Giáo án Vật lý 11 - Phản xạ toàn phần

GIÁO ÁN GIẢNG DẠY Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN THỊ THƯƠNG. Giáo sinh thực tập : NGUYỄN THỊ NHƯ HẰNG. Ngày lên lớp : Bài giảng dạy : PHẢN XẠ TOÀN PHẦN I -Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Rút ra được nhận xét về hiện tượng phản xạ toàn phần từ việc quan sát hiện tượng phản xạ toàn phần từ việc quan sát các thí nghiệm ở trên lớp. - Biết được hiện tượng phản xạ toàn phần, nêu được điều kiện để có phản xạ toàn phần. - Viết được công thức tính góc giới hạn . - Trình bày được cấu tạo và tác dụng dẫn sáng cua sợi quang, cáp quang. 2) Kỉ năng: - Giải thích được các hiện tượng thực tế, làm được các bài toán về phản xạ toàn phần. 3) Thái độ: - Biết được vai trò của cáp quang trong đời sống, khoa học và kỉ thuật, có ý thức bảo vệ an toàn cho hệ thống cáp quang quốc gia, cũng như hệ thống cáp quang quốc tế đi qua Việt Nam. II - Chuẩn bị: Giáo viên: Dụng cụ để làm thí nghiệm hình 27.1 SGK Phóng to hình 27.6 và 27.7 SGK. Đèn trang trí có sử dụng cáp quang. Bản phụ kết quả thí nghiệm. Học sinh: Ôn lại định luật khúc xạ ánh sáng. Sưu tầm các loại đèn trang trí dùng cáp quang. Sưu tầm các dụng cụ để làm thí nghiệm về phản xạ toàn phần. III- Hoạt động dạy học: Hoạt động của trò Trợ giúp của giáo viên Nội dung ghi bảng Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ và đặt vấn đề.( 5 phút) - Học sinh lên bảng làm trả lời các câu hỏi của giáo viên đặt ra. - Theo dõi giáo viên làm thí nghiệm và nhận xét hiện tượng. - Khi tăng góc tới i đến một lúc nào đó thì không còn tia khúc xạ nữa mà chỉ còn tia phản xạ. Gọi hai học sinh lên kiểm tra: 1- Hiện tượng khúc xạ là gì? 2- Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng? 3- Vẽ đường đi của tia sáng khi đi từ môi trường nước sang không khí? ◊ Qua biểu diễn đường đi của tia sáng từ nước ra không khí hay nói khác đi là đường đi của tia sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém hơn cho ta góc khúc xạ lớn hơn góc tới. - Bây giờ ta sẽ tiến hành thí nghiệm khi ta tăng góc tới i thì góc khúc xạ sẽ như thế nào. - Giáo viên giới thiệu dụng cụ và cách tiến hành thí nghiệm hình 27.1 - Giáo viên tăng dần góc tới i . - Đề nghị học sinh quan sát hiện tượng tia tới và tia phản xạ. O Nhận xét hiện tượng xảy ra khi ta tăng góc tới i? ◊Như vậy khi chiếu ánh sáng từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém hơn , ta tăng góc tới i thì đến một lúc nào đó ta không còn quan sát được tia khúc xạ nữa, tại sao như vậy, ta sang bài học mới để biết được điều đó . Bài 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN Hoạt động 2: Tìm hiểu sự truyền ánh sáng vào môi trường kém chiết quang hơn.( 15 phút) - Khi góc i nhỏ tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến so với tia tới và rất sáng, tia phản xạ rất mờ. - Khi góc i đạt một giá trị nào đó thì tia khúc xạ gần như sát mặt phân cách và rất mờ, còn tia phản xạ rất sáng. - Khi góc i lớn hơn giá trị đó thì không còn tia khúc xạ nữa chỉ còn tia phản xạ rất sáng. r= 90o Sinr>1 ◊ Bây giờ ta sẽ xem xét sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kếm hơn. - Giáo viên làm lại thí nghiệm và đề nghị học sinh nhận xét độ sáng và hiện tượng của tia phản xạ và tia khúc xạ. - Giáo viên đưa bảng số liệu cho học sinh hiểu rõ hơn về hiện tượng. ◊ Khi góc tới i đạt một giá trị đặc biệt mà tại đó góc khúc xạ là là mặt phân cách , mà khi tiếp tục tăng góc tới i thì không còn tia khúc xạ nữa. Giá trị đó gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần igh. - Giáo viên hướng dẫn học sinh xây dựng góc giới hạn toàn phần. O Hãy viết biểu thức của định luật khúc xạ trong trường hợp này? Suy ra Vì n1>n2 nên sinr>sini .Do đó: r>i vậy chùm tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn tia tới. ◊ Khi tăng góc tới i =igh, thì r=? O Viết biểu thức của định luật khúc xạ trong trường hợp này? O Khi i>igh thì sinr như thế nào? Như vậy là vô lý. Điều nay phản ánh thực tế là không có tia khúc xạ, toàn bộ tia tới bị phản xạ trở lại ở mặt phân cách . Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần. I - Sự truyền ánh sáng vào môi trường kém chiết quang hơn ( n1>n2). 1) Thí nghiệm: Kết quả: 2) Góc giới hạn phản xạ toàn phần: Sin igh= n2/n1 hoạt động 3: Nghiên cứu hiện tượng phản xạ toàn phần( 15 phút) - là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tơi, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. - học sinh trả lời O vậy phản xạ toàn phần là gì? ◊ trong phản xạ toàn phần không có tia khúc xạ. - Người ta gọi toàn phần để phân biệt phản xạ một phần luôn xảy ra đi kèm với sự khúc xạ. O vậy sự khác nhau giữa phản xạ một phần và phản xạ toàn phần là gì? - giáo viên nhận xét. II- Hiện tượng phản xạ toàn phần: Định nghĩa: SGK Chú ý: Trong phản xạ toàn phần không có tia khúc xạ. hoạt động4: tìm hiểu hiện tượng để có phản xạ toàn phần. - Không. Vì thuỷ tinh chiết quang hơn không khí nên r luôn nhỏ hơn i, nên khi i = 900 thì r< 900 và vẫn có tia khúc xạ. - Chỉ khi i> igh mới có phản xạ toàn phần. Muốn có hiện tượng phản xạ toàn phần thì: - ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém hơn.. - Góc tới phải lớn hơn một giới hạn nào đó. ◊vậy điều kiện để có phản xạ toàn phần như thế nào O Nếu cho tia sáng đi từ không khí vào bán trụ thuỷ tinh thì có xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần không?vì sao? O Trong trường hợp tia sáng đi từ thuỷ tinh ra không khí thì khi nào mới xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần? O Như vật muốn có phản xạ toàn phần thì phải có điều kiện gì? 2) Điều kiện để có phản xạ toàn phần: - Ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang. - i ≥ igh. Chú ý: dấu “=” hiện tượng phản xạ toàn phần bắt đầu xảy ra. Khi đó r=900. hoạt động 5: tìm hiểu ứng dụng.( 5 phút) - Hs tiếp nhận thông tin về sợi cáp quang và ứng dungj của nó: + lõi sợi cáp quang làm bằng thuỷ tinh siêu sạch có chiết suất lớn hơn chiết suất của vỏ cũng làm bằng thuỷ tinh khác nên mọi tia sáng truyền trong đó khi gặp thành lõi sợi dây sẽ bị phản xạ toàn phần. + Tín hiệu truyền đi được biến đổi dưới dạng ánh sáng sẽ truyền đi với tốc độ và chất lượng cao. - Giáo viên trình bày sơ lược cấu tạo công dụng của cáp quang. - Nêu một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần trong các dụng cụ quang học hoặc phép nội soi trong y học. - Yêu cầu học sinh về nhà đọc hiểu phần công dụng của sợi quang. - Cho học sinh xem đèn trang trí sử dụng cáp quang III - Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: cáp quang. Cấu tạo: ( SGK) Công dụng: (SGK) hoạt động 6 : củng cố( 5 phút) - Học sinh làm bài giải dưới sự hướng dẫn của giáo viên. - Nhắc lại các kiến thức cần nắm trong bài học. - Nhắc học sinh làm bài tập trong SGK. - Làm bài tập củng cố: Chiếu tia sáng từ thuỷ tinh ra ngoài không khí, thuỷ tinh chiết suất n= . Tính góc khúc xạ hoặc phản xạ trong các trường hợp: a) i= 300 b) i= 450 c) i= 600.