- Vận dụng kiến thức được học về định luật khúc xạ ánh sáng và tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng để giải thích một số hiện tượng đơn giản trong cuộc sống.. - Trả lời: Khúc xạ ánh
Trang 1SỞ GD&ĐT ……… CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
GIÁO ÁN GIẢNG DẠY
Bài 26: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
I MỤC TIÊU BÀI HỌC
1 Kiến thức
- Phát biểu được định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng
- Phát biểu được nội dung định luật khúc xạ ánh sáng
- Hiểu được khái niệm chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối Biết được công thức tính và ý nghĩa của đại lượng
- Phân biệt được chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối Viết được hệ thức liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối
- Viết và vận dụng được công thức của định luật khúc xạ ánh sáng
2 Kĩ năng
- Vận dụng được công thức của định luật khúc xạ ánh sáng để giải các bài tập liên quan
- Vận dụng kiến thức được học về định luật khúc xạ ánh sáng và tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng để giải thích một số hiện tượng đơn giản trong cuộc sống
3 Rèn luyện tư duy
- Nắm được phương pháp thực nghiệm để xây dựng định luật
4 Giáo dục
- Thấy được vai trò của thực nghiệm trong quá trình phát triển của khoa học vật lý
- Sử dụng kết hợp phương pháp giảng giải, phương pháp đàm thoại và phương pháp
mô tả thí nghiệm
Trang 2III CHUẨN BỊ
1 Giáo viên
- Thí nghiệm đơn giản để phát hiện hiện tượng khúc xạ ánh sáng: cốc nước thuỷ tinh, que khuấy
- Thí nghiệm xây dựng định luật khúc xạ ánh sáng: đèn chiếu laser, khối nhựa bán trụ trong suốt, thước đo độ
- Hình 26.2 phóng to
(Nếu không có điều kiện thực hiện thí nghiệm xây dựng định luật khúc xạ ánh sáng có thể sử dụng thí nghiệm mô phỏng)
2 Học sinh
- Ôn lại (SGK Vật Lý 9) những kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng
IV NỘI DUNG BÀI HỌC MỚI
1 Hoạt động 1: Tìm hiểu sự khúc xạ ánh sáng (5 phút)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng
- Thực hiện thí nghiệm: Cắm
que khuấy vào ly nước thuỷ
tinh
- Yêu cầu học sinh quan sát
hiện tượng và nêu nguyên
nhân dẫn đến hiện tượng đó
- Đặt câu hỏi: Vậy hiện tượng
khúc xạ ánh sáng là gì?
- Quan sát thí nghiệm
- Hiện tượng: Que khuấy bị gãy ngay tại mặt nước
- Nguyên nhân: sự khúc xạ ánh sáng
- Trả lời: Khúc xạ ánh sáng
là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi truyền xuyên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau
I SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
1 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
- Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi truyền xuyên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau
Trang 32 Hoạt động 2: Khảo sát định lượng hiện tượng khúc xạ ánh sáng Xây dựng định luật khúc xạ ánh sáng (15 phút)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng
- Đặt vấn đề: Chúng ta chỉ mới
tìm hiểu hiện tượng khúc xạ
ánh sáng về mặt định tính
Trong bài học này, chúng ta sẽ
sử dụng thí nghiệm để khảo sát
đầy đủ hơn hiện tượng này về
mặt định lượng
- Mô tả thí nghiệm: Sử dụng
đèn chiếu laser để tạo ra chùm
sáng hẹp, đơn sắc Hướng
chùm sáng đến một khối nhựa
bán trụ trong suốt được đặt trên
một thước đo độ
(Nếu không có điều kiện thực
hiện thí nghiệm thực thì mô tả
theo thí nghiệm mô phỏng,
hoặc mô tả dựa vào hình 29.3
SGK)
- Thông báo và giải thích các
khái niệm xuất hiện trong thí
nghiệm dựa vào hình vẽ 26.2
Chú trọng làm rõ cho học sinh
cách xác định pháp tuyến, góc
tới và góc khúc xạ Kết hợp
định nghĩa mặt phẳng tới, môi
trường tới, môi trường khúc xạ
và giải thích vì sao tồn tại cả
tia khúc xạ và tia phản xạ
- Thực hiện thí nghiệm: Tăng
- Nhận thức vấn đề cần giải quyết của bài học
- Theo dõi, kết hợp quan sát hình 29.3 SGK
- Theo dõi và tiếp nhận kiến thức
- Nhận xét: Khi góc tới
2 Định luật khúc xạ ánh sáng
- SI: tia tới; I: điểm tới
- IS’: tia phản xạ
- NIN’: pháp tuyến tại I
- IR: tia phản xạ
- i: góc tới; r: góc khúc xạ
- (1): môi trường tới
- (2): môi trường khúc xạ
- Mặt phẳng tới: Mặt phẳng tạo bởi SI và NIN’
- Định luật khúc xạ ánh sáng:
Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở phía bên kia pháp tuyến
so với tia tới
Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa góc tới (sini) và sin góc
S
I
S’
R
N N’
N
N’
i
r (1)
(2)
Trang 4dần góc tới yêu cầu học sinh
nhận xét về sự thay đổi của góc
khúc xạ
- Đặt vấn đề: Vậy liệu góc
khúc xạ tăng tỉ lệ thuận với góc
tới hay theo một tỉ lệ nào khác
Để trả lời câu hỏi này, ta sẽ ghi
nhận và xử lý các giá trị của
góc khúc xạ và góc tới để tìm
ra mối quan hệ giữa chúng
(Thực hiện thí nghiệm lấy 10
cặp giá trị của góc khúc xạ và
góc tới)
- Đặt vấn đề: Nếu góc khúc xạ
tăng tỉ lệ thuận với góc tới thì
thương số i/r phải bằng hằng
số Yêu cầu học sinh tính
thương số i/r dựa trên các kết
quả thu được rồi rút ra nhận
xét
- Đặt vấn đề: Vậy góc khúc xạ
không tăng tỉ lệ thuận theo góc
tới Hãy tính thương số
sini/sinr dựa trên các kết quả
thu được rồi rút ra nhận xét
- Yêu cầu: Ngoài cách xử lý số
liệu bằng cách tính thương số,
ta có thể tìm ra mối quan hệ
giữa góc khúc xạ và góc tới
bằng cách vẽ đồ thị Yêu cầu
học sinh về nhà vẽ đồ thị biểu
diễn mối liên hệ giữa góc khúc
tăng thì góc khúc xạ cũng tăng
- Nắm được vấn đề đặt ra cần giải quyết Ghi nhận các giá trị của góc tới và góc khúc xạ
- Tính thương số i/r từ các kết quả thu được
- Rút ra nhận xét: Thương
số i/r không bằng nhau ở các trường hợp đo được
- Tính thương số sini/sinr
từ các kết quả thu được
- Rút ra nhận xét: Thương
số sini/sinr gần như bằng nhau ở các trường hợp
- Ghi nhận công việc về nhà
khúc xạ (sinr) luôn không đổi: sini/sinr = hằng số
Trang 5xạ và góc tới, và đồ thị biểu
diễn mối liên hệ giữa sin góc
khúc xạ và sin góc tới Rút ra
nhận xét
- Thông báo: Tiến hành nhiều
thí nghiệm, thu thập và xử lý
số liệu thu được, người ta đã
khẳng định rằng sin góc khúc
xạ tăng tỉ lệ thuận theo sin góc
tới và phát biểu thành định luật
khúc xạ ánh sáng Phát biểu
định luật khúc xạ ánh sáng
- Thông báo: Định luật khúc xạ
ánh sáng được còn được gọi là
định luật Snell (ở các nước nói
tiếng Anh), hay định luật
Descartes (ở các nước nói tiếng
Pháp) Giới thiệu sơ nét về
Willbrord Snell và René
Descartes, và lịch sử hình
thành định luật
- Tiếp nhận kiến thức
- Tiếp nhận kiến thức
3 Hoạt động 3: Tìm hiểu khái niệm chiết suất môi trường (15 phút) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng
- Thông báo: hằng số không
đổi trong định luật khúc xạ ánh
sáng được gọi là chiết suất tỉ
đối n21 của môi trường khúc xạ
(2) đối với môi trường tới (1)
n21 = sini/sinr
- Đặt vấn đề: Snell và
Descartes đã độc lập tìm ra mối
- Tiếp nhận khái niệm và công thức tính chiết suất tỉ đối
- Tiếp nhận vấn đề
II CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG
1 Chiết suất tỉ đối
- Tỉ số không đổi trong định luật khúc xạ ánh sáng được gọi là chiết suất tỉ đối n21 của môi trường khúc xạ (2) đối
Trang 6quan hệ giữa sin góc khúc xạ
và sin góc tới Tuy nhiên, hai
ông không giải thích được vì
sao tia sáng lại bị gãy khúc
theo qui luật như vậy Năm
1628, Cristian Huygen đã giải
thích được điều này dựa trên
quan điểm: hiện tượng khúc xạ
ánh sáng xảy ra là do sự thay
đổi vận tốc truyền ánh sáng
trong môi trường
- Thông báo: Do đó, đại lượng
chiết suất tuyệt đối được tính
theo công thức n21 = v1/v2 ;
trong đó v1, v2 lần lượt là vận
tốc truyền ánh sáng trong môi
trường tới và môi trường khúc
xạ
- Thông báo ý nghĩa của đại
lượng chiết suất tỉ đối: so sánh
vận tốc truyền ánh sáng trong
hai môi trường
- Thông báo: Nếu n21 > 1 thì
sini > sinr, do đó i > r, nghĩa là
tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến
hơn tia tới Ta nói môi trường
khúc xạ chiết quang hơn môi
trường tới
- Đặt câu hỏi: Hãy rút ra kết
luận tương tự cho trường hợp
n21 < 1
- Biết công thức tính chiết suất tỉ đối theo vận tốc truyền ánh sáng trong hai môi trường
- Biết được ý nghĩa của đại lượng
- Tiếp nhận khái niệm chiết quang hơn
- Trả lời: Nếu n21 < 1 thì sini < sinr, do đó i < r, nghĩa
là tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn tia tới Ta nói
với môi trường tới (1)
n21 = sini/sinr
- Đại lượng chiết suất tỉ đối dùng để so sánh vận tốc truyền ánh sáng trong hai môi trường trong suốt khác nhau và được tính theo công thức:
n21 = v1/v2
Trong đó v1, v2 lần lượt
là vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường (1) và môi trường (2)
- Nếu n21 > 1 thì i > r : môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới
- Nếu n21 < 1 thì i < r : môi trường khúc xạ chiết quang kém môi trường tới
Trang 7- Thông báo: Nếu môi trường
khúc xạ là chân không thì chiết
suất tỉ đối n21 được gọi là chiết
suất tuyệt đối (hay gọi tắt là
chiết suất) của môi trường tới
- Đặt câu hỏi: Chiết suất tuyệt
đối là gì?
- Đặt câu hỏi: Gọi v, c lần lượt
là vận tốc truyền ánh sáng
trong môi trường và trong chân
không Thiết lập biểu thức tính
chiết suất tuyệt đối n của môi
trường đó
- Đặt câu hỏi: Nhận xét về giá
trị của n
- Thông báo: Chiết suất của
mọi môi trường luôn lớn hơn 1
Chiết suất của không khí xem
như bằng 1, nếu không cần độ
chính xác quá cao
- Đặt câu hỏi: Gọi n1, n2 lần
lượt là chiết suất của môi
trường (1) và (2) Dựa vào biểu
thức tính chiết suất tỉ đối và
chiết suất tuyệt đối, hãy tìm
mối liên hệ giữa chiết suất tỉ
đối và chiết suất tuyệt đối
môi trường khúc xạ chiết quang kém môi trường tới
- Tiếp nhận khái niệm chiết suất tuyệt đối
- Trả lời: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối cảu môi trường đó đối với chân không
- Trả lời: n = c/v
- Trả lời: Do c luôn lớn hơn
v nên n luôn lớn hơn 1
- Tiếp nhận vấn đề
- Trả lời
n1 = c/v1 ; n2 = c/v2
Mà n21 = v1/v2
Nên n21 = n2/n1
2 Chiết suất tuyệt đối
- Chiết suất tuyệt đối (hay gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không
- Công thức: n = c/v Trong đó: c là vận tốc truyền sáng trong chân không; v là vận tốc truyền sáng trong môi trường; n là chiết suất của môi trường đó
- Chiết suất của mọi môi trường luôn lớn hơn 1, chiết suất không khí xem như gần bằng 1
- Mối liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối và chiết suất tỉ đối: n21 = n2/n1
- Công thức định luật khúc xạ ánh sáng dạng đối xứng:
n1sini = n2sinr
- Nếu góc tới và góc khúc xạ là góc nhỏ (<100) thì
n1i = n2r
Trang 8- Đặt câu hỏi: Dựa vào mối
liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối
và chiết suất tỉ đối, hãy viết lại
định luật khúc xạ ánh sáng
dưới dạng đối xứng
- Đặt câu hỏi: Viết lại định luật
khúc xạ ánh sáng cho trường
hợp góc tới và góc khúc xạ là
góc nhỏ (<100
)
- Đặt câu hỏi: Nếu ta chiếu tia
sáng vuông góc với mặt phân
cách giữa hai môi trường thì
góc tới là bao nhiêu độ? Khi đó
góc khúc xạ là bao nhiêu độ?
Rút ra nhận xét
- Trả lời: n1sini = n2sinr
- Trả lời: Nếu góc tới và góc khúc xạ là góc nhỏ thì có thể xem sini = i và sinr = r
Do đó ta có: n1i = n2r
- Trả lời: Nếu tia sáng vuông góc với mặt phân cách giữa hai môi trường thì góc tới i = 00, do đó sini = 0 suy ra sinr = 0, hay r = 00 Vậy tia sáng truyền thẳng
Đây là trường hợp giới hạn của hiện tượng khúc xạ ánh sáng
- Nếu góc tới i = 00 thì góc khúc xạ r = 00 Do đó tia sáng truyền thẳng: điều kiện giới hạn của khúc xạ ánh sáng
4 Hoạt động 4: Tìm hiểu tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng (5 phút) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng
- Thông báo: Ánh sáng truyền
đi theo đường nào thì cũng
truyền ngược lại theo đường
đó Đây là tính thuận nghịch
của sự truyền ánh sáng
- Yêu cầu về nhà: Dựa vào
công thức tính chiết suất tỉ đối
giữa hai môi trường, hãy thiết
lập biểu thức thể hiện tính
thuận nghịch của sự truyền ánh
sáng: n12 = 1/n21
- Tiếp nhận kiến thức
- Ghi nhận công việc về nhà
III TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG
- Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó
- Ta suy ra được
n12 = 1/n21
- Tính thuận nghịch của
sự truyền ánh sáng biểu
Trang 9- Thông báo: Tính thuận
nghịch của sự truyền ánh sáng
biểu hiện trong cả ba trường
hợp: truyền thẳng, phản xạ và
khúc xạ
- Tiếp nhận kiến thức hiện trong cả ba trường
hợp: truyền thẳng, phản
xạ và khúc xạ
- Thế nào là định luật khúc xạ ánh sáng?
- Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng
- Chiết suất tỉ đối là gì? Chiết suất tỉ đối giữa hai môi trường được tính như thế nào?
Ý nghĩa của đại lượng chiết suất tỉ đối
- Chiết suất tuyệt đối là gì? Chiết suất tuyệt đối của một môi trường được tính như thế nào?
- Nêu mối quan hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối
- Thế nào là tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng? Tính thuận nghịch của ánh sáng biểu hiện ở những hiện tượng nào?
- Vẽ đồ thị biếu diễn mối quan hệ giữa góc khúc xạ và góc tới, và giữa sin góc khúc
xạ và sin góc tới
- Thiết lập biểu thức thể hiện tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng n12 = 1/n21
- Tham khảo bài tập ví dụ trang 165, SGK
- Làm các bài tập trang 166 SGK
- Tham khảo phần “Em có biết” trang 167 SGK
- Tìm hiểu và vận dụng kiến thức đã học để giải thích hiện tượng ảo ảnh và hiện tượng cầu vồng