Khi truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn, với góc tới i>igh thì chỉ có tia phản xạ, không còn tia khúc xạ.. ?: Yêu cầu học sinh trả lời câu C1 trong SGK Đặt vấn đề[r]
Trang 1GIÁO ÁN GIẢNG DẠY
Trường: THPT Vĩnh Long Họ và tên GSh: Lâm Thị Diễm Hương
Ngày: tháng năm 2017
BÀI 27 PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức cơ bản
- Phát biểu được hiện tượng phản xạ toàn phần
- Nêu được điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần
- Viết và giải thích được ý nghĩa các đại lượng trong biểu thức tính góc giới hạn phản
xạ toàn phần
- Nêu được một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần
- Trình bày được cấu tạo và tác dụng dẫn sáng của sợi quang, cáp quang
2 Kỹ năng
-Vận dụng kiến thức đã biết để giải các bài tập về hiện tượng phản xạ toàn phần
- Dựa vào hiện tượng phản xạ toàn phần để giải thích được các hiện tượng trong tự nhiên: sự lóng lánh của kim cương, ảo tượng…
3 Thái độ
- Chú ý nghe giảng, hăng hái tham gia xây dựng bài.
- Có sự liên hệ thực tế với các ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần
II PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC
1 Phương pháp: Thực nghiệm, diễn giảng.
2 Phương tiện
Trang 2Giáo viên: Giáo án, mô phỏng lại thí nghiệm phản xạ toàn phần.
Học sinh: Ôn lại các kiến thức cũ, định luật khúc xạ ánh sáng
III NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH LÊN LỚP
1 Dạy bài mới
Thời
gian
HOẠT ĐỘNG CỦA
GV
* Kiểm tra bài cũ:
Câu 1: Nêu định luật
khúc xạ ánh sáng?
Công thức định luật
khúc xạ dạng đối
xứng?
Câu 2: Một tia sáng
chiếu từ thuỷ tinh có
chiết suất n1=√2 ra
môi trường không
khí Xác định góc
khúc xạ trong các
trường hợp góc tới i
là:
a) i = 30o
b) i = 45o c) i =
60o
* Đặt câu hỏi nêu
vấn đề:
- Tại sao khi tăng
góc tới lên bằng 600
thì ta không tính được
góc khúc xạ?
- Ta đã biết một
O: 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 hai 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 O:
a) r = 45o
b) r = 90o
c) sin r > 1 không xác định được góc r
O: HS lắng nghe
Trang 3tia sáng khi tới mặt
phân cách giữa hai
môi trường trong suốt
sẽ bị khúc xạ và đi
vào môi trường thứ
hai Có phải lúc nào
cũng xảy ra trường
hợp này không?
Giữa trưa, trời nắng
nóng, khi nhìn xuống
mặc đường nhựa như
có nước soi bóng các
phương tiện giao
thông mặc dù mặt
đường rất khô ráo!
Hiện tượng gì đã diễn
ra? Để trả lời được câu
hỏi này, chúng ta sẽ
tìm hiểu bài “27 Phản
xạ toàn phần”.
I Sự truyền ánh sáng
vào môi trường chiết
quang kém hơn
(n 1 >n 2 )
1 Thí nghiệm
Cho HS quan sát
hình 27.1
?:Ta cho một chùm tia
sáng hẹp truyền từ
khối nhựa trong suốt
hình bán trụ vào không
khí với các dụng cụ bố
trí nào
Khi thay đổi độ
nghiêng của chùm tia
tới (thay đổi góc tới i)
?: Em hãy quan sát
O: HS quan sát hình
O: bảng chia độ, khối nhựa bán trụ, đèn chiếu laze
O: Học sinh quan sát thí nghiệm và ghi nhận kết quả
O:
Góc tới
Chùm tia khúc xạ
Chùm tia phản xạ
i nhỏ
r > i Rất sáng Rất mờ
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n 1 >n 2 )
1 Thí nghiệm
Góc tới
Chùm tia khúc xạ
Chùm tia phản xạ
i nhỏ
Trang 4chùm tia phản xạ và
khúc xạ Nhận xét về
độ sáng của tia phản
xạ và tia khúc xạ so
với tia tới
Nhận xét
Khi truyền ánh sáng
vào môi trường chiết
quang kém hơn, với
góc tới i>igh thì chỉ có
tia phản xạ, không
còn tia khúc xạ
?: Yêu cầu học sinh trả
lời câu C1 trong SGK
Đặt vấn đề: Vậy góc
tới igh là góc như thế
nào và xác định bằng
biểu thức nào?
2 Góc giới hạn phản
xạ toàn phần
Khi ánh sáng truyền
vào môi trường chiết
quang kém hơn (n1>n2)
→ r > i → tia khúc xạ
lệch xa pháp tuyến
hơn tia tới
Khi i↑ →r↑ và khi r
=90° →i =igh
igh được gọi là góc
giới hạn phản xạ toàn
phần hay góc tới hạn
?: Dựa vào định luật
khúc xạ ánh sáng, hãy
xác định góc igh Khi
góc khúc xạ đạt giá trị
Tăng i
Sáng mờ
Sáng dần lên
i = igh
r 900
Rất mờ Rất
sáng
i > igh Không
còn
Rất sáng
O: Tia sáng có i=00
O: Theo định luật khúc xạ ánh sáng:
n1sinigh = n2sin90°
Tăng i
i =
igh
i >
igh
2.Góc giới hạn phản xạ toàn phần
- Khi ánh sáng truyền vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
→ r > i → tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn tia tới
- Khi i↑ →r↑ và khi r
=90° →i =igh
- igh được gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần hay góc tới hạn
Trang 5cực đại r = 900
sinigh = n 2 /n 1
Trong đó:
n1: chiết suất
của môi trường chứa
tia tới
n2: chiết suất
môi trường chứa tia
khúc xạ
Đây là biểu thức xác
định góc giới hạn phản
xạ toàn phần hay góc
tới hạn của cặp môi
trường trong suốt
nhất định
?: Xác định góc tới
hạn khi ánh sáng
truyền từ thủy tinh n1
= 1,5 ra không khí n2 =
1
Khi ánh sáng truyền
vào môi trường chiết
quang kém hơn và góc
tới > góc tới hạn thì
không còn tia khúc xạ,
toàn bộ tia sáng phản
xạ trở lại môi
trường tới Hiện tượng
đó gọi là hiện tượng
phản xạ toàn phần
Đặt vấn đề: Vậy hiện
tượng phản xạ toàn
phần được định nghĩa
như thế nào và đặc
điểm ra sao?
II Hiện tượng phản
xạ toàn phần
1 Định nghĩa
?: Yêu cầu hs phát
biểu định nghĩa hiện
→ sini gh =n 2 /n 1
O: HS lắng nghe
O: Ta có: sinigh = n2/n1
→ sinigh = 1/1,5 = 0,67 → igh = 41°48‘
O: HS lắng nghe và ghi nhận
O: Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ
*Góc giới hạn phản xạ toàn phần.
sini gh = n 2 /n 1
II Hiện tượng phản xạ toàn phần
1 Định nghĩa
Sgk trang 169
Trang 6tượng phản xạ toàn
phần SGK
?: So sánh hiện tượng
phản xạ thông thường
(đã học ở THCS) và
hiện tượng phản xạ
toàn phần?
Đặt vấn đề: Hiện
tượng phản xạ toàn
phần không phải lúc
nào cũng có thể xảy ra
Vậy để xảy ra phản xạ
toàn phần cần những
điều kiện gì
2 Điều kiện để có
phản xạ toàn phần
? Điều kiện để có phản
xạ toàn phần
Đặt vấn đề: Hiện
tượng phản xạ toàn
phần được ứng dụng
rất nhiều trong đời
sống và kĩ thuật, một
tia sáng tới tại mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt
O:
- Phản xạ toàn phần: Toàn
bộ tia sáng bị phản xạ trở
lại môi trường tới
- Phản xạ thông thường (phản xạ một phần):
+ 1 phần tia sáng bị phản
xạ trở lại môi trường tới
+ 1 phần tia sáng khúc
xạ sang môi trường khác, tuân theo định luật khúc xạ
O:
Ánh sáng truyền từ một môi trường vào môi trường chiết quang kém hơn
n 1 > n 2
Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần (góc tới hạn)
i ≥ i gh
2 Điều kiện để có phản xạ toàn phần
+ Ánh sáng truyền từ một môi trường vào môi trường chiết quang kém hơn
n2 < n1
+ Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản
xạ toàn phần (góc tới hạn)
i igh
Trang 7trong những ứng dụng
quan trọng nhất của
hiện tượng này là việc
chế tạo ra sợi quang
Để biết sợi quang có
cấu tạo như thế nào và
được dùng để làm gì
chúng ta qua “phần II
Ứng dụng của hiện
tượng phản xạ toàn
phần”
II Ứng dụng hiện
tượng phản xạ toàn
phần: Cáp quang
1 Cấu tạo
Cáp quang là bó sợi
quang Mỗi sợi quang
là một dây trong suốt
có tính dẫn sáng nhờ
phản xạ toàn phần
Sợi quang là một
loại dây trong suốt có
tính dẫn sáng nhờ hiện
tượng phản xạ toàn
phần
?: Cấu tạo của sợi
quang
Cho HS xem các
hình ảnh của sợi quang
và mô hình mặt cắt
ngang của sợi quang
2.Đặc điểm và Công
dụng của cáp quang.
O: HS lắng nghe và ghi
nhận
O: Sợi quang gồm hai phần
chính:
+ Lõi: Làm bằng thủy tinh siêu sạch hoặc chất dẻo trong suốt có chiết suất lớn
n1 + Vỏ bọc: cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất
n2 < n1
O: Cáp quang đã được ứng dụng vào việc truyền thông tin Cáp quang có nhiều ưu điểm so với cáp bằng đồng:
* Đặc điểm:
II Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần
1 Cấu tạo Sợi quang gồm hai phần
chính:
+ Lõi: Làm bằng thủy tinh siêu sạch hoặc chất dẻo trong suốt có chiết suất lớn n1
+ Vỏ bọc: Cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất n2 < n1
2.Đặc điểm và Công dụng của cáp quang.
* Đặc điểm:
Trang 8?: Cáp quang có những
đặc điểm và công dụng
gì?
Giải thích hiện tượng
đầu bài.
Hiện tượng ảo
tượng (lúc trời nắng đi
trên đường nhựa khô
ráo, nhưng nhìn từ xa
có vẻ ướt nước), hiện
tượng ảo ảnh
Các hiện tượng này
được giải thích là do
các tia sáng bị phản xạ
toàn phần trên các lớp
không khí có chiếc
suất biến thiên liên tục
- Dung lượng tín hiệu lớn
- Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn
- Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài, bảo mật tốt
- Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện)
* Công dụng
- Trong y học cáp quang được dùng để quan sát các
bộ phận bên trong cơ thể
Đó là phương pháp nội soi
- Trong lĩnh vực văn hóa nghệ thuật: chế tạo sợi chiếu sáng, đồ chơi bằng cáp quang; trang trí cột đèn, lễ hội…
- Trong lĩnh vực thông tin liên lạc: Hệ thống mạng internet trong một vùng, hệ thống cáp quang xuyên Thái Bình Dương, sợi cáp quang biển, …
O:HS lắng nghe
- Dung lượng tín hiệu lớn
- Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn
- Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài, bảo mật tốt
* Công dụng
- Trong y học cáp quang được dùng để quan sát các bộ phận bên trong
cơ thể Đó là phương pháp nội soi
- Trong lĩnh vực văn hóa nghệ thuật: chế tạo sợi chiếu sáng, đồ chơi bằng cáp quang; trang trí cột đèn, lễ hội…
- Trong lĩnh vực thông tin liên lạc: Hệ thống mạng internet trong một vùng, hệ thống cáp quang xuyên Thái Bình Dương, sợi cáp quang biển, …
Trang 9(do nhiệt độ các lớp không khí sát nhau là khác nhau) đi vào mắt
Giải thích lại trường hợp c phần kiểm tra bài cũ ta không xác định được góc khúc xạ.Do i =
600 > igh nên tia sáng
bị phản xạ toàn phần,
do đó không có tia khúc xạ đi vào môi trường 2
3 Củng cố kiến thức
- Hiện tượng phản xạ toàn phần: hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới tại mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt
- Điều kiện để có phản xạ toàn phần:
+ Ánh sáng truyền từ một môi trường vào môi trường chiết quang hơn: n1>n2
+Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i≥igh
- Góc giới hạn phản xạ toàn phần:
Góc giới hạn phản xạ toàn phần (góc tới hạn) igh: là góc tới để góc khúc xạ bằng 90°, khi
đó bắt đầu xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần
sinigh=n2/n1 (n2>n1)
- Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần:
+ Cáp quang
+ Một số ứng dụng khác
Bài Tập:
Câu 1: Ghép mỗi nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải:
1 Khi có tia khúc xạ truyền gần sát mặt
phân cách hai môi trường trong suốt thì có
thể kết luận
a Cả hai hiên tượng đều tuân theo định luật phản xạ ánh sáng
2 Phản xạ toàn phần và phản xạ thông
thường giống nhau ở đặc điểm sau: b.đảo chiều truyền ánh sáng.Không thể có phản xạ toàn phần khi
3 Nếu có phản xạ toàn phần khi ánh sáng
truyền từ môi trường 1 vào môi trường 2
thì có thể kết luận
c Điều kiện để có phản xạ toàn phần
4 Ánh sáng truyền từ một môi trường tới
môi trường chiết quang kém hơn và góc
tới lớn hơn góc giới hạn là
d Góc tới có giá trị coi như bằng góc giới hạn igh
Trang 10e Luôn xảy ra không cần điều kiện về chiết suất
Đáp án: 1 – D; 2 – A; 3 – B; 4 – C
Câu 2: Chọn cụm từ thích hợp điền vào các chỗ trống cho hợp
nghĩa:
“ Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra khi tại sáng truyền theo chiều từ môi trường
…… sang môi trường ………… và góc tới phải…………góc giới hạn phản xạ toàn phần”
A Kém chiết quang, chiết quang hơn, lớn hơn
B Kém chiết quang, chiết quang hơn, nhỏ hơn hoặc bằng
C Chiết quang hơn, kém chiết quang, lớn hơn hoặc bằng
D Chiết quang hơn, kém chiết quang, nhỏ hơn hoặc bằng
Đáp án: C
4 Giao nhiệm vụ về nhà
+ Bài tập SGK
+ Bài tập trong SBT
+ Ôn tập lại các kiến thức về khúc xạ và phản xạ toàn phần để chuẩn bị cho bài sau + Xem trước chương VII: Mắt và các dụng cụ quang học, Bài 28 Lăng kính