bai tap khuc xa

+ Tia tới QN vuông góc với mặt phân cách, vẽ tia ló qua mặt phân cách?. + Tia tới QI hợp với tia pháp tuyến của mặt phân cách góc tới i, tia khúc xạ như thế nào so với tia pháp tuyến?. 2

GVHD: Nguyễn Văn Thụy Ngày soạn : 12/03/2010 GSTT : Nguyễn Thị Quỳnh Trang Ngày dạy : 16/03/2010 Lớp thực tập: 11TN2

Tiết 67:

BÀI TẬP KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

I Mục tiêu:

- Học sinh làm quen với các dạng bài tập khác nhau về hiện tượng khúc xạ

- Vận dụng được định luật khúc xạ ánh sáng để giải các bài tập về hiện tượng khúc xạ, kể cả trong một số trường hợp tương đối phức tạp

II Chuẩn bị:

1 Giáo viên:

- Chuẩn bị một số dạng bài tập về định luật khúc xạ ánh sáng

Nội dung ghi bảng:

Tiết 67:

BÀI TẬP KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

I Kiến thức cần nắm:

2

1

sin

sin

n i

r n

n là hằng số

+ n> ⇔1 n2 > ⇔ >n1 i r : ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn tới môi

trường có chiết suất lớn hơn: tia khúc xạ đi gần pháp tuyến hơn tia tới

+ n< ⇔1 n2 < ⇔ <n1 i r : ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn tới môi

trường có chiết suất nhỏ hơn: tia khúc xạ đi xa pháp tuyến hơn tia tới

+ i = 0 thì r = 0: tia sáng vuông góc với mặt phân cách, tia sáng truyền thẳng

II Phân dạng bài tập:

Dạng 1: Xác định ảnh của vật tạo bởi lưỡng chất phẳng

Dạng 2: Xác định ảnh của vật tạo bởi bản song song

Phương pháp giải sẽ được hướng dẫn trong bài tâp vận dụng cụ thể

Bài tập vận dụng:

2 Học sinh: Ôn lại kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng

III Thiết kế hoạt động dạy học

Hoạt động 1: KIẾN THỨC CẦN NẮM

- Yêu cầu HS nhắc lại các kiến thức cần

nắm

- Cách xác định ảnh của một vật?

- HS trả lời câu hỏi của GV:

+ Công thức cần nhớ:

2

1

sin

sin

n i

r n

n là hằng số

+ n> ⇔1 n2 > ⇔ >n1 i r : ánh sáng đi từ

môi trường có chiết suất nhỏ hơn tới môi trường có chiết suất lớn hơn: tia khúc xạ đi gần pháp tuyến hơn tia tới + n< ⇔1 n2 < ⇔ <n1 i r : ánh sáng đi từ

môi trường có chiết suất lớn hơn tới môi trường có chiết suất nhỏ hơn: tia khúc

xạ đi xa pháp tuyến hơn tia tới

+ i = 0 thì r = 0: tia sáng vuông góc với mặt phân cách, tia sáng truyền thẳng

- Ảnh của một vật là giao điểm của đường kéo dài của tia khúc xạ

Hoạt động 2: PHÂN DẠNG VÀ BÀI TẬP ÁP DỤNG

- Dạng 1: Xác định ảnh của vật tạo bởi

lưỡng chất phẳng.

- Giáo viên yêu cầu học sinh làm bài tập:

Bài tập 1: Một cái bể sâu 1,2m chứa đầy

nước Trên pháp tuyến của mặt nước có

mắt của người quan sát và mắt của con

cá Mắt người ở điểm S cao hơn mặt

nước 0,6m còn mắt con cá ở điểm Q thấp

hơn mặt nước 0,84m

1) Người nhìn thấy cá cách mắt mình bao

nhiêu?

2) Cá nhìn thấy người cách mắt cá bao

3) Ở đáy bể có một gương phẳng nằm

ngang Hỏi:

- Người quan sát thấy ảnh mình ở cách

anh ta bao nhiêu?

- Cá nhìn thấy ảnh người đó cách mắt nó

bao nhiêu?

Bài giải:

1) Đây là dạng bài tập người nhìn cá

- Giáo viên gợi ý học sinh vẽ hình và làm

bài tập

+ Trường hợp này cá là vật, ở dưới bể

nước

+ Tia tới QN vuông góc với mặt phân

cách, vẽ tia ló qua mặt phân cách? Gọi

HS lên vẽ

+ Tia tới QI hợp với tia pháp tuyến của

mặt phân cách góc tới i, tia khúc xạ như

thế nào so với tia pháp tuyến?

+ Gọi HS vẽ tia khúc xạ IR? Xác định

- HS tóm tắt bài và giải bài tập

- HS chú ý nghe GV hướng dẫn và thực hiện

+ QN vuông góc với mặt phân cách, nên

QN truyền thẳng, vẽ tia ló NS vuông

Q’

i r

Q S

góc khúc xạ r.

+ Giao điểm của đường kéo dài hai tia ló

chính là ảnh Q’ của Q

+ Q’ là ảnh của cá mà mắt người nhìn

thấy

+ Vậy bài toán cần tìm chính là đoạn

SQ’

+ Muốn tìm được đoạn SQ’ ta phải tính

được đoạn nào?

+ Tính NQ’ bằng cách nào?

+ Xác định các góc bằng nhau?

+ Tìm SQ’ với công thức?

2) Đây là dạng bài toán Cá nhìn người:

góc với mặt phân cách

+ Vì tia sáng đi từ môi trường chiết quang hơn tới môi trường kém chiết quang, tức n2 < n1 hay n < 1 thì i < r, tức

là tia khúc xạ xa pháp tuyến hơn so với tia tới

+ HS lên bảng vẽ tia khúc xạ IR, xác định góc khúc xạ

+ HS kéo dài tia khúc xạ và cắt tia NQ tại Q’

+ Ta phải tìm được đoạn NQ’

+ Do tính chất sole trong:

góc (NQ’I ) = r; (Q’QI) = i

Ta có: tan

'

NI r NQ

= ; tani NI

NQ

=

Ta xét i, r rất nhỏ nên:

tani≈sini i≈ ; tanr≈sinr r≈

2

1

n

i i i

n

1

tan

n

i NQ

r = NQ = n =n

4

n

+ Vậy: SQ’ = NQ’ + NS

= 0,63 + 0,6 = 1,23(m)

- Giáo viên gợi ý học sinh vẽ hình và làm

bài tập

+ Trường hợp này người là vật, ở môi

trường không khí

+ Tia tới SN vuông góc với mặt phân

cách, vẽ tia ló qua mặt phân cách? Gọi

HS lên vẽ

+ Tia tới SI hợp với tia pháp tuyến của

mặt phân cách góc tới i, tia khúc xạ như

thế nào so với tia pháp tuyến?

+ Gọi HS vẽ tia khúc xạ IR? Xác định

góc khúc xạ r

+ Giao điểm của đường kéo dài hai tia ló

chính là ảnh S’ của S

+ S’ là ảnh của người mà mắt cá nhìn

thấy

+ Vậy bài toán cần tìm chính là đoạn

QS’

+ SN vuông góc với mặt phân cách, nên

SN truyền thẳng, vẽ tia ló NQ vuông góc với mặt phân cách

+ Vì tia sáng đi từ môi trường kém chiết quang tới môi trường chiết quang hơn, tức n2 > n1 hay n > 1 thì i > r, tức là tia khúc xạ gần pháp tuyến hơn so với tia tới

+ HS lên bảng vẽ tia khúc xạ IR, xác định góc khúc xạ

+ HS kéo dài tia khúc xạ và cắt tia NS tại S’

Q

S S’

i

r i r

+ Muốn tìm được đoạn QS’ ta phải tính

được đoạn nào?

+ Tính NS’ bằng cách nào?

+ Xác định các góc bằng nhau?

3) Khoảng cách giữa người và ảnh của

người:

- Hướng dẫn HS vẽ hình:

- Vẽ các tia ló khi đi qua mặt phân cách

của lưỡng chất phẳng: S qua lưỡng chất

phẳng cho ảnh S1 Vẽ ảnh S1?

+ Tia tới SN vuông góc với mặt phân

cách, vẽ tia ló qua mặt phân cách? Gọi

HS lên vẽ

+ Tia tới SI hợp với tia pháp tuyến của

mặt phân cách góc tới i, tia khúc xạ như

thế nào so với tia pháp tuyến?

+ Ta phải tìm được đoạn NS’

+ Theo tính chất sole trong:

Góc (ISN) = i, (NS’I) = r

Khi đó:

'

NS

NI tgr= ;

NS

NI tgi= do đó:

'

tgi NS tgr = NS

Từ công thức (1) câu 1:

1

4

3

n

n

Do đó: QS’= NS’ + NQ

= 0,8 + 0,84 = 1,64m

+ SN vuông góc với mặt phân cách, nên

SN truyền thẳng, vẽ tia ló NQ vuông góc với mặt phân cách

+ Vì tia sáng đi từ môi trường kém chiết quang tới môi trường chiết quang hơn, tức n2 > n1 hay n > 1 thì i > r, tức là tia khúc xạ gần pháp tuyến hơn so với tia tới

+ Gọi HS vẽ tia khúc xạ IR? Xác định

góc khúc xạ r

+ Giao điểm của đường kéo dài hai tia ló

chính là ảnh S1 của S

- S1 là vật khi qua gương phẳng và S2 là

ảnh của S1 khi qua gương phẳng Vẽ S2?

+ Tia tới S1H vuông góc với gương, vẽ tia

ló?

+ Tia tới S1K tới gương phẳng thì sẽ có

hiện tượng gì? Có tia khúc xạ không?

+ Sự tạo thành ảnh S2?

+ HS lên bảng vẽ tia khúc xạ IR, xác định góc khúc xạ

+ HS kéo dài tia khúc xạ và cắt tia NS tại S1

+ Tia SH sẽ truyền thẳng

+ Sẽ bị phản xạ theo phương cũ với góc tới bằng góc phản xạ và bằng góc r + Kéo dài tia phản xạ và tia S1H ta được giao điểm S2 S2 là ảnh của S1

S1

S

I N

S2

M

K H

S3

+ Ảnh qua gương phẳng đối xứng với vật

nên S1H = HS2

- Ảnh S2 sẽ là vật khi qua lưỡng chất

phẳng

+ Tia tới S2N vuông góc với mặt phân

cách, vẽ tia ló qua mặt phân cách? Gọi

HS lên vẽ

+ Tia tới S2M hợp với tia pháp tuyến của

mặt phân cách góc tới i, tia khúc xạ như

thế nào so với tia pháp tuyến?

+ Gọi HS vẽ tia khúc xạ? Xác định góc

khúc xạ r

+ Giao điểm của đường kéo dài hai tia ló

chính là ảnh S3 của S2

+ Vậy S3 là ảnh cuối cùng của hệ

- Bài toán cần tìm SS3

- Muốn tìm được đoạn SS3 ta phải tính

được đoạn nào?

+ Tính NS3 bằng cách nào?

+ HS2 =?

+ S2N vuông góc với mặt phân cách, nên SN truyền thẳng, vẽ tia ló vuông góc với mặt phân cách

+ Vì tia sáng đi từ môi trường chiết quang tới môi trường kém chiết quang hơn, tức n2 < n1 hay n < 1 thì i < r, tức là tia khúc xạ xa pháp tuyến hơn so với tia tới

+ HS lên bảng vẽ tia khúc xạ, xác định góc khúc xạ

+ HS kéo dài tia khúc xạ và cắt tia NS2 tại S3

+ Ta phải tìm đoạn NS3:



3

NS

NM

2

NS

NM tgr = do đó:

2

3

NS tgi tgr = NS

Từ (1) câu 1 suy ra :

NS NS NH HS

+ S2H = S1H = NH + NS1

= 1,2 + 0,8 = 2m 3

3 (1, 2 2) 2, 4 4

NS = + = m

Vì vậy:

SS3 = NS + NS3 = 0,6 + 2,4 = 3m QS3 = NS3 - NQ = 2,4 - 0,84 = 1,56m

Dạng 2: Xác định ảnh của vật tạo bởi

bản song song.

- Bài tập: Một vật AB thẳng cao 5cm

được đặt song song với một bản thủy tinh

hai mặt song song, chiết suất 1,5 bề dày

là 12cm Vật AB cách bản 24cm

a) Vẽ đường đi của một tia sáng xuất

phát từ đỉnh A của vật, tới bản dưới góc

tới 600 và đi qua bản

b) Xác định vị trí và độ lớn của ảnh A’B’

của AB cho bởi bản song song

- Vẽ ảnh A’ của A thế nào?

- Tương tự cho học sinh vẽ ảnh của B và

- Tia tới là AI, tia khúc xạ tương ứng là

IJ Từ định luật khúc xạ ánh sáng ta suy ra:

577 , 0 5 , 1

60 sin sin sin

0

=

=

=

n

i r

r = 35015’

-Tia tới IJ tới mặt thứ hai của bản tại J với góc tới r’= r

- Tia sáng ló ra ngoài theo tia JR với góc ló i’= i

Từ đó suy ra tia ló JR song song với tia tới AI

- Từ A vẽ thêm tia sáng AH vuông góc với bản Giao điểm của 2 tia ló là ảnh A’ của A

- Tương tự từ B vẽ các tia tới song song với các tia tới từ A, các tia ló tương ứng cắt nhau tại B’ Ta thấy ảnh A’B’ của

AB song song với AB và có độ lớn

n

A

I

J r

R

H A’

K M

cho nhận xét A’B’ và AB có quan hệ thế

nào?

- Muốn xác định được vị trí của A’B’ chỉ

cần xác định được vị trí của điểm nào?

A’B’= AB = 5cm

Từ hình vẽ ta có:

JK = IK.tanr = MK tani

Suy ra MK= r/i IK (vì i, r rất nhỏ)

Mặt khác i = nr nên MK= 1/n.IK = e/n r Với e = IK là độ dày của bản mỏng

Suy ra khoảng cách vật ảnh là:

AA’= IM = IK - MK Hay AA’= e - e/n = e(n - 1)/n = 4cm Vậy ảnh A’B’ cách bản là:

A’H = 24 – 4 = 20cm

IV Rút kinh nghiệm:

………

………

………

………

………

………

Nguyễn Văn Thụy Nguyễn Thị Quỳnh Trang