- Nắm được ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang và cáp quang.. CHUẨN BỊ 1.Giáo viên: + Các thí nghiệm về góc khúc xạ giới hạn, hiện tượng phản xạ toàn phần và đường đi
Trang 1Trường thực tập: THPT Võ Thị Sáu
Giáo viên hướng dẫn: Thầy Nguyễn Văn Bỉ
Sinh viên thực tập: Lê Thị Kim Linh
MSSV: 3110020014
GIÁO ÁN LỚP 11 NC Bài 45: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
1 Kiến thức:
- Phân biệt được hai trường hợp: góc khúc xạ tới hạn và góc tới giới hạn
- Nắm được hiện tượng phản xạ toàn phần Nêu được điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần
- Nêu được tính chất của sự phản xạ toàn phần
- Quan sát GV tiến hành thí nghiệm để rút ra kết luận về hiện tượng phản xạ toàn phần
- Nắm được ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang và cáp quang
2 Kĩ năng:
- Thiết kế các phương án thí nghiệm để nghiên cứu hiện tượng phản xạ toàn phần
- Rèn luyện kĩ năng quan sát, lập luận …
- Vận dụng hiện tượng phản xạ toàn phần để giải thích các hiện tượng liên quan và làm bài tập
3 Thái độ:
- Nghiêm túc trong giờ học
- Sôi nổi phát biểu xây dựng bài
- Có ý thức vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống
II CHUẨN BỊ
1.Giáo viên:
+ Các thí nghiệm về góc khúc xạ giới hạn, hiện tượng phản xạ toàn phần và đường đi của tia sáng trong sợi quang học
+ Các hình ảnh về ứng dụng của cáp quang và một số hiện tượng tự nhiên liên quan đến hiện tượng phản xạ toàn phần
2.Học Sinh:
Ôn lại các kiến thức về khúc xạ ánh sáng
Trang 2III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, chuẩn bị điều kiện xuất phát.
Câu 1:Nêu định luật khúc xạ ánh sáng?
Câu 2: Khi chiếu tia sáng từ môi trường có chiết suất n1 sang môi trường có chiết suất n2
(n1 < n2) thì tia khúc xa lệch xa hay gần pháp tuyến hơn so với tia tới? Vẽ hình cho cả 2 trường hợp n1 < n2 và n1 > n2
Đặt vấn đề:
Trường hợp tia sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 > n2 thì i< r Khi tăng dần góc tới i thì góc khúc xạ r có xuất hiện trong mọi trường hợp không? Và nếu tia khúc xạ không còn xuất hiện nữa thì hiện tượng đó gọi là gì?
Hay vào những ngày nắng nóng trên đường nhựa hay trên xa mạc thì ta thường thấy ảo giác có những vệt sáng loang loáng như có nước nhưng lại gần thì hoàn toàn khô ráo Bài học hôm nay sẽ giúp chúng ta giải thích vì sao có hiện tượng trên
Hoạt động 2: Tìm hiểu hiện tượng phản xạ toàn phần
- Xét tia sáng đi từ môi
trường có chiết suất n1 sang
môi trường khác có chiết
suất n2 (n1 < n2)
(?) Từ biểu thức của định
luật khúc xạ, hãy so sánh độ
lớn của góc tới i và góc
khúc xạ r ?
(?) Góc tới có thể lấy các
giá trị trong khoảng nào?
* Cho HS xem thí nghiệm
về góc khúc xạ giới hạn
- Yêu cầu HS nêu nhận xét
về hiện tượng quan sát
được
1
n sini
= >1 i > r
+ 0 i 90o
- Quan sát và nêu nhận xét
+ Khi i = 0o r = 0o tia sáng vuông góc với mặt lưỡng chất và truyền thẳng vào MT (2)
+ Tăng i thì r cũng tăng và i
1 Hiện tượng phản xạ toàn phần
a) Góc khúc xạ giới hạn
* n1 < n2 i > r
Nhận xét:
+ i = 0o r = 0o
+ i tăng r tăng và i > r + i = 90o thì r = rmax = igh
igh gọi là góc khúc xạ giới hạn
gh 1
2
n
n
Kết luận:
Trong trường hợp ánh sáng
đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn sang môi trường có chiết suất lớn
Trang 3- Đánh giá nhận xét của HS.
- rmax được gọi là góc khúc
xạ giới hạn và kí hiệu là igh
(?) Hãy tính góc khúc xạ
giới hạn
Kết luận: Trong trường hợp
ánh sáng đi từ môi trường
có chiết suất nhỏ hơn sang
môi trường có chiết suất lớn
hơn, ta luôn có tia khúc xạ
trong môi trường thứ 2
luôn lớn hơn r + Khi i = 90o thì r = rmax
+ n1 sin90o = n2 sinigh
gh 1
2
n sini =
n
hơn, ta luôn có tia khúc xạ trong môi trường thứ 2
- Xét trường hợp thứ 2:
n1 > n2 MT (1) chiết
quang hơn MT (2)
1
n
sini
= < 1 r > i
* Cho HS xem thí nghiệm
về hiện tượng phản xạ toàn
phần
- Yêu cầu HS nêu nhận xét
về hiện tượng quan sát
được
- Quan sát và nêu nhận xét
+ Khi i = 0o r = 0o tia sáng vuông góc với mặt lưỡng chất và truyền thẳng vào MT (2)
+ Tăng i thì r cũng tăng và i luôn nhỏ hơn r, tia sáng tới mặt lưỡng chất có 1 phần bị phản xạ, phần kia bị khúc
xạ vào MT (2)
+ Khi i= igh r = rmax=90o
Tia khúc xạ rất mờ và đi
là là ở mặt lưỡng chất còn tia phản xạ rất sáng
+ Khi i > igh toàn bộ tia
b) Sự phản xạ toàn phần
* n1 < n2 i > r
Nhận xét:
+ i = 0o r = 0o
+ i tăng r tăng và i < r + i = igh thì r = rmax=90o
igh gọi là góc tới giới hạn
gh 2
1
n
n
+ i > igh sin r > 1
Không có tia khúc xạ
Hiện tượng phản xạ toàn phần
Kết luận:
Khi ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn với góc tới lớn hơn góc giới hạn igh thì sẽ
Trang 4- Yêu cầu HS trả lời câu hỏi
C1 SGK/220
- Kết luận: Khi ánh sáng đi
từ môi trường có chiết suất
lớn sang môi trường có
chiết suất nhỏ hơn với góc
tới lớn hơn góc giới hạn 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
- Yêu cầu HS trả lời câu hỏi
C2 SGK/220
sáng bị phản xạ, không có tia khúc xạ vào MT (2)
- Suy nghĩ trả lời + Trong trường hợp tia sáng
đi từ MT có chiết suất lớn sang MT có chiết suất bé hơn với góc tới lớn hơn góc tới giới hạn
- Suy nghĩ trả lời + 2 điều kiện
1 MT tới chiết quang hơn
MT khúc xạ
2 Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới giới hạn:
i igh
xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, trong đó mọi tia sáng đều bị phản xạ, không
có tia khúc xạ
- Điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần:
+ n1 > n2
+ i igh
Hoạt động 3: Tìm hiểu ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần.
- Sợi quang: là một loại dây
Trang 5trong suốt có tính dẫn sáng
nhờ hiện tượng phản xạ
toàn phần
- Cho HS xem các hình ảnh
của sợi quang và mô hình
mặt cắt ngang của sợi
quang
- Yêu cầu HS quan sát và
nêu cấu tạo của sợi quang
- Cho HS xem flash về
đường truyền của tia sáng
trong sợi quang học
(?) Ánh sáng được dẫn qua
sợi quang nhờ hiện tượng
nào ?
(?) Để xảy ra hiện tượng
phản xạ toàn phần bên trong
lõi sợi quang thì các chiết
suất n1 và n2 phải thõa mãn
điều kiện gì?
(?) Ánh sáng được truyền
như thế nào trong sợi
quang?
- Đánh giá và hoàn chỉnh
câu trả lời của HS
- Nhiều sợi quang như vậy
được ghép với nhau tạo
thành những bó Những bó
- Quan sát và nêu nhận xét
* Gồm 2 phần chính: phần lõi
và phần vỏ
+ Phần lõi: trong suốt có chiết suất n1
+ Phần vỏ: có chiết suất n2
+ Nhờ hiện tượng phản xạ toàn phần
+ n1 > n2
+ Tia SI khúc xạ vào lõi sợi quang, tia khúc xạ tới mặt tiếp xúc giữa lõi và vỏ tại I1 dưới góc tới i lớn hơn góc tới giới hạn và bị phản xạ toàn phần
Sau một loạt phản xạ như vậy, tia sáng được dẫn qua sợi quang mà cường độ ánh sáng
bị giảm không đáng kể
2 Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần a) Sợi quang:
- Cấu tạo: Gồm 2 phần chính
+ Phần lõi: bằng thủy tinh hoặc chất dẻo trong suốt
có chiết suất n1
+ Phần vỏ bao quanh có chiết suất n2 (n2 < n1)
b) Cáp quang: Là bó sợi
quang
- Ứng dụng:
+ Trong y học: nội soi + Trong CNTT: truyền dẫn các dữ liệu
Ưu điểm:
Truyền được dung lượng tín hiệu lớn
Ít bị nhiễu bởi trường điện từ ngoài
Trang 6này lại được ghép và hàn
nối với nhau tạo thành
những cáp quang Có thể có
tới 3 000 sợi trong một tiết
diện chỉ khoảng 1 cm2
(?) Cáp quang được sử dụng
phổ biến trong những lĩnh
vực nào?
(?) Trong y học cáp quang
được ứng dụng như thế
nào?
(?) Trong công nghệ thông
tin cáp quang được ứng
dụng như thế nào?
(?) Một hệ truyền thông
dùng cáp quang gồm những
bộ phận nào?
(?) Nêu những ưu điểm nổi
trội của cáp quang so với
cáp kim loại thông thường
cùng đường kính
+ Trong y học và trong công nghệ thông tin
+ Trong y học cáp quang được dùng để quan sát các bộ phận bên trong cơ thể Đó là phương pháp nội soi
+ Trong CNTT cáp quang được dùng để truyền dẫn các
dữ liệu
+ 3 bộ phận chính:
1 máy phát: biến tín hiệu điện thành tín hiệu quang
1 cáp quang: truyền tín hiệu
1 máy thu: nhận tín hiệu ở đầu
ra và biến đổi chúng trở lại thành tín hiệu điện
+ 2 ưu điểm nổi trội
Truyền được dung lượng tín hiệu rất lớn
Ít bị nhiễu bởi trường điện từ ngoài
Hoạt động 4: Củng cố bài học và giao nhiệm vụ học tập
Bài 3/24:
Một khối thủy tinh P có chiết suất n = 1,5 tiết diện thẳng là 1
tam giác ABC vuông tại B Chiếu vuông góc tới mặt AB 1
Giải:
a/ dựa vào ΔABC ta có:ABC ta có: r’ = 450
Trang 7chùm sáng song song SI.
a/Khối thủy tinh đặt trong không khí Tính góc lệch D?
b/Khối thủy tinh đặt trong nước có n’=1,33 Tính góc lệch D?
gợi ý:
a/
b/
-Hoàn thành các bài tập còn lại trong tài liệu
-Học bài và xem trước bài Lăng Kính
sin igh = 1/1,5= 0,67
igh = 41048’
ta thấy r’ > igh
n1>n2
nên xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần tia sáng truyền thẳng ra không khí tại mặt BC b/ sin igh = 1,33/1,5 = 0,887
igh = 62027’
ta thấy r’ < igh
nên tại AC có tia khúc xạ nsinr’ = n’sini’
i’ = 52053’
D = i’ – r’ = 7053’
Ngày tháng năm 2014
Phê duyệt của giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực tập
Nguyễn Văn Bỉ Lê Thị Kim Linh
B
A
C
B
A
C
i’
