Giáo án Vật lý 11 - CT nâng cao - Tiết 72 - Lăng kính

Tiết: 72 Ngày soạn: 31/03/2008 BÀI 47: LĂNG KÍNH Mục tiêu Kiến thức: Học sinh biết được. - Cấu tạo, đường đi của tia sáng qua lăng kính , các công thức cơ bản của lăng kính. - Sự biến thiên góc lệch của tia sáng qua lăng kính khi góc tới biến thiên. - Góc lệch cực tiểu và đường đi tia sáng trong trường hợp này. - Các trường hợp lăng kính phản xạ toàn phần. Kỹ năng: - Biết cách vẽ đường đi tia sáng qua lăng kính. - Biết ứng dụng định luật khúc xạ ánh sáng và phản xạ ánh sáng vào trường hợp lăng kính. - Vận dụng tốt các công thức vào lăng kính và biết cách tính góc lệch của tia ló đối với tia tới. Thái độ: - Học sinh tích cực tham gia xây dựng bài. Phương pháp Kết hợp phương pháp phát vấn, thuyết trình và nêu và giải quyết vấn đề và phương pháp trực quan. Chuẩn bị Giáo viên: Giáo án, SGK. Bộ thí nghiệm quang học. Học sinh: Chuẩn bị bài theo yêu cầu của giáo viên. Ôn lại kiến thức về việc phân tích ánh sáng trắng đã được học ở lớp 9 Tiến trình lên lớp Ổn định lớp: Nắm sĩ số Lớp 11A: Kiểm tra bài củ: Không Nội dung bài mới: Đặt vấn đề: Lăng kính là một bộ phận hết sức quan trọng của máy quang phổ, một dụng cụ để phân tích ánh sáng. Vậy lăng kinh là gì? Nó có những đặc điểm nào ta cùng tìm hiểu trong tiết hôm nay. Triển khai bài mới: HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY VÀ TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC Hoạt động 1: Tìm hiểu về cấu tạo của lăng kính GV: Dùng lăng kính để giới thiệu về cấu tạo của lăng kính HS: Quan sát thông qua dụng cụ, hình vẽ nhận biết được định nghĩa về lăng kính và các yếu tố của lăng kính. 1. Cấu tạo lăng kính: - Đn: SGK - Các yếu tố của lăng kính: + Góc chiết quang A. + Chiết suất n. Hoạt động 2: Tìm hiểu về đường truyền tia sáng qua lăng kính GV: Hướng dẫn học sinh vận dụng đlkx ánh sáng để vẽ đường truyền tia sáng đơn sắc qua lăng kính khi đặt trong không khí. A B C A i i/ D r/ r I M K 2. Đường truyền của ánh sáng đơn sắc qua lăng kính Tia sáng đơn sắc khi truyền qua lăng kính khi đặt trong không khí, sau hai lần khúc xạ ở mặt bên tia ló ra khỏi lăng kính lệch về đáy lăng kính. Hoạt động 3: Các công thức về lăng kính GV: Hướng dẫn HS tự lập công thức dựa vào định luật khúc xạ ánh sáng. GV : Yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức hình học để xác định góc A và góc D. HS: Thảo luận nhóm chứng minh các công thức tính A và D. GV : Chú ý cho học sinh: + Các công thức lăng kính chỉ áp dụng trong trường hợp lăng kính đặt trong không khí + Các công thức lăng kính có thể áp dụng trong môi trường khác không khí nếu coi n là chiếc suất tỷ đối của lăng kính với môi trường ngoài. 3. Các công thức lăng kính Gọi : r1 là góc khúc xạ tại I r2 là góc tới tại J. Định luật khúc xạ cho ta : Xét tam giác IJM, ta có góc lệch D = = (i1 – r1) + (i2 – r2) = i1+ i2 – (r1 + r2) Mà r1 + r2= A (Xét tam giác IKJ) ð D = i + i’ - A Các công thức của lăng kính : Hoạt động 4: Tìm hiểu sự biến thiên của góc lệch theo góc tới GV: Hướng dẫn học sinh vận dụng đlkx ánh sáng để vẽ đường truyền tia sáng đơn sắc qua lăng kính khi đặt trong không khí. 4. Biến thiên của góc lệch theo góc tới: · Khi góc tới i của tia sáng thay đổi thì góc lệch D cũng thay đổi. · Khi tia tới và tia ló đối xứng qua mặt phân giác góc ở đỉnh thì góc lệch D nhận giá trị cực tiểu Dm. · Có: i = i/ = im và do đó r = r/ thì D = Dm = 2i –A. ® r = r/ = rm = ; i, A << 1 i = nr i/ = nr/ r + r/ = A D = (n-1)A i = i/ = im = Hoạt động 5: Lăng kính phản xạ toàn phần GV: Hướng dẫn H vận dụng HTPX toàn phần để khảo sát đường truyền tia sáng trong LK phản xạ theo hai cách. GV: làm thí nghiệm kiểm tra. GV: Dùng H.vẽ chỉ cho Hs đường đi của tia sáng qua kính tiềm vọng. HS: Thông qua thí nghiệm để nhận biết được đường truyền của tia sáng qua lăng kính phản xạ toàn phần. 5. Lăng kính phản xạ toàn phần: · Lăng kính phản xạ toàn phần thường là lăng kính làm bằng thủy tinh mà tiết diện thẳng là tam giác vuông cân. · Cách sử dụng: + Cách 1: Hình 47.5 + Cách 2: Hình 47.6 · Ứng dụng: + Dùng trong kính tiềm vọng. + Ống nhòm. Củng cố: C©u 1: §iÒu nµo sau ®©y SAI khi nãi vÒ l¨ng kÝnh? L¨ng kÝnh lµ mét khèi chÊt trong suèt, cã d¹ng l¨ng trô tam gi¸c. L¨ng kÝnh cã t¸c dông t¸n s¾c ¸nh s¸ng. L¨ng kÝnh lµ bé phËn chÝnh cña m¸y quang phæ, dïng ®Ó x¸c ®Þnh cÊu t¹o cña nguån s¸ng. Tia s¸ng ®¬n s¾c sau khi qua l¨ng kÝnh lu«n lã ra khái l¨ng kÝnh vµ tia lã bÞ lÖch vÒ phÝa ®¸y l¨ng kÝnh so víi tia tíi. C©u 2: §iÒu nµo sau ®©y SAI khi nãi vÒ l¨ng kÝnh? C¹nh cña l¨ng kÝnh lµ giao tuyÕn cña hai mÆt bªn. Gãc chiÕt quang cña l¨ng kÝnh lµ gãc nhÞ diÖn t¹o bëi hai mÆt bªn. ChiÕt suÊt cña l¨ng kÝnh lµ chiÕt suÊt cña chÊt lµm l¨ng kÝnh. Kh«ng cã. C©u 3: §iÒu nµo sau ®©y §óNG khi nãi vÒ l¨ng kÝnh? Tia s¸ng ®¬n s¾c sau khi qua l¨ng kÝnh lu«n lã ra khái l¨ng kÝnh vµ tia lã bÞ lÖch vÒ phÝa ®¸y l¨ng kÝnh so víi tia tíi. Mét chïm tia s¸ng sau khi qua l¨ng kÝnh sÏ bÞ ph©n tÝch thµnh mét d·i mµu biÕn thiªn liªn tôc tõ ®á ®Õn tÝm. Nguyªn nh©n cña sù t¸n s¾c ¸nh s¸ng lµ do chiÕt suÊt cña l¨ng kÝnh thay ®æi theo mµu s¾c. Gãc lÖch phô thuéc vµo gãc tíi, gãc lÖch sÏ gi¶m xuèng nÕu gãc tíi gi¶m. 5. Dặn dò * Làm bài tập 5, 6, 7 SGK Bài mới: “Thấu kính mỏng” Ôn lại kiến thức về thấu kính mỏng đã được học ở lớp 9. Xem lại các định nghĩa tiêu điểm, tiêu cự, trục chính, trục phụ.