trắng thì mỗi ánh sáng đơn sắc sẽ cho một hệ thống vân và trên mặt bản ta sẽ quan sát thấy màu sắc cầu vồng, đó là màu sắc của vân bản mỏng.
H.2.3. giao thoa ánh sáng trên bong bóng xà phòng bong bóng xà phòng
H 2.4: Tia sáng đi qua bản mặt có bề dày thay đổi dày thay đổi
Nhiều hiện tượng khác trong thực tế cũng được giải thích bằng hiện tượng giao thoa ánh sáng
H 2.5: Hình ảnh giao thoa AS trên lông công; vỏ bào ngư; ngọc mắt mèo
2.4. Tìm hiểu thực tế dạy học chương "Sóng ánh sáng"- Sách giáo khoa Vật lý 12 nâng cao ở các trường THPT trên địa bàn thành phố Thái nguyên tỉnh Thái nguyên nâng cao ở các trường THPT trên địa bàn thành phố Thái nguyên tỉnh Thái nguyên
- Điều tra về việc đổi mới PPDH và những PPDH mà GV đã sử dụng, cách tổ chức dạy học, việc soạn giảng của GV khi dạy chương " Sóng ánh sáng "
- Thực trạng về phát triển tích cực trong nh ận thức của HS, hoạt động sáng tạo của HS trong giờ học.
- Việc khai thác, sử dụng thí nghiệm, sử dụng phương tiện hỗ trợ hiện đại: máy chiếu, phần mềm dạy học.
2.4.2. Phương pháp điều tra
- Điều tra GV: dùng phiếu điều tra (xem phụ lục ), trao đổi trực tiếp với GV, dự giờ dạy.
- Điều tra HS: trao đổi trực tiếp, sử dụng phiếu điều tra HS (xem phụ lục ) - Địa điểm điều tra: Trường THPT Chuyên Thái Nguyên, trường THPT Chu Văn An Tỉnh Thái nguyên.
- Phân tích kết quả điều tra.
2.4.3. Kết quả điều tra
Qua tìm hiểu thực tế việc dạy và học kiến thức các định luật bảo toàn trong chương "Sóng ánh sáng" ở 3 trường THPT nói trên, chúng tôi rút ra một số kết luận sau đây:
. Tình hình giáo viên
- GV chưa vận dụng thường xuyên các PP dạy học tích cực. PP dạy học vẫn nặng về một chiều: GV giảng giải, thông báo kiến thức theo trình tự nêu trong SGK, nhấn mạnh cho HS ghi nhớ những nội dung quan trọng của bài học, vai trò tổ chức, định hướng của GV chưa thể hiện rõ rệt).
- GV có đặt câu hỏi nhưng chủ yếu là đòi hỏi sự tái hiện lại kiến thức đã học.Các câu hỏi tình huống có vấn đề thường ít hoặc không có.
Ví dụ:* Khi giảng dạy kiến thức về hiện tượng:(Tán sắc ánh sáng; giao thoa ánh sáng..) sau khi nêu vấn đề GV thường vẽ hình hoặc sử dụng máy chiếu thông báo luôn hiện tượng xảy ra sau đó kết luận.HS ghi nhớ và chấp nhận.
* Khi dạy kiến thức về “Máy quang phổ” GV thông báo ngay mô hình cấu tạo của máy quang phổ lăng kính không định hướng và tổ chức để HS tự chiếm lĩnh kiến thức.GV chưa nêu rõ được điều kiện để có quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạch hấp thụ.
- Giáo án chủ yếu là tóm tắt lại nội dung kiến thức trong SGK, chưa xác định rõ hoạt động của GV và của HS.
- Sự quan tâm phát triển NLST của HS trong quá trình học tập còn nhiều hạn chế. - GV gặp nhiều khó khăn khi dạy các khái niệm mới nhất là đặc điểm định tính chưa đi sâu phân tích hiện tượng vật lý của nó, khó thực hiện các bài học theo phương pháp thực nghiệm.
- Một số GV lạm dụng mạng Internet và máy chiếu cả giờ học chỉ trình chiếu cho HS xem các hình ảnh dẫn đến HS không nắm được kiến thức trọng tâm sau một giờ học.
. Tình hình học sinh
* Trong bài “Tán sắc ánh sáng”: Đa số HS không nhớ các kiến thức, công thức cơ bản phần quang hình lớp 11 như ĐL phản xạ, ĐL khúc xạ, công thức về thấu kính, lăng kính dẫn đến GV phải mất nhiều thời gian ôn tập ảnh hưởng đến thời gian giờ học (nhiều GV chưa hoàn thành nội dung kiến thức thì đã hết giờ học).
- Sau khi học kiến thức ánh sáng, vẫn có nhiều HS quan điểm rằng: ánh sáng trắng là gồm có 7 màu: đỏ - da cam - vàng - lục - lam - chàm - tím.
-Nhiều học sinh vẫn nghĩ rằng màu sắc trên các bong bóng xà phòng là do hiện tượng tán sắc gây ra.
- Nhiều HS quan điểm rằng màu của ánh sáng là do bước sóng quyết định. * Trong bài “Nhiễu xạ ánh sáng - Giao thoa ánh sáng”: Đa số HS quên không nhớ kiến thức cơ bản về nhiễu xạ và giao thoa sóng cơ học.
- Nhiều HS lúng túng trong việc chấp nhận ánh sáng có tính chất sóng để vận dụng vào giải thích hiện tượng giao thoa ánh sáng.
- Phần lớn HS đều gặp khó khăn khi giải thích hiện tượng giao thoa trên bản mỏng.
2.4.4. Một số hạn chế chung của HS
- Rất ít học sinh thể hiện được tư duy phê phán khi nghiên cứu các vấn đề của bài học. Các em ít đặt ra các câu hỏi, trao đổi với GV, dễ dáng chấp nhận các kiến thức mà GV trình bày.
- Khả năng tư duy sáng tạo của HS cũng hạn chế, các em không có thói quen đặt câu hỏi dạng tại sao? Làm thế nào? Còn cách nào khác? Trước các tình huống có vấn đề của bài học.
- HS còn rất lúng túng khi trình bày một vấn đề khoa học nào đó trước tập thể, việc sử dụng các từ ngữ khoa học đôi khi còn chưa chính xác. Các kỹ năng làm việc theo nhóm, theo tập thể còn nhiều hạn chế.
- Kĩ năng tư duy bậc cao (phân tích, tổng hợp, đánh giá), kĩ năng thu thập và xử lí thông tin, kĩ năng hợp tác và làm việc nhóm, kĩ năng làm thí nghiệm và sử dụng các phương tiện học tập hiện đại còn rất hạn chế, khả năng diễn đạt còn yếu.
Cơ sở vật chất, trang thiết bị dạy học
- Các trường học đều được trang bị các phương tiện đồ dùng dạy học ở cả 3 khối lớp theo danh mục các thiết bị đồ dùng dạy học do Bộ giáo dục và đào tạo cung cấp cho các trường THPT trên cả nước. Tuy nhiên ở cả 3 trường điều tra đều thấy rằng chúng xuống cấp rất nhanh nhiều bộ thí nghiệm bị thiếu các bộ phận, thậm chí bị hỏng không sử dụng được)
- Một số phòng học của các trường có trang bị máy chiếu nhưng chưa đầy đủ, có phòng thực hành thí nghiệm nhưng đều không có GV chuyên trách thiết bị thí nghiệm.
- Việc khai thác và sử dụng các trang thiết bị dạy học như đồ dùng TN, máy chiếu các loại chưa thực sự triệt để và hiệu quả để phát huy tính độc lập, tích cực sáng tạo của HS trong học tập.
2.5. Thiết kế tiến trình dạy học một số giáo án trong chương "Sóng ánh sáng" Vật lý 12 nâng cao nhằm phát huy năng lực sáng tạo cho học sinh trường chuyên Vật lý 12 nâng cao nhằm phát huy năng lực sáng tạo cho học sinh trường chuyên
Bài soạn 1: TÁN SẮC ÁNH SÁNG I. Mục tiêu:
1/ kiến thức:
*Trước và trong giờ học:
- Ôn tập kiến thức về quang hình học: ĐL phản xạ, ĐL khúc xạ,công thức lăng kính, thấu kính mỏng.
- Tham gia thiết kế phương án TN.
- Tiến hành TN, trình bày các kết quả TN.
- Tham gia tích cực chủ động vào tiến trình xây dựng kiến thức mới.
* Sau khi học:
- Nắm được khái niệm: ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng, sự tán sắc ánh sáng. - Giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng.
- Trình bày được nguyên tắc tổng hợp ánh sáng trắng.
- Giải thích được một số hiện tượng xẩy ra trong tự nhiên liên quan đến tán sắc ánh sáng.
2/ Kỹ năng:
- HS có được các kỹ năng thao tác TN như cách sử dụng nguồn sáng để tạo ra tia sáng hẹp, điều chỉnh vị trí lăng kính và màn hình để thu được hiện tượng tán sắc, kỹ năng quan sát và phân tích hiện tượng tán sắc ánh sáng.
3/ Thái độ tình cảm:
Trung thực, khách quan, khả năng hợp tác nhóm tốt, biết lắng nghe ý kiến người khác và tham gia tích cực chủ động vào tiến trình xây dựng kiến thức mới.
II. Chuẩn bị:
1/ Giáo viên:
- Bộ đồ thí nghiệm tán sắc ánh sáng: Lăng kính, nguồn sáng trắng, đĩa quay dán màu.
- Máy tính, máy chiếu các hình ảnh về cầu vồng, các thí nghiệm mô phỏng về tán sắc ánh sáng.
- Phiếu học tập dùng cho HS (Xem phụ lục)
2/ Học sinh:
- Ôn tập các kiến thức về phần quang hình lớp 11: ĐL phản xạ, ĐL khúc xạ, các công thức về thấu kính, lăng kính.
III/ Tiến trình xây dựng bài giảng:
1/ Kiến thức cần xây dựng:
*Ánh sáng đơn sắc:
- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc (giữ nguyên màu) khi đi qua lăng kính mà nó chỉ bị lệch đi so với hướng ban đầu.
- Mỗi chùm sáng đơn sắc có một màu xác định gọi là màu đơn sắc.
* Ánh sáng trắng: ánh sáng trắng là tập hợp của vô số các ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Ánh sáng trắng là một trường hợp của ánh sáng phức tạp hay ánh sáng đa sắc.
* Bản chất của hiện tượng tán sắc ánh sáng:
- Hiện tượng tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm phức tạp. (đa sắc) thành các ánh sáng đơn sắc khác nhau.
- Chiết suất của một môi trường trong suốt có giá trị khác nhau đối với các ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau.Giá trị nhỏ nhất ứng với màu đỏ, lớn nhất ứng với màu tím.
* Ứng dụng của hiện tượng tán sắc ánh sáng:
- Giải thích được hiện tượng cầu vồng.
- Ứng dụng trong máy quang phổ: phân tích chùm sáng đa sắc do một vật phát ra thành các đơn sắc khác nhau.
TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG KIẾN THỨC BÀI “Tán sắc ánh sáng”
Sơ đồ 2.2: Tiến trình xây dựng kiến thức bài “Tán sắc ánh sáng” Câu hỏi nêu vấn đề
Vào mùa hè trước hoặc sau những cơn mưa rào ta thường thấy hình ảnh cầu vồng đơn hoặc kép vắt ngang qua bầu trời rất đẹp. Tại sao lại có hiện tượng này ?
TN 1: Tán sắc ánh sáng:Ánh sáng từ ngọn đèn sợi đốt chiếu đến lăng kính thì chùm ló ra có đặc điểm
-lệch về đáy lăng kính và tách thành dải nhiều màu
(có bảy màu chính đỏ-da cam –vàng –lục –lam –chàm - tím)
- Màu đỏ lệch ít nhất; màu tím lệch nhiều nhất.
Phương tiện dạy học
Quan sát thực tế. Chiếu VIDEO
HS tiến hành TN + chiếu trên máy.
Câu hỏi tình huống có vấn đề
Nguyên nhân nào đã làm cho chùm ánh sáng trắng khi đi qua lăng kính không những bị lệch về đáy mà còn biến thành chùm sáng có nhiều màu sắc khác nhau ?
Giả thuyết 1
Thủy tinh đã làm đổi màu ánh sáng chiếu vào nó
Giả thuyết 2. Nguồn sáng tới (AS trắng) gồm nhiều màu đơn sắc khác nhau.
Chiết suất của TT có giá trị khác nhau với các ánh sáng màu khác nhau.
GV hướng dẫn HS làm TN 2 về ánh sáng đơn sắc từ đó bác bỏ GT 1
Suy luận logic. GV định hướng HS thực hiện TN3 về tổng hợp AS trắng.
*Trao đổi nhóm HS với HS. *Trao đổi GV với HS Tiến hành TN - máy chiếu CNTT
KL: Ánh sáng trắng đi qua LK bị lệch về đáy và tách thành dải màu có màu cầu vồng gọi là tán sắc ánh sáng. Dải màu đó gọi là quang phổ của ánh sáng trắng.
-AS đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua LK.
-AS trắng là tập hợp của vô số các AS đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ ĐỎ - TÍM.
- Chiết suất của một môi trường trong suốt với các AS màu khác nhau là khác nhau Giá trị tăng dần từ màu đỏ đến màu tím.
IV. Tiến trình dạy học cụ thể:
Hoạt động 1(5 phút): ôn tập kiến thức đặt vấn đề vào bài mới
- GV: Em hãy nhắc lại định luật phản xạ, định luật khúc xạ học ở phần quang hình VL 11 ?
* HS:- Nội dung định luật phản xạ ánh sáng:
+ Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới. + Góc tới bằng góc phản xạ: i = i’
- Nội dung định luật khúc xạ:
+ Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới + Với mỗi cặp môi trường trong suốt nhất định ta luôn có hệ thức:
r i sin sin = n21 = 1 2 n n .= hằng số
- GV: Khi chiếu một tia sáng có màu xác định đi qua lăng kính thì hiện tượng gì xẩy ra ? Nhắc lại công thức góc lệch ?
*HS: + Tia ló ra khỏi lăng kính bị lệch so với hướng của tia tới.
+ Công thức góc lệch của lăng kính ứng với trường hợp góc chiết quang nhỏ là: D = (n - 1).A
GV: Vào những ngày mùa hè ta thường thấy hiện tượng suất hiện cầu vồng màu sắc rất đẹp trên bầu trời sau những trận mưa rào tại sao vậy ?
Để trả lời cho câu hỏi đó chúng ta cùng nhau nghiên cứu bài học “tán sắc ánh sáng”.
Hoạt động 2 (10 phút): TN về tán sắc ánh sáng
GV: Giới thiệu bộ dụng cụ thí nghiệm cho HS: + nguồn điện một chiều.
+ nguồn sáng (bóng đèn sợi đốt đặt trong hộp có khe hẹp) + lăng kính.
+ màn chắn
Câu hỏi: Em hãy cho biết tác dụng của các dụng cụ trong bộ TN trên ?
HS:
- Bóng đèn có khe nhỏ tạo ra chùm sáng trắng hẹp (coi là tia sáng) - Lăng kính là dụng cụ để tia sáng trắng đi qua.
- Màn chắn dùng hứng chùm tia ló ra khỏi lăng kính. Các thiết bị đều có đế từ để gắn trực tiếp vào bảng: Bố trí TN:
- gắn đèn trên bảng
- Cài khe hẹp vào trước đèn
- Gắn lăng kính lên bảng sao cho chùm sáng hẹp đi theo hướng từ đáy lên. - Nối đèn với biến áp nguồn
GV: Yêu cầu hai em HS lên lắp ráp các dụng cụ và tiến hành TN trên lớp. HS còn lại quan sát đặc biệt chú ý đến chùm tia ló ra khỏi lăng kính được hứng trên màn chắn.
Sau khi HS tiến hành TN thì GV yêu cầu HS nhận xét kết quả thu được từ TN đối với chùm tia ló ra khỏi lăng kính ?
HS: - Trên màn hình…
- Các tia ló ra không truyền theo hướng của tia tới mà bị lệch khi đi vào lăng kính và ra khỏi lăng kính về phía đáy của lăng kính.
- Chùm ló ra gồm rất nhiều màu rất đẹp giống màu cầu vồng.
- So với hướng của tia tới thì màu đỏ lệch ít nhất, màu tím lệch nhiều nhất.
H.2.6. Hình ảnh sự tán sắc ánh sáng trắng khi đi qua lăng kính
GV: Tia sáng trắng từ đèn (hoặc ánh sáng mặt trời) chiếu tới lăng kính bị phân tách thành nhiều tia có màu khác nhau (7 màu chính: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím). Màu đỏ lệch ít nhất, màu tím lệch nhiều nhất.Hiện tượng này gọi là sự
tán sắc ánh sáng.Dải màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím gọi là quang phổ của ánh sáng trắng (quang phổ của mặt trời).
Hoạt động 3 (12 phút): Ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng
GV: Ở lớp 11 ta đã biết khi chiếu chùm sáng có một màu xác định qua lăng kính thì tia ló bị lệch về phía đáy còn màu thì không thay đổi. TN trên cho ta kết quả là chùm ló ra gồm vô số màu, nguyên nhân tại sao như vậy ?Các em có thể đưa ra giả thuyết hãy nhận định gì ?
HS:
* Giả thuyết 1:
-Thủy tinh đã làm thay đổi màu sắc của chùm ánh sáng trắng chiếu tới lăng kính. * Giả thuyết 2:
- Chùm ánh sáng tới (ánh sáng trắng) gồm nhiều ánh sáng màu khác nhau tập hợp lại.
- Chiết suất của thủy tinh với các ánh sáng màu khác nhau là khác nhau.
GV: Nếu GT 1 đúng thì ta có thể làm một TN khác để kiểm chứng được không?