I. Mục tiêu
1. Kiến thức
+ Trong khi học
- Tham gia thiết kế phương án T/N
- Tiến hành T/N, trình bày kết quả T/N
- Tham gia xây dựng kiến thức mới
+ Sau khi học
- Mô tả và giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng
- Nắm vững khái niệm ánh sáng trắng, ánh sáng đơn sắc
- Trình bày được nguyên tắc tổng hợp ánh sáng trắng
- Giải thích được một số hiện tượng quang học xảy ra trong tự nhiên
2.Kĩ năng
- Học sinh có các kĩ năng thao tác T/N và quan sát hiện tượng TSAS
3. Thái độ
- Trung thực, khách quan, hợp tác, biết lắng nghe ý kiến người khác và tham gia chủ động tích cực xây dựng kiến thức mới
II. Chuẩn bị
1. Xác định mục tiêu nghiên cứu
Trên cơ sở kết quả điều tra sự hiểu biết của HS chúng tôi nghiên cứu DH một số nội dung kiến thức của bài học theo hướng: Thay đổi những quan niệm của học sinh về “thuỷ tinh làm thay đổi màu sắc ánh sáng chiếu vào nó” từ đó giúp họ phát hiện ra ánh sáng đơn sắc và chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng có màu sắc khác nhau thì khác nhau, từ đó có sự liên kết các hiểu biết cũ và mới nhằm nâng cao chất luợng nắm vững kiến thức về hiện tượng tán sắc ánh sáng
2. Dự kiến xây dựng phương pháp dạy học
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Kiến thức chỉ có tính chất thông báo và làm rõ cho HS: Khái niệm về
ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng
- Kiến thức sẽ được tổ chức xây dựng trên cơ sở : “Phối hợp các
PP&PTDH theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS” để làm nổi
bật trọng tâm của bài học từ đó giúp học sinh nhận biết và giải thích được hiện tượng TSAS
+ Về phương pháp
- Quá trình DH được tiến hành thông qua 5 hoạt động của GV và HS
trong đó có 2 hoạt động sử dụng CNTT
- Tổ chức cho học sinh thảo luận, đánh giá các ý kiến : chia nhóm thành 7 nhóm (mỗi nhóm 6-7 em), có 2 TN do GV và HS làm 1 TN do HS tự làm theo nhóm.
3. Chuẩn bị thiết bị dạy học
+ Đối với giáo viên (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- TN về hiện tượng TSAS và TN về ánh sáng đơn sắc:LK, nguồn sáng,
thấu kính, màn chắn, màn chắn có khe hẹp
- chuẩn bị máy chiếu
- Giáo án điện tử - Phiếu học tập số 1
+ Đối với học sinh: Mỗi nhóm 1 bộ TN về tổng hợp ánh sáng trắng
Phiếu số 1:
- Qua quan sát TN các em thấy ánh sáng sau khi qua LK có hiện tượng gì? ... - Nguyên nhân nào làm cho ánh sáng sau khi qua LK bị tách ra nhiều chùm sáng có màu khác nhau? ... ...
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
III. Sơ đồ tiến trình dạy học bài: Tán sắc ánh sáng
Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức bài Tán sắc ánh sáng
PP dạy học, P.tiện dạy học
Quan sát thực tế, GV làm
TN1 Tại sao trong những ngày hè, khi cơn mưa vừa
tạnh, trên bầu trời xuất hiện cầu vồng nhiều màu sắc, vắt ngang vòm trời? - PP trực quan - TN hiện tượng TSAS - TN mô phỏng hiện tượng TSAS TN 1 về sự tán sắc ánh sáng
ánh sáng từ ngọn đèn (ánh sáng mặt trời) sau khi đi qua lăng kính không
những bị lệch về đáy lăng kính (do khúc xạ) mà còn Đ F P E tách ra nhiều chùm sáng có màu sắc khác
nhau theo thứ tự từ trên xuống là đỏ,cam,
vàng, lục,lam, chàm, tím đúng như bảy màu cầu vồng. Chùm sáng màu đỏ bị lệch ít nhất, chùm sáng màu tím bị lệch nhiều nhất Thảo luận nhóm, trả lời phiếu học tập số 1 - GV nhận xét về phiếu học tập - Phân tích khái quát - Đàm thoại, rút ra kết luận Nguyên nhân nào đã làm cho chùm sáng trắng khi
đi qua lăng kính không những bị lệch về phía đáy lăng kính mà còn tách ra thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau?
Giả thuyết1:Thuỷ tinh làm thay đổi
màu sắc ánh sáng chiếu vào nó
Giả thuyết 2:- Ánh sáng trắng là
hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc - Chiết suất của thuỷ tinh có giá trị khác nhau đối với ánh sáng có màu khác nhau
Tiến hành TN2 (TN về ánh sáng đơn sắc), bác bỏ giả thuyết 1
Suy luận lý thuyết kết hợp với TN3 về tổng hợp ánh sáng trắng và quan sát thí nghiệm biểu diễn
Kết luận:
- Hiện tượng chùm sáng trắng khi đi qua lăng kính, không những bị lệch về phía đáy lăng kính mà còn bị tách ra thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau theo thứ tự: đỏ ,cam, vàng, lục, lam, chàm, tím (trong đó chùm tia đỏ bị lệch ít nhất, chùm tia tím bị lệch nhiều nhất) gọi là sự tán sắc ánh sáng. - Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính - Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
IV. Tiến trình dạy học cụ thể bài Tán sắc ánh sáng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1. Ổn định tổ chức lớp
2. Đặt vấn đề: Chiếu hình ảnh cầu vồng
GV: đây là hiện tượng gì? HS: đây là hiện tượng cầu vồng
GV: Hiện tượng này rất kì thú trong tự nhiên, trước đây khi mà khoa học chưa phát triển những người nông dân thường cho rằng cầu vồng suất hiện là điềm báo mưa nhiều, lũ lụt. Nhưng ngày nay khoa học phát triển thì hiện tượng này đã được giải thích rất chặt chẽ và khoa học. Bài hôm nay chúng ta sẽ đi tìm hiểu và giải thích điều đó. Nhưng trước khi học bài hôm nay chúng ta đi nhắc lại một số kiến thức cũ
GV: - Đặc điểm đường đi của tia sáng đơn sắc khi đi qua lăng kính(trong trường hợp lăng kính đặt trong không khí)?
-Công thức tính góc lệch D giữa tia tới và tia ló?
-Góc lệch D phụ thuộc vào những yếu tố nào?
HS: - Sau khi đi qua lăng kính tia sáng bị khúc xạ, ló ra khỏi lăng kính và bị lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
GV: Chiếu đường đi của tia sáng khi đi qua lăng kính
- Công thức tính góc lệch D i1 i2 A
GV: Trong trường hợp góc A rất nhỏ ta có công thức gì tính góc lệch A? HS: Khi A<< ta có Dn1A
GV: Góc lệch D phụ thuộc vào yếu tố nào?
HS: D phụ thuộc vào chiết suất n của lăng kính và góc chiết quang A của lăng kính
GV: Cụ thể D phụ thuộc khi chiết suất n lớn thì góc lệch D lớn tia ló ra khỏi lăng kính càng bị lệch về phía đáy
GV: Ở phần lớp 11 chúng ta đã học phần quang hình nghiên cứu đường đi của ánh sáng, sự tạo ảnh của ánh sáng qua các dụng cụ quang học bây giờ sang chương trình lớp 12 chúng ta đi nghiên cứu sâu hơn về bản chất của ánh sáng. Một trong các kết luận về bản chất của ánh sáng chính là hiện tượng tán sắc ánh sáng. Bài học hôm nay chúng ta sẽ đi tìm hiểu về hiện tương tán sắc ánh sáng
Hoạt động 1: Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng
Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên
Hình 2.4. Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng
GV: Chiếu sơ đồ TN
GV: Yêu cầu HS cho biết sơ đồ TN gồm những thiết bị gì?
GV: Đưa ra bộ TN và giới thiệu cho HS tác dụng của từng bộ phận GV: Dùng TN biểu diễn A D Đ L F P1 F Đ T M1 M Đ L F P1 F Đ T M1 M L F P1 F Đ T M1 M
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
HS: Đèn sáng tạo chùm sáng song song, khe hep F, lăng kính P, màn
hứng ảnh E HS:Trên màn ảnh ánh sáng vẫn màu
trắng không đổi màu
HS: Trên màn ta thu được một dải sáng các màu khác nhau, đều lệch về phía đáy lăng kính các màu khác nhau có độ lệch khác nhau.và trông nó giống như dải cầu vồng
HS: Ranh giới các màu đó không rạch ròi mà biến thiên liên tục từ đỏ đến tím
HS: Nếu lấy theo chiều từ đỉnh đến đáy lăng kính thì sự biến thiên này từ đỏ đến tím
HS : Nếu chiếu chùm ánh sáng trắng qua bản mặt song song thì hiện tượng tán sắc không xảy ra (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
GV: Chiếu thẳng chùm ánh sáng trắng vào màn hứng ảnh mà không cho đi qua lăng kính. Yêu cầu HS quan sát màu trên màn
GV: Chiếu chùm tia sáng qua lăng kính. Yêu cầu HS quan sát và trả lời phiếu học tập số 1
GV: Đúng vậy ánh sáng sau khi đi qua lăng kính sẽ cho ta 1 dải giống như cầu vồng. Gồm có 7 màu sắc: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
GV: Giữa ranh giới các màu đó có rạch ròi không?
GV: Trong sự biến thiên này nếu lấy theo chiều từ đỉnh lăng kính đến đáy lăng kính thì sự biến thiên này từ đỏ đến tím hay từ tím đến đỏ? GV: Như vậy ánh sáng khi đi qua lăng kính không những bị khúc xạ về phía đáy mà còn cho ta một dải màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím và hiện tượng này gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng
GV : Chiếu chùm ánh sáng trắng qua bản mặt song song. Yêu cầu HS nhận xét
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
HS: Hiện tượng tán sắc ánh là hiện tương một chùm tia sáng trắng sau khi qua lăng kính sẽ cho ta một dải màu có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Chùm sáng màu đỏ bị lệch ít nhất chùm sáng màu tím bị lệch nhiều nhất
GV: Yêu câù HS đưa ra kết luận về hiện tượng tán sắc ánh sáng
Hoạt động 2: Ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc
Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên
HS1: Do chất làm lăng kính làm đổi màu sắc ánh sáng (giả thuyết 1) HS2: Do chùm ánh sáng trắng bao gồm nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau nên khi đi qua lăng kính nó đã bị tách ra (giả thuyết 2)
HS: Làm TN cho ánh sáng có một màu sắc xác định đi qua lăng kính xem nó có bị đổi màu không. Nếu nó đổi màu thì lăng kính là nguyên nhân làm cho ánh sáng đổi màu nếu không là một nguyên nhân khác
GV đặt vấn đề: Chùm sáng sau khi qua lăng kính là chùm sáng gồm nhiều màu vì sao vây?
GV: Có phải chất làm lăng kính là nguyên nhân làm cho ánh sáng trắng đổi thành ánh sáng màu không? làm thế nào để kiểm tra giả thuyết 1 có đúng không?
GV: Làm thế nào để có một chùm tia sáng có màu sắc xác định?
GV: Thông báo TN của Niutơn về ánh sáng đơn sắc
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 2.5. Thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc GV: Niutơn đã làm TN như sau: Tách
1 chùm sáng có màu xác định (chùm màu vàng chẳng hạn) thu được ở TN trên rồi cho chùm sáng này đi qua lăng kính P2 giống hệt lăng kính P1. Sơ đồ TN như trên hình vẽ. Kết quả TN cho thấy:
- Khi đi qua lăng kính P2 một chùm sáng có màu xác định (chùm màu vàng chẳng hạn) bị lệch về phía đáy P2(do bị khúc xạ), nhưng vẫn giữ nguyên màu, không bị tán sắc - Góc lệch của các chùm tia có màu khác nhau khi truyền qua lăng kính là khác nhau. Niutơn gọi chùm sáng có màu xác định là chùm sáng đơn sắc GV: Làm TN không như Niutơn để tách một chùm sáng có màu xác định mà dùng một tia laze màu đỏ chiếu vào lăng kính yêu cầu học sinh quan sát tia sáng đỏ sau khi qua lăng kính GV: Yêu cầu học sinh rút ra kết lận về ánh sáng đơn sắc L Đ F P1 M Đ T V P2 M1 M 2 V L Đ F P1 M Đ T V P2 M1 M 2 V
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
HS: Sau khi qua lăng kính tia sáng tia sáng đỏ vẫn chỉ là màu đỏ xác định HS: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc mà chỉ bị lệch khi đi qua lăng kính
HS: Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số các ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím
HS: Cho nhiều chùm sáng đơn sắc khác nhau chồng chập lên nhau, nếu thu được màu trắng thì điều đó ở trên là đúng
HS: quan sát GV làm thí nghiệm và nêu nhận xét trên màn ta thu được một vệt sáng màu trắng giống như lúc ban đầu khi chưa qua lăng kính
Hình 2.6. Thí nghiệm về ánh sáng trắng
GV: Như vậy giả thuyết 1 bị bác bỏ. Các em có nghi vấn gì về ánh sáng trắng?
GV: Làm thế nào để kiểm tra được ánh sáng trắng là tập hợp của vô số các ánh sáng đơn sắc? (kiểm tra tính đúng dắn của giả thuyết 2)
GV: Hãy thiết kế 1 phương án TN để kiểm tra vấn đề này? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trường hợp này học sinh khó có thể đưa ra được phương án dùng 2 LK giống hệt nhau, đặt ngược chiều nhau. GV có thể thực hiện sự tổng hợp ánh sáng trắng bằng cách bố trí TN như TN về ánh sáng đơn sắc trong đó bỏ màn M1 và dịch chuyển lăng kính P2 lại sát mặt bên của lăng kính P1(các mặt bên của P1 và P2 song song với nhau) sao cho chùm sáng khúc xạ qua P1 bị phân tách thành chùm sáng màu, tiếp tục bị khúc xạ qua P2 theo chiều ngược lại và hợp thành chùm sáng trắng cho ta vệt sáng trắng trên màn M2
GV kết luận: Ánh sáng trắng là tập hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ
L Đ F P1 M P2 M2 L Đ F P1 M P2 M2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
đến tím
Hoạt động 3: Giải thích hiện tƣợng tán sắc ánh sáng
Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên
HS: Suy nghĩ giải thích
HS: Vì chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau nên góc lệch khác nhau HS: Chiết suất tăng dần từ đỏ đến tím
GV: Như vậy ánh sáng trắng là tập hợp cuả vô số các ánh sáng đơn sắc biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Nhưng tại sao khi qua lăng kính các thành phần đơn sắc lại tách ra?
GV: Chiết suất của lăng kính sẽ biến thiên như thế nào từ đỏ đến tím? GV kết luận: Chiết suất của thuỷ tinh (và của môi trường trong suốt khác) có giá trị khác nhau đối với ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau, chiết suất đối với ánh sáng tím có giá trị lớn nhất. Vì vậy các chùm ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau trong chùm ánh sáng trắng sau khi khúc xạ qua lăng kính, bị lệch các góc khác nhau, tách rời nhau, tạo thành quang phổ của ánh sáng trắng.
GV: Chiết suất của ánh sáng khác nhau là khác nhau đây là 1 phát hiện vô cùng quan trọng vì nhà bác học Maxxell đã đưa ra giả thuyết, ông cho rằng bản chất của ánh sáng là sóng và là sóng điện từ bằng lí thuyết của mình ông đã tìm được mối quan hệ giữa chiết suất n và bước sóng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
được mối quan hệ chiết suất và màu