Giáo án Vật lý 11 cơ bản - Bài 26 - Khúc xạ ánh sáng

GVHD giảng dạy Giáo sinh Lớp thực tập Trường Ngày soạn Ngày dạy : Phùng Thị Thanh Hà : Phạm Thị Thu : 11A10, 11A11 : THPT Đoàn Kết Hai Bà Trưng : 06/03/2009 : 12/03/2009 CHƯƠNG VI : KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Bài 26 : KHÚC XẠ ÁNH SÁNG I. Mục đích: 1. Kiến thức: Trình bày được các nội dung sau: + Hiện tượng khúc xạ của tia sáng + Định luật khúc xạ ánh sáng + Các khái niệm: chiết suất tỉ đối, chiết suất tuyệt đối, cách tính chiết suất tỉ đối theo chiết suất tuyệt đối. + Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng. 2. Kĩ năng: + Vận dụng được định luật khúc xạ ánh sáng để giải các bài tập về khúc xạ ánh sáng. + Vẽ đường đi của tia sáng từ môi trường này sang môi trường khác. II. Chuẩn bị: 1. GV: a. Kiến thức và dụng cụ: - Một cốc nước bằng thuỷ tinh. - Tranh vẽ hình 26.2 và 26.6 (SGK) - Thí nghiệm về khúc xạ ánh sáng 2. Học sinh: Ôn lại định luật truyền thẳng ánh sáng ở chương trình THCS. III. Tổ chức hoạt động dạy học: Hoạt động 1: Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng ĐVĐ: Chúng ta có bao giờ để ý rằng khi nhìn vào một thanh hoặc một que thẳng ngập trong một phần nước, thanh không còn thẳng nữa, mà nghiêng đi một góc. Các vật trong nước hình như méo mó, trông gần hơn so với thực tế. Trong nhiều thế kỉ, người ta đã lưu ý tới sự thật khá kì quặc và hiển nhiên này. Vậy vì sao lại có những hiện tượng như thế. Hôm nay chúng ta đi tìm hiểu -GV ghi tên bài lên bảng Ôn lại: Ở THCS đã học ánh sáng được truyền theo các đường có hình dạng như thế nào? Cho HS QS thí nghiệm Khúc xạ ánh sáng khi i = 0o và khi i ≠ 0o ?: Nhận xét hiện tượng đường truyền của ánh sáng O: Hiện tượng ta vừa quan sát là hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Vậy hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Gọi 1 HS phát biểu, 1 HS đọc đ/n trong SGK O: Hướng dẫn HS vẽ đường truyền của ánh sáng như H26.2. Giải thích tên các tia SI: tia tới mặt phân cách nằm trong môi trường tới (môi trường 1) I : là điểm tới là giao của tia tới SI và mặt phân cách NIN’ : là pháp tuyến của mặt phân cách (vuông góc với mặt phân cách) IR : tia khúc xạ nắm trong môi trường khúc xạ (môi trường 2) Khi ánh sáng truyền tới mặt phân cách giữa hai mtr thì vừa xảy ra hiện tượng khúc xạ vừa xảy ra hiện tượng phản xạ. IS’ : là tia phản xạ nằm trong môi trường tới (môi trường 1) i : góc tới tạo bởi tia tới và pháp tuyến r : góc khúc xạ tạo bởi tia khúc xạ và pháp tuyến i’ : góc phản xạ tạo bởi tia phản xạ và pháp tuyến Mặt phẳng tới : là mặt phẳng tạo bởi tia tới và pháp tuyến. + Nghe giảng và trả lời câu hỏi NX : Đường truyền của tia sáng bị gãy khúc CHƯƠNG VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG. Bài 26: Khúc xạ ánh sáng I. Khúc xạ ánh sáng 1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng a, Đ/n: là hiện tượng lệch phương (gãy) của tia sáng khi truyền xiên qua mặt phân cách giữa 2 mtr trong suốt ≠ nhau b, Các tia, các góc: SI: tia tới I: điểm tới NIN’: pháp tuyến IR: tia khúc xạ i: góc tới r: góc khúc xạ i’: góc khúc xạ Mặt phẳng tới: tạo bởi tia tới và pháp tuyến Hoạt động 2: Xây dựng định luật khúc xạ ánh sáng Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng Y/c HS phát biểu định luật phản xạ ánh sáng đã học ở THCS. Vậy tia khúc xạ xác định như thế nào, góc khúc xạ r và góc tới i có quan hệ như thế nào? Chúng ta cùng tiến hành thí nghiệm. GV tiến hành thí nghiệm, 1 HS ghi kết quả lên bảng, 1 HS đọc số liệu Y/c HS QS tia khúc xạ, ghi số liệu vào vở và tính toán theo bảng số trên bảng ?: Nếu coi sai số là nhỏ, nhận xét tỷ số và ?: Vẽ đồ thị của r theo i và sin(r) theo sin(i). Nhận xét dạng đồ thị O: QS H26.4; H26.5, ta thấy đồ thị của sin(r) theo sin(i) có dạng đường thẳng đi qua gốc tọa độ, còn r theo i không có quy luật ?: Trong thí nghiệm trên, nhận xét vị trí của tia khúc xạ? Gợi ý: vị trí so với pháp tuyến? ?: Nếu thay tấm nhựa bằng chất khác thì tỷ số thay đổi không? O: 3 ý mà chúng ta vừa nhận xét là nội dung định luật khúc xạ ánh sáng đã được nhà bác học Snell xây dựng vào năm 1621 và nhà bác học người Pháp René Descartes xây dựng vào năm 1627 từ những thí nghiệm. Phải mất hơn 1000 năm thì định luật khúc xạ ánh sáng mới được xây dựng thành công. Y/c 2 HS đọc định luật khúc xạ ánh sáng + Nghe giảng và trả lời - Tia khúc xạ nắm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới - Góc phản xạ bằng góc tới ( i’=i ) + Tính toán và nhận xét - Tỷ số không đổi - Khi thay chất khác thì thay đổi, là hằng số khác 2. Đinh luật khúc xạ a, Thí nghiệm + Tiến hành: Thay đổi i + Số liệu: io ro Sin(i) Sin(r) NX: + = const Đồ thị sin(r) theo sin(i) có dạng đường thẳng, qua gốc 0 + Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới, ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới + Khi thay tấm nhựa bằng chất khác thì tỷ số là const ≠ b, Định luật khúc xạ ánh sáng (SGK) Hoạt động 3: Tìm hiểu chiết suất của môi trường Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng O: Tỷ số không đổi trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng trên đuơcj gọi là chiết suất tỉ đối cuả môi trường 2 (chứa tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (chưa tia tới). Kí hiệu: n21 = n21 ?: Cho biết góc tới i, và n21>1 hãy tìm góc khúc xạ r. Tính ngược lại nếu n21<1 + Nếu n21>1=>>1 => sin(i)>sin(r) r<i Tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến hơn. Mtr 2 chiết quang hơn mtr 1 + Nếu n21<1 =>sin(i)>sin(r) r>i Tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn. Mtr 2 kém chiết quang hơn mtr 1 O: Chiết suất tỉ đối của một môi trường đối với chân không gọi là chiết suất tuyệt đối, thường gọi tắt là chiết suất. Kí hiệu: n nck  =1 ; nkk= 1,000293 ≈ 1( nếu không cần độ chính xác) Mọi môi trường trong suốt đều có chiết suất > 1 ?: Dựa vào định nghĩa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối, háy viết hệ thức liên hệ VD: Nước khi chảy qua ống hẹp thì có vận tốc lơn hơn. Vậy ánh sáng khi truyền qua môi trường đặc hơn thì vận tốc thay đổi như thế nào? Người ta tìm ra hệ thức giữa chiết suất và vận tốc ánh sáng là:n= c= 3.108m/s ( vận tốc ánh sáng trong chân không) v: vận tốc ánh sáng trong môi trường đó => Ý nghĩa: Chiết suất tuyệt đối cho biết vận tốc truyền ánh sáng truyền trong môi trường đó chậm hơn bao nhiêu lần trong chân không. => Vận tốc khi truyền qua các môi trường đặc hơn thì v giảm Cho HS trả lời C1, C2 Nghe giảng, ghi chép và trả lời C1; C2 II. Chiết suất của môi trường 1. Chiết suất tỉ đối = n21 (chiết suất tỉ đối) + Nếu n21>1=>>1 => sin(i)>sin(r) r<i Tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến hơn. Mtr 2 chiết quang hơn mtr 1 + Nếu n21<1 =>sin(i)>sin(r) r>i Tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn. Mtr 2 kém chiết quang hơn mtr 1 2. Chiết suất tuyệt đối Đ/n: Là chiết suất tỉ đối của môi trường so với chân không. Kí hiệu: n nck  =1 ; nkk= 1,000293 ≈ 1 n21= n2: chiết suất mtr 2 ; n1: chiết suất mtr 1 => Công thức dlkx dạng đối xứng: n1.sin(i)=n2.sin(r) Lưu ý: C1: i n21= (i, r tính theo radian) C2: i=0o => r=0o(tia sáng chiếu vuông góc mp phân cách sẽ cho a/s truyền thẳng) Hoạt động 4: Tìm hiểu tình thuận nghịch của sự truyền ánh sáng Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng Cho HS QS thí nghiệm khi chiếu ánh sáng ngược lại dưới góc i’=r ?: NX góc lệch r’? O: Tia khúc xạ lệch góc r’=i NX: Ánh sáng được truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó. Đây gọi là tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng. n2’1’=n12== (vì n21= ) Nghe giảng, QS, trả lời câu hỏi, ghi chép bài vào vở III. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng. Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó. n2’1’=n12== (vì n21=) Hoạt động 5 : Củng cố Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung ghi bảng Nêu bài tập ví dụ Gợi ý HS trả lời BTVN: bài tập SGK và SBT Chú ý, suy nghĩ và đưa ra phương án trả lời. Giải thích cách chọn của mình Bài ví dụ Ý kiến GVHD (Ký tên, họ tên) Giáo sinh (Ký tên, học tên)