Giáo án Vật lý 11 cơ bản - Bài 27 - Phản xạ toàn phần

TRƯỜNG: THPT HỒNG NGỰ 2 Ngày soạn: 19/02/2012 LỚP: 11CB3 Tiết: 55 GVCN: Đinh Hữu Chương GSTT: Phạm Quốc Thông NĂM HỌC: 2011 - 2012 Bài 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức + Mô tả được hiện tượng phản xạ toàn phần và nêu được điều kiện xảy ra hiện tượng này. + Mô tả được sự truyền ánh sáng trong cáp quang và nêu được ví dụ về ứng dụng của cáp quang. 2. Kỹ năng + Vận dụng được công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: + Chuẩn bị các dụng cụ để làm thí nghiệm hình 27.1 và 27.2. + Có thể sưu tầm một số tranh ảnh về ứng dụng của cáp quang. 2. Học sinh: Ôn lại định luật khúc xạ ánh sáng. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Kiểm tra bài cũ: ( 5’) Phát biểu và viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng? Nêu chiết suất tuyệt đối và chiết suất tỉ đối là gì? Bài mới: ĐVĐ: Vào những ngày nắng nóng ít gió, mặt đường nhựa khô ráo, nhưng nhìn từ xa ta thấy mặt đường loang loáng như có nước. Hiện tượng này là do phản xạ toàn phần tạo ra. Vậy hiện tượng phản xạ toàn phần là gì? Xảy ra khi nào? Và có ứng dụng trong thực tế? bài học hôm nay sẽ giúp chúng ta trả lời câu hỏi này. Trước hết ta xét sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém. Hoạt động 1: Tìm hiểu sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém. TG Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bản 20’ ¸ Tiến hành thí nghiệm mô phỏng hình 27.1. Lưu ý: chỉ rõ trong thí nghiệm chùm tia tới, chùm tia khúc xạ và chùm tia phản xạ. ™ Chiếu tia sáng (góc I = 00) vào mặt cong của khối thủy tinh thì tia sáng sẽ như thế nào? ™ Tăng góc tới i < 100. Yêu cầu HS quan sát đô sáng và vị trí tia khúc xạ và tia phản xạ. ™ Tăng góc i đến một giá trị đặc biệt để tia khúc xạ trùng với mặt phân cách góc i này được gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần. Yêu cầu HS quan sát độ sáng, vị trí của tia khúc xạ và tia phản xạ. ™ Tăng góc i lớn hơn giá trị đặc biệt. Yêu cầu HS quan sát độ sáng, vị trí của tia khúc xạ và tia phản xạ. ¸ Trường hợp này tia sáng đã phản xạ toàn phần. ¸ Vậy góc giới hạn phản xạ toàn phần được tính theo biểu thức nào chúng ta vào phần 2 để tìm biểu thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần. ™ Khi tia khúc xạ trùng với mặt phân cách tức là góc r = 900 (đạt giá trị cực đại) thì i đạt giá trị giới hạn igh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần hay góc tới hạn. Yêu cầu HS áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng để tính góc igh. ¸ Vậy phản xạ toàn phần là gì ta vào II. Quan sát cách bố trí thí nghiệm. - C1: Tia sáng có i = 0, r = 0, vậy tia sáng truyền thẳng vì theo định luật phản xạ ánh sáng. - Chùm tia khúc xạ: rất sáng, lệch xa pháp tuyến hơn so với tia tới. - Chùm tia phản xạ: rất sáng - Chùm tia khúc xạ: rất mờ, gần như sát mặt phân cách - Chùm tia phản xạ: rất sáng - Chùm tia khúc xạ: không còn - Chùm tia phản xạ: rất sáng n1 sin igh = n2 sin 900 I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn 1. Thí nghiệm S1 S2 S3 R1 R2 R3 I igh r n1 i n2 Góc tới Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ i nhỏ r > i Rất sáng Rất mờ i = igh r » 900 Rất mờ Rất sáng i > igh Không còn Rất sáng 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần + Vì n1 > n2 => r > i. + Khi i tăng thì r cũng tăng (r > i). Khi r đạt giá trị cực đại 900 thì i đạt giá trị igh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần. + Ta có: sinigh =. + Với i > igh thì không tìm thấy r, nghĩa là không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách. Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần. Hoạt động 2: Tìm hiểu hiện tượng phản xạ toàn phần. TG Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bản 10’ ™ Vậy hiện tượng phản xạ toàn phầnlà gì? ™ Vậy điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần là gì? ™ Thảo luận: So sánh phản xạ toàn phần với phản xạ một phần. Bài tập ví dụ: Một khối bán trụ trong suốt có chiết suất n= . Một chùm tia sáng hẹp nằm trong một mặt phẳng của tiết diện vuông góc, chiếu tới khối bán trụ như hình vẽ. Xác định đường đi của chùm tia khúc xạ ra không khí? Khi Nêu định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần. Nêu điều kiện để có phản xạ toàn phần. + Phản xạ toàn phần: toàn bộ tia sáng bị hắt ngược trở lại môi trường chứa tia tới + Phản xạ một phần: một phần tia sáng bị phản xạ trở lại môi trường chứa tia tới còn một phần bị khúc xạ vào môi trường kia. n [ r i II. Hiện tượng phản xạ toàn phần 1. Định nghĩa Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ ánh sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. Chú ý: Khi có phản xạ toàn phần thì không còn tia khúc xạ. 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần + Ánh sáng truyền từ một môi trường tới một môi trường chiết quang kém hơn. ( n2 < n1) + i ³ igh. Giải BT ví dụ: - Góc giới hạn phản xạ toàn phần : - khi thì i = nên ta có tia khúc xạ Ta có nsini = sinr sinr = n sin 300 Hoạt động3: Tìm hiểu ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: Cáp quang. TG Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bản n1 n2 I I1 I2 S 7’ ¸ Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một sợi dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần. ¸ Giới thiệu công dụng của cáp quang trong việc truyền tải thông tin. ¸ Giới thiệu công dụng của cáp quang trong việc nọi soi. Ghi nhận cấu tạo cáp quang. Ghi nhận công dụng của cáp quang trong việc truyền tải thông tin. Ghi nhận công dụng của cáp quang trong việc nội soi. III. Cáp quang 1. Cấu tạo Sợi quang gồm hai phần chính: + Phần lỏi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn (n1). + Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất n2 < n1. 2. Công dụng Cáp quang được ứng dụng vào việc truyền thông tin với các ưu điểm: + Dung lượng tín hiệu lớn. + Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài. + Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện). Cáp quang còn được dùng để nội soi trong y học. IV.Củng cố: Qua bài này chúng ta cần nắm được: (3’) Giáo viên đặt ra câu hỏi: Hãy giải thích vấn đề đã được đặt ra ở đầu bài: Vào những ngày nắng nóng ít gió, mặt đường nhựa khô ráo, nhưng nhìn từ xa ta thấy mặt đường loang loáng như có nước. Học sinh trả lời: Do phản xạ toàn phần xảy ra trên lớp không khí sát mặt đường và đi vào mắt tạo ra ảo ảnh nên làm cho ta có cảm giác mặt đường nhựa có nước. Hiện tượng phản xạ toàn phần? Công thức tính được góc igh và nêu được điều kiện để có phản xạ toàn phần. Cấu tạo và tác dụng dẫn sáng của sợi quang, cáp quang V. Dặn dò: - Trả lời các câu hỏi: 1, 2, 3, 4 - Làm các bài tập: 5, 6, 7, 8, 9 trang 172,173 - Tiết sau giải bài tập VI. RÚT KINH NGHIỆM Hồng Ngự 2, ngày. tháng. năm 2012 Giáo viên hướng dẫn (Họ tên, chữ ký) Giáo sinh được đánh giá (Họ tên, chữ ký) Xác nhận của Hiệu trưởng (Ký tên, đóng dấu)