C. 5.10-2N D 5.10-6N I2
Phần hai: QUANG HÌNH HỌC Chương VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
Chương VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
Bài 44
KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
I.Mục tiêu:
-HS cần nắm được khái niệm: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng, nhận ra khi nào cĩ khúc xạ ánh sáng -Phát biểu đúng nội dung, viết đúng biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng
-Định nghĩa được chiết suất của mơi trường: chiết suất tỷ đối , chiết suất tuyệt đối -Vẽ được ảnh của một vật qua lưỡng chất phẳng
-Giải thích được các hiện tượng thực tế làm được bài tốn về khúc xạ II.Chuẩn bị:
-HS xem lại SGK lớp 9
-Chuẩn bị một bể nước trong suốt, bản mặt song song trong suốt, bản gắn cĩ chia độ, đèn laser để thực hiện một số thí nghiệm định tính và định lượng
III.Tổ chức các hoạt động:
-Bài cũ: Nội dung, biểu thức, biểu diễn bằng hình vẽ định luật phản xạ ánh sáng. Vận dụng trả lời câu hỏi SGK
-Bài mới: Cho HS quan sát một số hiện tượng (liên quan đến sự khúc xạ ánh sáng) hãy giải thích?
+Thơng báo thêm một số hiện tượng liên quan đến một số hiện tượng khúc xạ và đặt vấn đề yêu cầu khảo sát định lượng các hiện tượng đĩ
HĐGV HĐHS ND
-Bố trí dụng cụ thí nghiện và tiến
hành thí nghiệm
-Gọi HS định nghĩa về hiện tượng khúc xạ được học ở lớp 9
-GV vẽ hình và giải thích -GV tiến hành TN với cặp mơi trường thuỷ tinh- khơng khí , thay đổi gĩc tới để cĩ gĩc khúc xạ tương ứng và cho HS điền vào giấy nháp
-Yêu cầu HS vẽ đường đi của tia sáng
-GV tiếp tục làm TN và cho HS so sánh hướng của tia khúc xạ với hướng của tia tới
-Huớng ẫn HS phát biểu nội dung định luật khúc xạ ánh sáng?
-Quan sát hiện tượng và giải thích hiện tượng theo các cách hiểu
-HS xử lí số liệu để nêu được mối quan hệ định lượng giữa i và r của hai mơi trường trong suốt nhất định
-Vẽ đồ thị biểu điễn i theo r -Quan sát đường đi của tia sáng và nhân xét
-Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng
-Cả lớp theo dõi GV làm thí nghiệm kết luận:
-i thay đổi thì r thay đổi theo -i tăng thì r cũng tăng
-Kết luận về sự liên hệ giữa sini
và sinr: sin
sin
i n r =
-Nội dung của định luật
1.Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng: (SGK) 2. Định luật khúc xạ ánh sáng: a.Thí nghiệm: b.Định luật: (SGK) sin sin i n r =
+n > 1 mơi trường khúc xạ chiết quang hơn mơi trường tới
+n < 1 mơi trường khúc xạ kém chiết quang mơi trường tới
HĐGV HĐHS ND-Thơng báo định nghĩa, biểu thức -Thơng báo định nghĩa, biểu thức
của chiết suất tỷ đối
-Từ biểu thức định nghĩa chiết suất tỷ đối hãy nêu ý nghĩa vật lý của nĩ?
-Phân tích các trường hợp n21 và đưa ra các định nghĩa mơi trường chiết quang hơn kém
-GV gợi ý đưa ra định nghĩa chiết suất tuyệt đối
-Nêu biểu thức về mối liên hệ giữa chiết suất mơi trường và vận tốc ánh sáng
-Nêu ý nghĩa của chiết suất tuyệt đối ?
-GV hướng dẫn HS cách xác định và vẽ đường đi của tia sáng qua lữơng chất phẳng từ đĩ xác định ảnh của vật qua lưỡng chất này -Dựa vào hình vẽ, chứng minh cho HS thấy nếu ánh sáng truyền trong một mơi trường theo một đường nào đĩ thì nĩ cũng truyền theo đường ngược lại nếu hốn vị vị trí nguồn sáng với ảnh.
-Nhân xét tỷ số sini /sinr với các cặp mơi trường trong suốt khác nhau
-Khái quát hố kết quả của TN để phát biểu nơi dung định luật khúc xạ
-Viết biểu thức và nêu ý nghĩa của chiết suất tỷ đối
-Ghi nhớ các trường hợp cụ thể về giá trị của n21, vận dung khi vẽ đường đi của tia sáng qua hai mơi trường
-Viết biểu thức và nêu ý nghĩa của chiết suất tuyệt đối
-Vẽ hình 44.5 SGK -Giải thích hiện tượng -Điểm 0’ là điểm ảo của 0 +HS tiếp thu và cĩ thể liên hệ với trường hợp thực tế để cĩ thể khác sâu kiến thức hơn
+Tiếp thu kiến thức +Vẽ hình 44.7 SGK
3.Chiết suất của mơi trường: a.Chiết suất tỷ đối:
2 1 21 1 2 sin sin n v i n r n v = = =
+n21 > 1, r < i: mơi trường 2 chiết quang hơn mơi trường 1
+n21 < 1, r > i: mơi trường 2 chiết quang kém mơi trường 1
+i = 0 thì r = 0: tia tới vuơng gĩc mặt phân cách truyền thẳng
b.Chiết suất tuyệt đối:
n c v
=
4.Ảnh của một vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt phân cách hai mơi trường:
S’ S n1 H I n2 1 2 1 2 ' ' 0 SH S H d d n = n ⇒ n +n = 5.Tính chất thuận nghịch sự truyền ánh sáng: 21 12 1 n n = IV.Cũng cố và dặn dị: -Định luật khúc xạ ánh sáng, biểu thức. -Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
BAØI TẬP
I.Mục tiêu: 1.Kiến thức:
-Hệ thống kiến thức và phương pháp giải bài tập về khúc xạ ánh sáng
2.Kỹ năng:
-Rèn luyện kỹ năng về vẽ hình và giải các bài tập dựa vào các phép tốn hình học
II.Chuẩn bị:
-GV: Lựa chọn các bài tập đặc trưng và các phiếu học tập
-HS: Ơn lại định luật khúc xạ ánh sáng và chiết suất tỷ đối và tuyệt đối
III.Tổ chức các hoạt động:
BAØI TẬP TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Chiếu một tia sáng đơn sắc đi từ khơng khí vào một mơi trường trong suốt cĩ chiết suất tuyệt đối
bằng 3. Để gĩc khúc xạ của tia sáng bằng 30o thì gĩc tới của nĩ phải bằng:
A.30o B. 60o C. 45o D. 15o
Câu 2: Khi cho ánh sáng đơn sắc truyền từ mơi trường trong suốt này sang mơi trường trong suốt khác thì
A.Tần số thay đổi và vận tốc thay đổi B. Tần số khơng đổi và vận tốc thay đổi
C. Tần số khơng đổi và vận tốc khơng đổi D. Tần số thay đổi và vận tốc khơng đổi
Câu 3: Aùnh sáng truyền trong mơi trường cĩ chiết suất n1 với vận tốc v1, trong mơi trường cĩ chiết suất n2 với vận tốc v2. Hệ thức liên hệ giữa chiết suất với vận tốc là:
A. 2 1 1 2 2 v v n n = B. 2 1 2 v v n n = C. 1 2 1 2 v v n n = D. 1 2 1 2 2 v v n n =
Câu 4: Một lăng kính cĩ gĩc chiết quang A= 60o và chiết suất n= 2. Chiếu một chùm tia sáng nằm
trong một tiết diện thẳng vào mặt bên của lăng kính dưới gĩc tới bằng 45o. Gĩc lệch của tia lĩ so với tia
tới bằng:
A.30o B. 60o C. 75o D. 45o
Câu 5: Phát biểu nào sau đây là khơng đúng về hiện tượng khúc xạ:
A.Khi ánh sang tới gặp mặt phân cách giữa hai mơi trường trong suốt bao giờ cũng xuất hiện tia
khúc xạ
B. Tia khúc xạ luơn nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới
C. Nếu mơi trường chứa tia tới kém chiết quang hơn mơi trường chứa tia khúc xạ thì gĩc khúc xạ luơn nhỏ hơn gĩc tới
D. Gĩc khúc xạ khơng những phụ thuộc vào gĩc tới mà cịn phụ thuộc vào chiết suất tỷ đối giữa mơi trường chứa tia tới và mơi trường chứa tia khúc xạ
Câu 6: Từ khơng khí người ta chiếu xiên gĩc tới mặt nước nằm ngang một chùm tia sáng hẹp song song gồm hai ánh sánng đơn sắc màu vàng và màu chàm. Khi đĩ chùm tia khúc xạ:
A.vẫn chỉ là một chùm tia sáng hẹp song song
B. gồm hai chùm tia sáng hẹp là chùnm tia màu vàng và chùm tia màu chàm, trong đĩ gĩc khúc xạ của chùm màu vàng nhỏ hơn gĩc khúc xạ của chùm màu chàm
C. gồm hai chùm tai sang hẹp màu vàng và màu chàm trong đĩ gĩc khúc xạ của chùm màu vàng lớn hơn gĩc khúc xạ của chùm màu chàm
D. chỉ là chùm tia màu vàng cịn chùm tia màu chàm bị phản xạ tịan phần Câu 7: Chọn câu sai: Khi nĩi về tia khúc xạ:
A.Tia khúc xạ luơn nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới
B. Khi ánh sang tới gặp mặt phân cách giữa hai mơi trường trong suốt bao giờ cũng xuất hiện tia
khúc xạ
C. Gĩc khúc xạ khơng những phụ thuộc vào gĩc tới mà cịn phụ thuộc vào chiết suất tỷ đối giữa
mơi trường chứa tia tới và mơi trường chứa tia khúc xạ
D. Nếu mơi trường chứa tia tới kém chiết quang hơn mơi trường chứa tia khúc xạ thì gĩc khúc xạ
luơn nhỏ hơn gĩc tới
Câu 8: Khi tia sáng truyền từ mơi trường 1 sang mơi trường 2 thì tia khúc xạ:
A.Luơn ra xa pháp tuyến so với tia tới
B. Lại gần pháp tuyến nếu mơi trường 2 chiết quang hơn
C. Luơn luơn lại gần pháp tuyến
D. Lại gần pháp tuyến nếu mơi trường 2 chiết quang kém hơn
Câu 9: Chiếu một tia sáng SI đi từ khơng khí vào chất lỏng cĩ chiết suất n. Gĩc lệch tia sáng khi di vào
chất lỏng 30o và tia khúc xạ hợp với mặt thống chất một gĩc 60o. Trị số của n là:
A.1,5 B. 2 C. 4/3 D. 3
Câu 10: Chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc song song cĩ dạng một dải mỏng bề rộng 10mm từ khơng khí
vào bề mặt của chất lỏng chiết suất n’=1,5 gĩc tới 45o. Dải sáng nằm trong một mặt phẳng vuơng gĩc với
mặt thống của chất lỏng. Bề rộng của chùm sáng trong chất lỏng:
A.19mm B. 12,5mm C. 14,25mm D. 8,2mm
Câu 11: Một người nhìn vào vật ở đáy chậu theo phương thẳng đứng. Đổ nước vào chậu, người này nhìn vật gần mình thêm 5cm. Chiết suất của nước 4/3. Chiều cao của lớp nước đã đổ vào chậu:
A.15cm B. 20cm C. 10cm D. 25cm
Câu 12: Một bản mặt song song cĩ bề dày e = 6cm, chiết suất 1,5 đặt song song với gương phẳng,giữa bản song song và gương phẳng đặt điểm sáng S cách gương 20cm. Qua hệ cĩ 2 ảnh khoảng cách giữa chúng là:
A.30cm B. 35cm C. 20cm D. 40cm
IV.Cũng cố và dặn dị:
-Nắm, hiểu và vẽ được ảnh của một vật sáng qua mặt phân cách giữa hai mơi trường , nhận xét tính chất ảnh?
PHẢN XẠ TOAØN PHẦNI.Mục tiêu: I.Mục tiêu:
-Rút ra được nhận xét về hiện tượng phản xạ tồn phần từ việc quan sát các thí nghiệm trên lớp -HS nắm được hiện tượng phản xạ tồn phần, nêu được điều kiện để cĩ hiện tượng phản xa tồn phần -Trình bày được cấu tạo và tác dụng dẫn sáng của sợi quang, cáp quang
-Giải thích được các hiện tượng thực tế làm được các bài tốn về phản xạ tồn phần
II.Chuẩn bị:
-Một số các loại bản mặt trong suốt, bản gắn cĩ chia độ, đèn laser để thực hiện một số thí nghiệm định tính và định lượng
-Sưu tầm một mẫu sợi quang cho HS khảo sát
III.Tổ chức các hoạt động:
-Bài cũ: Nội dung, biểu thức, biểu diễn hình vẽ về định luật khúc xạ ánh sáng. Vận dụng làm BT 2 và 3
SGK
-Bài mới: Thơng báo một số hiện tượng liên quan đến phản xạ tồn phần như cáp quang trong cơng nghệ
thơng tin và trong y học từ đĩ đặt vấn đề về khảo sát hiện tượng để vào bài mới
HĐGV HĐHS ND
-Từ hình vẽ 45.1 SGK về sự khúc xạ ánh sáng từ mơi trường n1 qua mơi trường n2 .Viết biểu thức định khúc xạ
+Tia sáng truyền thẳng từ khơng khí vào bán trụ dọc theo bán kính thì tia sáng truyền như thế nào? +Đường đi của tia sáng khi ra khỏi bán trụ cĩ đặc điểm gì vì sao?
+Nhận xét về gĩc tới và gĩc lĩ tại mặt phân cách
+Nhận xét về chiết suất của mơi trường tới và mơi trường khúc xạ?
-GV làm TN với gĩc tới nhỏ sau đĩ tăng dần lên với gĩc tới cĩ giá trị igh sao cho tia lĩ là là mặt phân cách
-Nêu định nghĩa về hiện tượng phản xạ tồn phần ?
-Phân biệt phản xạ tồn phần với phản xạ một phần?
-HS tiếp thu và xét các trường hợp:
+khi n1 > n2 cho gĩc tới tăng dần
từ 0 đến 90o
+Khi n1 < n2 cho gĩc tới tăng dần
từ 0 đến 90o -Quan sát TN nhận xét và rút ra kết luận =>Biểu thức về gĩc khúc xạ giới hạn: 1 2 sinrgh n n = -HS viết định luật khúc xạ ánh sáng từ đĩ giải thích hiện tượng xảy ra trong các thí nghiệm -Quan sát, tổng hợp và ghi chép các thơng tin
-Phân tích kết quả của các thơn
1.Hiện tượng phản xạ tồn phần: a.Gĩc khúc xạ giới hạn: -Khi i đạt giá trị lớn nhất là 90o thì r đạt đến giá trị lớn nhất rgh -Biểu thức: 1 2 sinrgh n n = -Kết luận: (SGK)
-GV tiến hành TN và yêu cầu HS rút ra điều kiện để cĩ hiện tượng phản xạ tồn phần
-Khi ánh sáng truyền từ mơi trường chiết quang kém sang mơi trường chiết quang hơn nếu gĩc
tới i = 90o, gĩc khúc xạ bằng gĩc
giới hạn phản xạ tồn phần -GV trình bày sơ lược cấu tạo, cơng dụng của cáp quang
-Nêu một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ tồn phần trong các dụng cụ quang học hoặc phép nội soi trong y học
tin => định nghĩa phản xạ tồn phần
-HS theo dõi và tiếp thu và ghi chép vào vở
-Định nghĩa được hiện tượng phản xạ tồn phần
-So sánh được phả xạ tồn phần và phản xạ moat phần
-Kết luận: n1 > n2; i i≥ gh
-HS tiếp nhận thơng tin về sợi cáp quang và ứng dụng của nĩ +Lõi cáp quang +Vỏ cáp quang +Vai trị của nĩ b.Sự phản xạ tồn phần: -Khi r đạt giá trị lớn nhất là 90o thì i tăng đến giá trị igh -Biểu thức: 2 1 sinigh n n = -Kết luận: (SGK) 2.Ứng dụng hiện tượng phản xạ tồn phần: -Sợi quang:
+Lõi: thuỷ tinh siêu sạch (n1) +Vỏ: thuỷ tinh (n2)
-Cáp quang: là bĩ sợi quang mỗi sợi quang là một dây trong suốt BAØI TẬP