc hai đặc tính quan trọng của định luật :
− Tính phổ biến : Trong những điều kiện giống nhau thì mối quan hệ mô tả trong định luật luôn diễn ra giống nhau bất kì ở nơi nào, vào thời điểm nào. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
− Tính khách quan : Hiện tợng nêu ra trong định luật không phụ thuộc vào ý muốn của con ngời.
Việc nghiên cứu một định luật vật lí ở THCS thờng đợc tiến hành theo ph- ơng pháp thực nghiệm, gồm 5 giai đoạn chính sau đây :
Giai đoạn 1. Quan sát thực tế hay thí nghiệm, phát hiện vấn đề, nêu câu hỏi.
Giai đoạn 2. Đa ra dự đoán về một tính chất, một mối quan hệ có thể giúp giải đáp đợc câu hỏi trên.
Giai đoạn 3.áp dụng lời dự đoán để suy ra một hệ quả, có thể quan sát đợc trong thực tế.
Giai đoạn 4. Đề xuất phơng án thí nghiệm kiểm tra tính xác thực của hệ quả.
Giai đoạn 5. Kết luận : Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả thì lời dự đoán ban đầu trở thành định luật.
Tập cho HS làm quen với việc áp dụng phơng pháp thực nghiệm để nghiên cứu định luật vật lí chính là góp phần bồi dỡng năng lực cho HS. Tuy nhiên việc làm này khá công phu và tốn nhiều thời gian. Cần phải cân nhắc kĩ lỡng về mức độ HS tham gia vào các giai đoạn của phơng pháp thực nghiệm. Đặc biệt lu ý tạo điều kiện cho tham gia vào hai giai đoạn : Đa ra dự đoán và đề xuất phơng án thí nghiệm kiểm tra. Còn việc thực hiện thí nghiệm kiểm tra thì cần phải có sự hỗ trợ của GV trong việc chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm.