Bài 26. Khúc xạ ánh sáng

- Biết cách thu tập số liệu, xử lí số liệu trong thí nghiệm mối liên hệ giữa i và r từ đó rút ra nhận xét về mối quan hệ giữa góc tới i và góc khúc xạ r - Rèn luyện được kĩ năng quan sá[r]

Chương 6: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Bài 26: Khúc xạ ánh sáng

I Mục tiêu

1 Kiến thức:

- Nhắc lại được định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng

- Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng

- Nêu được khái niệm chiết suất tuyệt đối, viết được biểu thức và giải thích được các đại lượng

- Nêu được khái niệm chiết suất tuyệt đối

- Viết được hệ thức liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối và chiết suất tỉ đối

- Nêu được tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng từ đó suy ra biểu thức

2 Kĩ năng

- Làm được thí nghiệm khảo sát mối liên hệ giữa góc tới i và góc khúc xạ r

- Biết cách thu tập số liệu, xử lí số liệu trong thí nghiệm mối liên hệ giữa i

và r từ đó rút ra nhận xét về mối quan hệ giữa góc tới i và góc khúc xạ r

- Rèn luyện được kĩ năng quan sát, nghiên cứu thí nghiệm về mối quan hệ giữa i và r, trao đổi thông tin để hình thành kiến thức mới về định luật khúc xạ ánh sáng

3 Thái độ

- Tích cực, chủ động nghiên cứu, đưa ra ý kiến trao đổi, xây dụng bài

- Có tác phong cẩn thận tỉ mỉ khi làm thí nghiệm

4 Năng lực định hướng hình thành và phát triển

- Năng lực giải quyết vấn đề: mối liên hệ giữa i và r

- Năng lực tính toán:tính sini, sinr, tỉ số sinr sini

- Năng lực thực nghiệm: từ giả thuyết i và r có mối quan hệ thuận với nhau=> làm thí nghiệm về mối quan hệ giữa i và r => khẳng định giả thuyết đúng=> định luật 2 khúc xạ ánh

II Chuẩn bị

1 Giáo viên

- Thí nghiệm khảo sát mối quan hệ giữa góc i và góc r

- Chuẩn bị bảng phụ:

sinr

20o

40o

60o

2 Học sinh

- Xem lại các kiến thức hiện tượng khúc xạ ánh sáng( lớp 9)

II Tiến Trình dạy học

1 Ổn định tổ chức lớp: giữ lớp ổn định, kiểm tra sĩ số lớp

2 Giới thiệu chương mới:

Trong quang hình học có 3 định luật cơ bản: Định luật truyền thẳng ánh sáng, định luật phản xạ ánh sáng, định luật khúc xạ ánh sáng Trong chương này chúng ta sẽ nghiên cứu đầy đủ hơn về sự khúc xạ, đồng thời tìm hiểu thêm 1 hiện tượng liên quan: hiện tượng phản xạ toàn phần

3 Giới thiệu bài mới:

Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng có nhiều ứng dụng trong cuộc sống, hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn về nó qua bài 26: Khúc xạ ánh sáng

Hoạt động 1: Tìm hiểu sự khúc xạ ánh sáng(15p)

Mục tiêu:

- Nhắc lại được định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng

- Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng

- Làm được thí nghiệm khảo sát mối liên hệ giữa góc tới i và góc khúc xạ r

- Biết cách thu tập số liệu, xử lí số liệu trong thí nghiệm mối liên hệ giữa i

và r từ đó rút ra nhận xét về mối quan hệ giữa góc tới i và góc khúc xạ r

- Rèn luyện được kĩ năng quan sát, nghiên cứu thí nghiệm về mối quan hệ giữa i và r, trao đổi thông tin để hình thành kiến thức mới về định luật khúc xạ ánh sáng

- Năng lực giải quyết vấn đề: mối liên hệ giữa i và r

- Năng lực tính toán:tính sini, sinr, tỉ số sinr sini

- Năng lực thực nghiệm: từ giả thuyết i và r có mối quan hệ thuận với nhau=> làm thí nghiệm về mối quan hệ giữa i và r => khẳng định giả thuyết đúng=> định luật 2 khúc xạ ánh

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng

- Đưa ra 1 số hình ảnh về

hiện tượng khúc xạ ánh

sáng

Lời dẫn: trên đây là một

số hình ảnh rất quen

thuộc.Dựa vào kiến thức

đã học hãy cho biết đây là

hiện tượng gì

- Yêu cầu HS nhắc lại

định nghĩa khúc xạ ánh

sáng, vẽ hình mô tả lại

định nghĩa khúc xạ ánh

- Quan sát hình ảnh

- Trả lời: Đây là hiện tượng khúc xạ ánh sáng

-Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị lệch phương tại mặt phân cách giữa 2 môi trường trong

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 xiên góc qua mặt phân cách giữa 2 môi trường trong suốt khác nhau

- Hình 26.2

sáng và nhắc lại khái

niệm tia tới, pháp tuyến,

tia khúc xạ, góc tới và góc

khúc xạ

- Lời dẫn: Khi thay đổi

góc tới i thì góc r cũng

thay đổi, sự thay đổi giữa

i và r có tỉ lệ với nhau hay

không?

- Đưa ra thí nghiệm về

mối quan hệ giữa i và r

- Giới thiệu dụng cụ, cách

tiến hành thí nghiệm

- Treo bảng phụ , mời 2

học sinh cùng lên làm thí

nghiệm, yêu cầu HS dưới

lớp hoàn thiện nhanh

bảng số liệu

- Yêu cầu Hs nhận xét:

+ mối quan hệ gữa i và r

+ tỉ số sinr sini giữa các lần

thí nghiệm khác nhau

- yêu cầu HS rút ra định

luật khúc xạ ánh sánh

suốt khác nhau

-Lên bảng vẽ hình mô tả định nghĩa khúc xạ ánh sáng

- Tập trung lắng nghe và trả lời câu hỏi

- 2 HS lên bảng làm thí nghiệm

- HS dưới lớp quan sát, hoàn thành bảng số liệu

- Nhận xét:

+ khi i tăng thì r cũng tăng

+ trong nhiều lần thí nghiệm khác nhau thì

sini sinr=hằng số

- Rút ra định luật khúc xạ ánh sáng

2 Định luật khúc xạ ánh sáng

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới( tạo bởi tia tới và pháp tuyến và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới

- Với 2 môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới( sini) và sin góc khúc xạ( sinr) luôn không đổi

sini sinr=hằng số

Sản phẩm hoạt động: làm được thí nghiệm về mối quan hệ giữa i và r, bảng số liệu thí nghiệm, các nhận xét, định luật khúc xạ ánh sáng

Hoạt động 2: Tìm hiểu chiết suất của môi trường.(10p)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng

-Giới thiệu khái niệm

chiết suất tỉ đối và biểu

thức

+ Ở phần khúc xạ ánh

sáng ta có tỉ số sinr sini

bằng một số không đổi

trong hiện tượng khúc

xạ và người ta gọi tỉ số

này là chiết suất tỉ đối

của môi trường (2)

(chứa tia khúc xạ) đối

với môi trường (1)

(chứa tia tới)

+ Biểu thức của chiết

suất tỉ đối là: sin góc

tới i trên sin góc khúc

xạ r bằng n21.Trong

đó:i: góc tới, r: góc

khúc xạ, n21: chiết suất

tỉ đối của môi trường

(2) đối với môi trường

(1)

-Chú ý cho HS mối liên

hệ giữa chiết suất tỉ đối

và vận tốc truyền sáng

trong các môi trường

-Lắng nghe và ghi chép

-Ghi nhận

-Lắng nghe và ghi nhận

II Chiết suất của môi trường

1.Chiết suất tỉ đối

sini sinr=n21

Trong đó:

i: góc tới r: góc khúc xạ

n21: chiết suất tỉ đối của môi trường (2) đối với môi trường (1)

*Chú ý:

v1: vận tốc ánh sáng trong môi trường (1)

v2: vận tốc ánh sáng trong môi trường (1)

n21 = v1

v2

Ý nghĩa v1, v2

trong công thức

-Biện luận các giá trị

của n21 ( Do có hiện

tượng khúc xạ ánh sáng

nên góc tới i sẽ khác

giá trị của góc khúc xạ

r do đó sinr sini=n21 có thể

lớn hơn 1 hoặc là nhỏ

hơn 1)

- Giới thiệu khái niệm

chiết suất tuyệt đối

- Giới thiệu biểu thức

liên hệ giữa chiết suất

tuyệt đối và tốc độ ánh

sáng

- Biện luận và đưa ra

-Lắng nghe và ghi nhận

-Lắng nghe

-Quan sát, lắng nghe và ghi nhận

-Nếu n21 > 1 => r < i: Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn

=> môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1)

- Nếu n21 < 1 => r > i: Tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn => môi trường (2) chiết quang kém hơn môi trường (1)

2 Chiết suất tuyệt đối 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 -Gọi c : tốc độ ánh sáng trong chân không

v: tốc độ ánh sáng trong môi trường

c

v=n

c = 3.108 m/s

kết luận chiết suất

trong chân không,

không khí và chiết suất

của các môi trường

trong suốt

+ Từ công thức trên ta

có thể suy ra chiết suất

của chân không là 1 vì

c chia c bằng 1

+ Chiết suất của không

khí là 1,000293 nhưng

trong một số bài tập ta

có thể lấy bằng 1

+ Dựa vào biểu thức

trên, ta đã biết tốc độ

của ánh sang truyền đi

trong các môi trường

bao giờ cũng nhỏ hơn

tốc độ ánh sang trong

chân không (v < c) nên

chiết suất tuyệt đối của

mọi chất đều lớn hơn 1

-Từ biểu thức liên hệ

chiết suất và tốc độ ánh

sáng để suy ra hệ thức

liên hệ giữa chiết suất

tỉ đối và chiết suất

tuyệt đối

Ta có

n1= v c

1

-Lắng nghe, quan sát và cùng

GV biến đổi

-Lắng nghe, quan sát

-Chiết suất của chân không bằng 1

- Chiết suất của không khí là 1,000293

- Mọi môi trường trong suốt đều có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1

- Hệ thức liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối

n2

n1=n21

Trong đó:

n1 là chiết suất (tuyệt đối) của môi trường (1)

n2= v c

2

 n2

n1

=v1

v2

=n21

-Từ biểu thức chiết suất

tỉ đối, hệ thức liên hệ

giữa chiết suất tỉ đối và

chiết suất tuyệt đối viết

định luật khúc xạ dạng

đối xứng

Ta có:

sini

sinr=n21

n2

n1=n21

=>n1sini=n2sinr

- Yêu cầu HS trả lời

câu hỏi C1,C2,C3

- Nhận xét và kết luận

- Suy nghĩ và trả lời +C1:Nếu i và r nhỏ hơn 10o thì sini ≈ i (rad), sinr ≈ r (rad) Do

đó ta được n1i=n2r

 i

r=

n2

n1

+C2: Khi i = 00

=> r = 0o => tia sáng truyền thẳng => không xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Kết luận: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng chỉ xảy ra khi ánh sáng truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường (i ≠ 0o) +C3: n1sin i1=n2sin i2=…=n n sin i n

n2 là chiết suất (tuyệt đối) của môi trường (2)

- Định luật khúc xạ dạng đối xứng

n1sini=n2sinr

-C1

- C2

- C3

Hoạt động 3: Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng(10p)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng

-Đặt vấn đề: Ở mục I, HS :lắng nghe, suy nghĩ III ,Tính thuận nghịch của

khi ta chuyền ánh sáng từ

môi trường có chiết suất

n1 vào môi trường có

chiết suất n2, ta thấy rằng

ánh sáng truyền theo tia

SI và nó khúc xạ theo tia

IR, vậy nếu đảo chiều,

cho ánh sáng truyền theo

tia RI thì nó có khúc xạ ra

tia IS không ? Để trả lời

cho câu hỏi này ta đi vào

thí nghiệm

-Tiến hành :Đầu tiên ,

chiếu ánh sáng từ không

khí vào bản thủy tinh, sẽ

thấy ánh sáng truyền theo

tia SI và bị khúc xạ vào

bản thủy tinh theo tia IR,

đánh dấu đường truyền

Sau đó chiếu ánh sáng từ

bản thủy tinh vào không

khí với tia tới RI, nhận xét

đường truyền của tia khúc

xạ

- Kết quả : nếu đảo

chiều, cho ánh sáng

truyền từ bản thủy tinh

vào không khí theo tia RI

thì nó sẽ khúc xạ vào

không khí theo tia IS

=> Như vậy, ánh sáng

HS: chú ý quan sát , đưa

ra nhận xét

HS: Tia khúc xạ thu được trùng với tia IS

HS : Ghi nhận và chép

sự truyền ánh sáng

-Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng: ánh sáng

truyền đi theo đường nào

thì cũng truyền ngược lại

theo đường đó Đó là tính

thuận nghịch của sự

truyền ánh sáng

Từ tính thuận nghịch ta

suy ra:

n

12 =

1

n21

Yêu cầu học sinh chứng

minh

Lưu ý :Tính thuận nghịch

này cũng biểu hiện ở sự

truyền thẳng và sự phản

xạ

vào vở

Chứng minh công thức:

-Khi ánh sáng truyền theo chiều SIR ta có:

n1sini = n2sinr

hay

sin i sin r =

n₂

n₁=¿n21 -Khi ánh sáng truyền theo chiều RIS, theo tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng, ta có:sin r sin i = n n₁₂=¿n12

⇒ n12 = n n₁₂=

n₁

n₁

n₂

n₁

= 1

n₂₁

truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó

Từ tính thuận nghịch ta suy ra:

n

12 =

1

n21

Lưu ý :Tính thuận nghịch này cũng biểu hiện ở sự truyền thẳng và sự phản xạ

Hoạt động 5: Củng cố, luyện tập(5p)

Hoạt động của GV Hoạt động của học sinh Nhấn mạnh, hệ thống hóa lại các kiến

thức trọng tâm trong bài:

- Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

- Nội dung của định luật khúc xạ ánh

sáng

- Nắm được 2 khái niệm chiết suất tỷ

đối và chiết suất tuyệt đối

- Sự truyền ánh sáng luôn có tính thuận

nghịch

Bài tập củng cố:

Câu 1: hiện tượng khúc xạ ánh sáng là

hiện tượng :

A: Ánh sáng bị giảm cường độ khi

truyền qua mặt phân cách giữa 2 môi

trường trong suốt

B: Ánh sáng bị hắt lại môi trường cũ

khi truyền qua mặt phân cách giữa hai

môi trường trong suốt

C: Ánh sáng bị gãy khúc khi truyền

qua mặt phân cách giữa hai môi

trường trong suốt

D: Ánh sáng bị thay đổi màu sắc khi

truyền qua hai môi trường trong suốt

Câu 2 : Biểu thức của định luật khúc

xạ:

A: sin i =n n₁₂sin r

B: sin r n1 =sin i n2

C: sin i.sin r = n1 n2

D: n1 sin i=n2 sin r

Ghi nhận

HS: đọc và chọn đáp án

Hoạt động 5 : Bài tập về nhà

-Làm các bài tập trong SGK và SBT

Giải bài tập : chiếu một tia sáng từ đi từ nước có chiết suất nn =4/3 vào mặt phân cách giữa nước và không khí , tính góc khúc xạ trong trường hợp i=

60o ( khi đó không xảy xa hiện tượng khúc xạ, tạo tính hướng vào bài cho bài học sau )

IV.Rút kinh nghiệm