CÁCH HÌNH THÀNH KIẾN THỨC CHƯƠNG SÓNG ÁNH SÁNG

Tiểu luận trình bày cách hình thành nội dung kiến thức chương sóng ánh sáng và ý đồ của tác giả ở cả hai loại SGK cơ bản và NC. Bài tiểu luận đi vào phân tích từng bài một trong chương sóng ánh sáng. HI vọng sẽ là tài liệu hữu ích cho các bạn sinh viên và giáo viên dạy THPT

BÀI BÁO CÁO

ĐỀ TÀINGHIÊN CỨU CÁCH HÌNH THÀNH KIẾN THỨC CỦA SÁCH GIÁO KHOA PHẦN “SÓNG ÁNH SÁNG”

CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 12

GV Hướng dẫn: Phạm Thị Thanh Hương

Nhóm: 1 Lớp: ĐHSP Vật Lý K55

Đồng Hới, tháng 3 /2016

MỤC LỤC

MỤC LỤC 3

MỞ ĐẦU 5

NỘI DUNG 6

1 Tổng quan về chương trình và sách giáo khoa phần sóng ánh sáng 6

1.1 Chương trình phần sóng ánh sáng 6

1.1.1 Nội dung dạy học 6

1.1.2 Chuẩn kiến thức 7

1.2 Tổng quan về sách giáo khoa Vật lý 12 cơ bản và Vật lý 12 nâng cao 8

2 Phân tích cách hình thành các kiến thức cơ bản phần sóng ánh sáng 9

2.1 Hiện tượng tán sắc ánh sáng 9

2.1.1 Thí nghiệm về tán sắc ánh sáng 9

2.1.2 Ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc 10

2.2 Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng, giao thoa ánh sáng Khoảng vân, bước sóng và màu sắc ánh sáng 12

2.2.1 Nhiễu xạ ánh sáng Giao thoa ánh sáng 12

2.2.2 Khoảng vân Bước sóng và màu sắc ánh sáng 15

2.3 Máy quang phổ Các loại máy quang phổ 17

2.3.1 Máy quang phổ lăng kính 17

2.3.2 Các loại quang phổ 18

2.4 Tia tử ngoại Tia hồng ngoại 19

2.5 Tia X Thuyết điện từ ánh sáng Thang sóng điện từ 20

2.5.1 Tia X 21

2.5.2 Thuyết điện từ ánh sáng 22

2.5.3 Thang sóng điện từ 23

KẾT LUẬN 25

NỘI DUNG THẢO LUẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

MỞ ĐẦU

Để dạy tốt, giáo viên không chỉ cần nắm chắc, hiểu sâu các kiến thức mìnhtruyền đạt mà còn cần am hiểu về sách giáo khoa, nắm được ý đồ của tác giả sách giáokhoa Từ đó tìm ra hướng tiếp cận sách giáo khoa tốt nhất và cách hướng dẫn học sinhtiếp nhận các kiến thức trong sách giáo khoa một cách hiệu quả nhất

Hiện nay, tài liệu tham khảo chính trong dạy học vật lý ở trường phổ thông làhai bộ sách giáo khoa cơ bản và nâng cao Sách giáo khoa không chỉ là tài liệu thôngbáo các kiến thức có sẵn mà là tài liệu giúp học sinh tự học, tự phát hiện và giải quyếtcác vấn đề để chiếm lĩnh và vận dụng kiến thức mới một cách linh hoạt, chủ động vàsáng tạo

Do đó việc nghiên cứu sách giáo khoa để tìm hiểu cách hình thành, thể hiệnkiến thức cũng như ý đồ của các tác giả là rất quan trọng Việc làm ấy giúp chúng tavừa có cái nhìn tổng quát vừa hiểu sâu sắc sách giáo khoa hơn Góp phần nâng caochất lượng dạy học ở trường phổ thông

Vì những lý do trên nên sau khi hoàn thành tiểu luận nghiên cứu nội dung kiến

thức phần sóng ánh sáng, chúng tôi tiếp tục chọn đề tài “NGHIÊN CỨU CÁCH

HÌNH THÀNH KIẾN THỨC PHẦN SÓNG ÁNH SÁNG CỦA SÁCH GIÁO KHOA”.

Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu được ý đồ sư phạm của các tác giả sách giáokhoa cơ bản và nâng cao trong việc hình thành kiến thức của phần sóng ánh sáng

Tuy đã nỗ lực cố gắng nhưng tiểu luận không thể tránh khỏi những thiếu sót,kính mong cô và các bạn góp ý để tiểu luận được hoàn chỉnh hơn

xạ ánh sáng Sau đó mới sử dụng các phương pháp suy luận lý thuyết để giải thích cáchiện tượng đó

Theo quy định của bộ giáo dục và đào tạo nội dung kiến thức học sinh sẽ học vàchuẩn kiến thức, kỹ năng cho hai chương trình trong phần sóng ánh sáng là hoàn toàngiống nhau Điều này có nghĩa là bộ giáo dục xác định những yêu cầu về mặt kiếnthức đối với học sinh trong phần này là như nhau đối với cả hai ban

Theo phân phối chương trình ta cũng có thể thấy rằng chương Sóng ánh sáng làchương có tổng số tiết khá nhiều và là chương có số tiết lý thuyết nhiều nhất so với cácchương còn lại, chứng tỏ lượng kiến thức học sinh cần nghiên cứu được trong chương

là nhiều và đóng vai trò khá quan trọng trong chương trình Vật lý 12 nói riêng và Vật

lý phổ thông nói chung như đã trình bày ở trên

Tuy nhiên theo phân phối chương trình thì phần sóng ánh sáng ban cơ bản họctrong 10 tiết còn ban khoa học tự nhiên học trong 14 tiết Sở dĩ có sự chênh lệch nhưvậy là do chuẩn kỹ năng của ban khoa học tự nhiên cao hơn nên cần nhiều thời lượng

để rèn luyện kỹ năng cho học sinh hơn

Vì chuẩn kỹ năng của học sinh ban khoa học tự nhiên cao hơn nên học sinh củaban này cần hiểu các kiến thức vật lý một cách sâu sắc hơn Điều đó có nghĩa là sáchgiáo khoa nâng cao phải được viết một cách rõ ràng, cụ thể hơn

1.1.1 Nội dung dạy học

- Khái niệm về sự tán sắc ánh sáng, về ánh sáng đơn sắc và ánh sáng trắng

- Mối liên hệ giữa chiết suất của chất làm lăng kính với các ánh sáng đơn sắckhác nhau

- Khái niệm về hiện tượng giao thoa ánh sáng, về vân giao thoa.

- Hiện tượng giao thoa xảy ra khi dùng ánh sáng trắng

- Kết luận về tính chất sóng của ánh sáng

- Các công thức xác định vị trí các vân và tính khoảng vân

- Mối quan hệ giữa màu của ánh sáng đơn sắc và bước sóng ánh sáng

- Sự phụ thuộc của chiết suất của môi trường vào bước sóng ánh sáng

- Cấu tạo của máy quang phổ và tác dụng của từng bộ phận

- Khái niệm về quang phổ liên tục, nguồn phát, những đặc điểm và công dụngcủa quang phổ liên tục

- Khái niệm về quang phổ vạch phát xạ, nguồn phát, những đặc điểm và côngdụng của quang phổ vạch phát xạ

- Khái niệm về quang phổ vạch hấp thụ, cách thu và điều kiện để thu đượcquang phổ vạch hấp thụ, mối liên hệ giữa quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạchhấp thụ của cùng một nguyên tố

- Khái niệm về phép phân tích quang phổ và tiện lợi của phép phân tích quang phổ

- Thí nghiệm phát hiện ra tia hồng ngoại và tia tử ngoại

- Định nghĩa tia hồng ngoại Nguồn phát tia hồng ngoại, các tính chất và tácdụng của tia hồng ngoại

- Định nghĩa tia tử ngoại Nguồn phát tia tử ngoại, các tính chất và tác dụng củatia tử ngoại

- Cấu trúc và hoạt động của ống Rơnghen

- Bản chất của tia Rơnghen: Các tính chất, tác dụng và công dụng của tiaRơnghen

- Cấu trúc và những đặc điểm của thang sóng điện từ

1.1.2 Chuẩn kiến thức

- Mô tả và giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính

- Nêu được khái niệm hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng và đặc điểm của chùmsáng đơn sắc

- Trình bày được một thí nghiệm về sự giao thoa ánh sáng và nêu được điềukiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng

- Nêu được điều kiện để có vân sáng, vân tối, viết được công thức xác định vịtrí vân sáng, vân tối và công thức tính khoảng vân

- Nêu được bằng chứng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng và nêu được nộidung cơ bản của thuyết điện từ ánh sáng.

- Trình bày được nguyên tắc cấu tạo của máy quang phổ lăng kính và nêuđược tác dụng của từng bộ phận

- Nêu được quang phổ liên tục, quang phổ vạch phát xạ, quang phổ vạch hấpthụ, các tính chất chính và những ứng dụng chính của mỗi loại quang phổ

- Nêu được phép phân tích quang phổ

- Nêu được bản chất, cách phát, các đặc điểm và công dụng của tia hồngngoại, tia tử ngoại, tia X

- Kể được tên của các vùng sóng điện từ kế tiếp nhau trong thang sóng điện từtheo bước sóng

1.2 Tổng quan về sách giáo khoa Vật lý 12 cơ bản và Vật lý 12 nâng cao

Nhìn chung, cả hai loại sách giáo khoa đều chú ý đưa kênh hình vào bài học đểtăng tính trực quan và tạo hứng thú cho học sinh Các hình chụp từ thực tế cuộc sốngđược khai thác khá nhiều Điều này làm cho môn vật lý gần gũi với đời sống hơn, gẫngũi với học sinh hơn

Để hình thành kiến thức, cả hai loại sách giáo khoa đều đưa các câu hỏi mangtính chất định hướng tư duy cho học sinh (C1, C2…) Các câu hỏi này vừa tạo hứng thúhọc tập cho học sinh vừa mang tính chất định hướng, gợi ý cho giáo viên thiết kế bàidạy học tổ, chức hoạt động nhận thức cho học sinh

Ở sách giáo khoa cơ bản, cuối mỗi bài học đều có phần tóm tắc kiến thức giúphọc sinh nắm được nội dung chính của bài Còn sách giáo khoa nâng cao không cómục này Đây chính là điểm khác nhau trong ý đồ sư phạm của hai nhóm tác giả.Nhóm tác giả sách giáo khoa cơ bản cho rằng sau khi nghiên cứu xong một đơn vị kiếnthức thì cần khẳng định lại cho học sinh các kiến thức quan trọng của phần đó là gì.Điều này hỗ trợ tích cực cho học sinh trong quá trình ôn tập Còn các tác giả của sáchgiáo khoa nâng cao thì yêu cầu học sinh sau khi nghiên cứu một đơn vị kiến thức thìphải tự mình rút ra các nội dung quan trọng có trong phần đó Điều này góp phần bồidưỡng năng lực tự học cho học sinh

Ở đầu chương Sóng ánh sáng, cả hai sách giáo khoa đều dùng hình ảnh thựctrong cuộc sống (hình ảnh cầu vồng) để giới thiệu chương Hình ảnh mở đầu được cảhai sách đưa vào với ý đồ giới thiệu một cách kính đáo các hiện tượng tán sắc ánh

sáng, giao thoa ánh sáng và nhiễu xạ ánh sáng tạo hứng thú cho học sinh khi nghiêncứu các hiện tượng này.

2 Phân tích cách hình thành các kiến thức cơ bản phần sóng ánh sáng

2.1.1 Thí nghiệm về tán sắc ánh sáng

Để hiểu rõ như thế nào là hiện tương tán sắc ánh sáng cả hai sách đều trình bàythí nghiệm về hiện tượng này là chiếu ánh sáng mặt trời qua khe hẹp F vào trong mộtbuồng tối và quan sát hình ảnh thu được trên màn E trước và sau khi đặt lăng kính

Hình 1: Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng SGK CB

Cách trình bày thí nghiệm ở hai sách nhìn chung là khá giống nhau nhưng ởsách cơ bản thì trình bày chi tiết và rõ ràng hơn, giúp học sinh hiểu rõ hơn Còn cáchtrình bày thí nghiệm ở sách nâng cao thì ngắn gọn hơn nhưng cũng khá đầy đủ về nộidung, việc trình bày như vậy giúp học sinh ban nâng cao phát huy được tính tư duycủa mình hơn, tránh sự nhàm chán cho học sinh.

Sau khi trình bày thí nghiệm, cả hai sách đều đưa ra kết luận về sự tán sắc ánhsáng đó là: ánh sáng trắng của Mặt trời khi qua lăng kính, bị phân tách thành các chùmánh sáng có màu sắc khác nhau gọi là sự tán sắc ánh sáng

2.1.2 Ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc

* Ánh sáng đơn sắc:

Trước khi trình bày thí nghiệm, cả hai SGK đều nêu mục đích của thí nghiệm:

“Để kiểm nghiệm xem có phải thủy tinh đã làm thay đổi màu của ánh sáng haykhông” Cả hai SGK đều trình bày thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc để giúp học sinhhiểu hơn về ánh sáng đơn sắc, tính chất của ánh sáng đơn sắc khi đi qua lăng kính, từ

đó giúp học sinh phân biệt được ánh sáng đơn sắc với ánh sáng trắng của Mặt trời đãtrình bày ở thí nghiệm trước đó: “Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định

và không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính”

Tương tự như ở phần 1, SGK nâng cao chỉ nêu ngắn gọn thí nghiệm về ánhsáng đơn sắc rồi đưa ra kết quả thí nghiệm Mục đích của sách nâng cao là tập trungvào các thí nghiệm để rút ra các đặc điểm của ánh sáng đơn sắc, còn thí nghiệm thì kháđơn giản GV có thể tự trình bày được

Nhằm giúp học sinh có cái nhìn trực quan hơn về ánh sáng đơn sắc, sách nângcao còn đưa thêm câu hỏi C2 về sự phụ thuộc góc lệch của tia sáng truyền qua lăngkính vào chiết suất của lăng kính

Hình 2: Thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc SGK NC

Sách giáo khoa cơ bản trình bày thí nghiệm cụ thể và chi tiết hơn, giúp học sinh

dễ hiểu hơn về thí nghiệm này Từ đó cũng đưa ra các kết quả thí nghiệm như ở SGKnâng cao

Hình ảnh thí nghiệm ở cả hai sách giáo khoa khá giống nhau Từ kết quả thí

nghiệm, cả hai sách đều đưa ra kết luận rằng: “Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc mà chỉ bị lệch khi đi qua lăng kính”.

* Ánh sáng trắng:

Ở phần này sách giáo khoa nâng cao có trình bày thí nghiệm về tổng hợp ánhsáng trắng nhưng ở phần chữ nhỏ Tác giả SGK nâng cao đưa phần này vào với ý đồ

mở rộng thêm kiến thức cho học sinh ban này về hiện tượng tán sắc ánh sáng Qua thí

nghiệm để chứng tỏ được rằng: “Ánh sáng trắng (ánh sáng Mặt trời, ánh sáng hồ quang điện, ánh sáng đèn điện dây tóc, ) là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc, có màu từ đỏ đến tím Ánh sáng trắng là một trường hợp của ánh sáng phức tạp, hay ánh sáng đa sắc”.

SGK cơ bản không đưa phần này vào bài dạy mà chỉ đưa ra khái niệm về ánhsáng trắng trong phần giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng Ý đồ của tác giả ở đây chỉyêu cầu học sinh thừa nhận kết quả mà không cần phải làm thí nghiệm kiểm chứng

Hình 3: Thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc SGK CB

Hình 4: Thí nghiệm về tổng hợp ánh sáng trắng

* Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng

Để hiểu chi tiết hơn về hiện tương tán sắc ánh sáng, cả hai nhóm tác giả đềuđưa vào hai sách mục “giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng” và “ứng dụng sự tán sắcánh sáng”, điều này vừa giúp học sinh giải thích được các hiện tượng tán sắc ánh sángtrong đời sống, cũng như biết được một số ứng dụng của hiện tượng này vào đời sống,giúp các em có tầm nhìn rộng hơn, hiểu biết hơn Sau khi giải thích về hiện tượng tánsắc ánh sáng, cả hai sách đều đưa ra khái niệm tổng quát về sự tán sắc ánh sáng: “sựtán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm ánh sángđơn sắc khác nhau”

Cả hai nhóm tác giả đều sử dụng hình thức quy nạp Bằng cách giải quyết cácthí nghiệm có liên quan đến hiện tượng tán sắc ánh sáng để rút ra các kết luận, từ đóđưa ra khái niệm về tán sắc ánh sáng Cách hình thành kiến thức như vậy là hợp lý vàlogic, giúp học sinh tiếp nhận khái niệm tán sắc ánh sáng dễ dàng hơn

2.2 Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng, giao thoa ánh sáng Khoảng vân, bước sóng và màu sắc ánh sáng

Đây là một đơn vị kiến thức khá quan trọng, có nhiều ý nghĩa và là phần trọngtâm của cả chương nên cả hai sách giáo khoa đều trình bày khá cụ thể Thậm chíchương trình nâng cao còn tách thành hai bài để nghiên cứu phần nội dung kiến thứcnày

2.2.1 Nhiễu xạ ánh sáng Giao thoa ánh sáng

* Nhiễu xạ ánh sáng:

Cách đặt vấn đề để đưa ra khái niệm nhiễu xạ ánh sáng của hai sách giáo khoa

là khá giống nhau, đó là trình bày thí nghiệm về sự nhiễu xạ ánh sáng ở lỗ tròn nhưngcách đặt thí nghiệm là không giống nhau

Ngoài hình ảnh thí nghiệm về sự nhiễu xạ của ánh sáng qua lỗ tròn, SGK nângcao còn đưa vào hình ảnh kết quả nhìn thấy được hình ảnh nhiễu xạ ánh sáng qua một

lỗ tròn nhỏ

Khái niệm về nhiễu xạ ánh sáng cũng được trình bày khác nhau ở hai sách giáo

khoa SGK cơ bản định nghĩa “hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng” Còn SGK nâng cao định nghĩa “nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, quan sát được khi ánh sáng truyền qua lỗ nhỏ hoặc gần mép những vật trong suốt hoặc không trong suốt” Có thể thấy SGK cơ bản chỉ đưa ra khái niệm một cách

khái quát, chung chung còn SGK nâng cao trình bày cụ thể và chính xác hơn nhiều

Ngoài ra SGK nâng cao còn đưa thêm công thức tính bước sóng của ánh sáng

đơn sắc trong chân không:

cửa một căn phòng rất kín Trên

vách V của phòng, đối diện với lỗ

Để giải thích hiện tượng giao thoa thì cả hai SGK đều trình bày thí nghiệm âng về giao thoa ánh sáng Khác với SGK cơ bản vừa đưa ra sơ đồ thí nghiệm vừatrình bày và giải thích thí nghiệm một cách cụ thể thì SGK nâng cao chỉ đưa ra sơ đồthí nghiệm và giải thích các kí hiệu trong sơ đồ.

Y-Ở phần này, SGK nâng cao tách ra thành 3 mục nhỏ từ thí nghiệm để có kết quảthí nghiệm sau đó mới giải thích kết quả thí nghiệm Từ đó rút ra được điều kiện đểxảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng là hai chùm sáng giao nhau phải là hai chùmsáng kết hợp Ngoài sơ đồ thí nghiệm, SGK nâng cao còn đưa thêm hình ảnh sự giaothoa của hai sóng ánh sáng Kết hợp với các câu hỏi C1, C2, C3, C4 giúp học sinh dễhình dung và hiểu rõ hơn về hiện tượng, dễ dàng thừa nhận các kết quả thí nghiệm vềgiao thoa ánh sáng là đúng Đồng thời giúp học sinh nhận thấy cách giải thích kết quảthí nghiệm của SGK là dễ hiểu, kích thích tính tư duy tưởng tượng của học sinh bannày

SGK cơ bản gộp ba phần (thí nghiệm, kết quả thí nghiệm, giải thích kết quả thínghiệm) vào chung trong một mục Ngoài ra còn có giải thích thí nghiệm Y-âng ở

Hình 8: Sơ đồ thí nghiệm về

giao thoa ánh sáng-SGK CB

Hình 9: Sự giao thoa của hai sóng ánh sáng-SGK NC