D) CÂU HỎI, BÀI TẬP, NỘI DUNG ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CỦA CHƯƠNG
c. Định luật khúc xạ và phản xạ toàn phần
* Nội dung kiến thức
- Định luật khúc xạ ánh sáng:
+ Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.
+ Nội dung định luật khúc xạ ánh sáng :
• Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến của mặt phân cách tại điểm tới) và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.
• Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sin i) và sin góc khúc xạ (sin r) luôn không đổi :
sin i
const sin r = + Tỉ số sini
sinr gọi là chiết suất tỉ đối n21 của môi trường 2 (chứa tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (chứa tia tới) : sini n21
sinr = .
• Nếu n21 > 1 thì r < i : Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn, môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1.
• Nếu n21 < 1 thì r > i : Tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn, môi trường 2 chiết quang kém môi trường 1.
+ Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.
+ Dạng đối xứng của định luật khúc xạ là n1sin i = n2sin r. - Phản xạ toàn phần:
+ Thí nghiệm về hiện tượng phản xạ toàn phần :
• Xét tia sáng đi từ môi trường có chiết suất n1 sang môi trường có chiết suất n2 nhỏ hơn (r > i). • Cho góc tới i tăng dần thì góc khúc xạ r cũng tăng dần và luôn lớn hơn i.
• Khi r đạt giá trị lớn nhất là 90o thì góc tới i cũng có giá trị lớn nhất là igh, với
2gh gh 1 n sin i n = .
• Khi i ≥ igh, toàn bộ ánh sáng sẽ bị phản xạ, không có tia khúc xạ vào môi trường thứ hai. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.
+ Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần: Khi ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn và có góc tới i lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn igh (i ≥ igh), thì sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, trong đó mọi tia sáng đều bị phản xạ, không có tia khúc xạ.
* Một số lưu ý khi dạy học
- Bên cạnh hiện tượng khúc xạ vẫn có hiện tượng phản xạ nếu mặt phân cách là phẳng. Hai hiện tuợng này thường xảy ra đồng thời khi một tia sáng đập vào mặt phân cách của hai môi trường. Cường độ sáng của hai tia này là khác nhau và thay đổi theo góc tới, khi tăng dần góc tới lên thì cường độ chùm tia phản xạ mạnh dần lên còn chùm tia khúc xạ yếu dần đi và sự thay đổi này tuân theo ĐLBT năng lượng.
- Nhấn mạnh cho HS điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần là ánh sáng phải truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém (n1 > n2) và góc tới phải lớn hơn góc tới giới hạn sinigh = n2/ n1.
- Khi tính góc tới giới hạn igh (sinigh = n2 /n1, n2 > n1) học sinh thường lúng túng về n1và n2. Giáo viên có thể chỉ rõ: sinigh= nnhỏ / nlớn.
d. Thấu kính
* Nội dung kiến thức
- Sự truyền ánh sáng qua thấu kính là sự khúc xạ ánh sáng qua môi trường trong suốt giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt cầu và một mặt phẳng.
- Thấu kính lồi (rìa mỏng) là thấu kính hội tụ (đặt trong không khí) và thấu kính lõm (rìa dày) là thấu kính phân kì (đặt trong không khí).
- Một số khái niệm:
+ Mọi tia tới qua quang tâm của thấu kính đều truyền thẳng.
+ Mọi đường thẳng khác đi qua quang tâm của thấu kính được gọi là trục phụ.
+ Chùm sáng song song với trục chính qua thấu kính cắt nhau tại một điểm hoặc có đường kéo dài đi qua một điểm trên trục chính. Điểm đó gọi là tiêu điểm ảnh chính F’ của thấu kính.
+ Trên trục chính của thấu kính hội tụ có một điểm mà tia sáng tới thấu kính đi qua điểm đó hoặc có phương kéo dài đi qua điểm đó, cho tia sáng ló ra song song với trục chính của thấu kính. Điểm đó là tiêu điểm vật chính F. Tiêu điểm vật và tiêu điểm ảnh đối xứng nhau qua quang tâm.
+ Các chùm sáng song song khác, không song song với trục chính thì hội tụ tại một điểm hoặc có đường kéo dài đi qua một điểm nằm trên trục phụ song song với tia tới, gọi là tiêu điểm phụ.
+ Tập hợp các tiêu điểm tạo thành tiêu diện. Tiêu diện vuông góc với trục chính. Mỗi thấu kính có hai tiêu diện : tiêu diện vật và tiêu diện ảnh.
+ Tiêu cự là độ dài đại số, kí hiệu là f, có trị số tuyệt đối bằng khoảng cách từ tiêu điểm chính tới quang tâm thấu kính.
f =OF OF′=
Quy ước, f > 0 với thấu kính hội tụ, f < 0 với thấu kính phân kì.
+ Độ tụ của thấu kính là đại lượng được đo bằng nghịch đảo của tiêu cự : D = 1 f • Nếu f đo bằng mét (m) thì độ tụ đo bằng điôp (dp).
- Công thức liên hệ giữa các vị trí của ảnh, vật và tiêu cự (công thức thấu kính) là : 1 1 1
+ = d d' f
Quy ước : d > 0 với vật thật, d’ > 0 với ảnh thật, d’ < 0 với ảnh ảo,
- Số phóng đại ảnh k cho biết ảnh lớn hơn vật bao nhiều lần và cùng chiều hay ngược chiều với vật.
A ' B ' k
AB =
trong đó, AB, A ' B ' tương ứng là độ dài đại số của vật và ảnh. • Nếu ảnh và vật cùng chiều, k > 0.
• Nếu ảnh và vật ngược chiều k < 0.
• Có thể tính được số phóng đại ảnh k theo các khoảng cách từ quang tâm tới ảnh và tới vật: d'
k –
d =
* Một số lưu ý khi dạy học
- Trong khi giới thiệu các khái niệm quan trọng như quang tâm, trục chính, trục phụ... của thấu kính cần nhấn mạnh:
+ Các chùm sáng có màu khác nhau thì sẽ hội tụ ở những điểm khác nhau, còn chùm sáng trắng song song gần trục sẽ hội tụ hầu như ở một điểm.
+ Tia sáng đi qua quang tâm coi như truyền thẳng vì ta chỉ xét những thấu kính mỏng, ở giữa thấu kính coi như là bản mặt song song.
+ Đối với thấu kính hội tụ, tia sáng song song với trục nào thì sau khi qua thấu kính tia ló sẽ qua tiêu điểm nằm trên trục ấy.
+ Đối với thấu kính phân kỳ, tia sáng song song với trục nào thì sau khi qua thấu kính sẽ có phương đi qua tiêu điểm ảo nằm trên trục đó.
- Ảnh điểm là điểm đồng quy của chùm tia ló hoặc là điểm đồng quy của đường kéo dài của chùm tia ló. Một điểm là ảnh thật nếu chùm tia ló là chùm hội tụ, là ảnh ảo nếu chùm tia ló là chùm phân kì.
- Số phóng đại ảnh cho biết ảnh lớn hơn vật bao nhiều lần và cùng chiều hay ngược chiều với vật.
5.3. Các tính chất của ánh sáng
5.3.1. Đặc điểm phần các tính chất của ánh sáng
- Các tính chất của ánh sáng thường được chia thành những nhóm vấn đề gắn với bản chất của ánh sáng các hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, phân cực ánh sáng, tán sắc, tán xạ ánh sáng, hiệu ứng quang điện, tác dụng hóa học của ánh sáng phát quang, áp suất ánh sáng:
+ Giao thoa ánh sáng là hiện tượng chứng tỏ trực tiếp bản chất sóng của ánh sáng. Nó nêu ra giới hạn của định luật về tính độc lập của các chùm tia sáng. Khi nghiên cứu một bức xạ nào mà phát hiện được hiện tượng giao thoa của bức xạ có thể kết luận ngay bức xạ có bản chất sóng.
+ Hiện tượng nhiễu xạ cũng khẳng định bản chất sóng của ánh sáng, nó cũng nêu ra giới hạn áp dụng của định luật truyền thẳng ánh sáng.
+ Hiện tượng phân cực ánh sáng chứng tỏ bản chất ngang của ánh sáng. Cũng như sóng điện từ sóng ánh sáng là sóng ngang.
- Các hiện tượng quang điện, tác dụng hóa học của ánh sáng phát quang, áp suất ánh sáng chứng tỏ bản chất hạt của ánh sáng.
5.3.2. Phân tích nội dung kiến thức