Giáo án Vật lý 11 - Tiết 3: Hiện tượng khúc xạ

Tiết : 3 Bài 03 HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ MỤC TIÊU : HS cần nắm vững các điểm 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, hệ thức giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối. Nguyên lí thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng. Cách ve đường đi tia sáng từ môi trường này sang một môi trường khác. Vận dụng được định luật khúc xạ để giải các bài toán quang học về khúc xạ ánh sáng. Phân biệt được chiết suất tỉ đối và chiế suất tuyệt đối và hiểu vai trò của các chiế suất trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY : Phương pháp thực nghiệm và nêu vấn đề .. THIẾT BỊ , ĐỒ DÙNG DẠY HỌC : Một chậu nước bằng thủy tinh ; Một đèn có ống chuẩn trực để tạo chùm tia song song ; Vài giọt Fluorexêin IV. TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY Ê Phân phối thời gian Phần làm việc của Giáo Viên Hoạt đông của học sinh Ghi chú Nội dung ghi bảng Tổ chức ,điều khiển Kiểm tra bài cũ và kiến thức cũ liên quan với bài mới (5’) Định nghĩa và phân loại gương cầu ? Tiêu điểm , tiêu cự , tiêu diện của gương cầu ? Vẽ các đường đi đặc biệt của gương cầu ? Công thức của gương cầu ? Aùp dụng giải các bài tập sgk ? Một số ứng dụng của gương cầu ? Trả lời câu hỏi SGk Làm bài tập 1,2,3,4, trang 14, 15 SGK Kiểm tra và đánh giá Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng Định nghĩa Khúc xạ là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột khi qua mặt phân cách hai mội trường truyền ánh sáng Tên gọi các chùm tia : Mặt ngăn cách hai môi trường được gọi là mặt lưỡng chất. Chùm tia sáng (1) đươc gọi là chùm tia tới. Chùm tia sáng (2) gọi là chùm tia khúc xạ. Nêu một vài hiện tương mà HS thường thấy trong thực tế và đặt câu hỏi để các em suy nghĩ Giải thích hiện tượng GV : Giới thiệu hiện tương và tên gọi các chùm tia Làm thí nghiệm minh họa H3.1 SGK Ý thức được nhiệm vụ nhận thức Định luật khúc xạ ánh sáng Thí nghiệm Thí nghiệm SGK Tên gọi các thành phần và đại lương trong thí nghiệm khúc xạ ánh sáng Gọi tia khuc xạ đó là IR Gọi NN’ là pháp tuyến I của mặt lưỡng chất Góc SIN được gọi là góc tới i Góc RIN’ được gọi là góc khúc xạ r Mặt phẳng làm bởi tia tới và pháp tuyến được gọi là mặt phẳng tới Nhận xét : Tỉ số giữa sini và sinr là số không đổi Định luật Định luật Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới. Tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới. Tỉ số giữa sin của góc tới và sin của góc khúc xạ là một hằng số: ta có thể viết công thức trên dưới dạng Tên gọi : i : Góc tới r : Góc khúc xạ n : Hằng số được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường khúc xạ (môi trường chứa tia khúc xạ) đối với môi trường tới (môi trường chứa tia tới) Chú ý : Nếu n > 1 ( môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới) thì sini > sinr hay i > r. Trong trường hợp này, khi đi qua mặt lưỡng chất,tia khúc xạ ánh sáng đi gần pháp tuyến hơn tia tới . Nếu n < 1 ( môi trường khúc xạ chiết quang kém hơn môi trương tới ) thì sini < sinr hay i < r.Trong trường hợp này, khi đi qua mặt lưỡng chất, tia sáng đi xa pháp tuyến hơn tia tới . Thí nghiệm GV : Tiến hành thí nghiệm Trên một tấm kính mờ, đặt một bản trụ D bằng chất rắn trong suốt, ví dụ bằng thủy tinh. Trên tấm kính có một vòng tròn chia độ C Chiếu mội tia sáng SI (tới điểm I là tâm của bán trụ) là là nềm mặt phẳng tấm kính , đường đi của ánh sáng có thể quan sát trên mặt phẳng này. Cho học sinh phát hiện có xuất hiện tia sáng qua D không ? GV : HS hãy nhận xét hương đi của tia sáng qua D GV : Giới thiệu tên gọi và cho HS thực hiện thí nghiệm nhiều lần, ghi nhận số liệu GV : Cho HS lập tỉ số giữa sini và sinr của các lần đo khác nhau, lập bảng kết quả và nhận xét kết quả HS : Gv : Tỉ số giữa sini và sinr là số không đổi Sự sai khác giữa các khiết quả này rất nhỏ, do sai số trong các phép đo). Định luật GV : Từ thí nghiệm trên, ta rút ra định luật khúc xạ ánh sáng (còn gọi là định luật (Snell-descartes). Nhấn mạnh chú ý quan trọng Chú ý : Nếu n > 1 ( môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới) thì sini > sinr hay i > r. Trong trường hợp này, khi đi qua mặt lưỡng chất,tia khúc xạ ánh sáng đi gần pháp tuyến hơn tia tới . Nếu n < 1 ( môi trường khúc xạ chiết quang kém hơn môi trương tới ) thì sini < sinr hay i < r.Trong trường hợp này, khi đi qua mặt lưỡng chất, tia sáng đi xa pháp tuyến hơn tia tới . Thông báo HS quan sát và nhận xét : Có tia khúc xạ đi trong khối bán trụ thủy tinh : Tia sáng đó bị lệch so với phương ban đầu : Nhận xét : Với các góc tới i thì các góc khúc xạ r tương ứng cũng khác nhau Trao đổi trong nhóm thống nhất kết quả Ta được cùng một kết qủa Yêu cầu học sinh trả lời câu H1 ,H 2 Chiết suất của môi trường Chiết suất tỉ đối Đinh nghĩa Chiết suất tỉ đối được tính bằng tỉ số giữa các vận tốc v1 và v2 của ánh sáng khi đi trong môi trường 1 và trong môi trường 2. Công thức Chiết suất tuyệt đối Đinh nghĩa Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không Công thức Nhận xét Chiết suất tuyệt đối của mọi chất đều lớn hơn 1. Đặt i = i1 và r = i2 è Định luật khúc xạ có thể được viết dưới dạng đối xứng sau : Thông báo GV : Đưa khái niệm về các đại lượng Trong biểu thức của định luật khúc xạ n là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 (môi trường khúc xạ) đối với môi trường 1(môi trường tới). Trong lý thuyết về ánh sáng , chiết suất tỉ đối này bằng tỉ số giữa các vận tốc v1 và v2 của ánh sáng khi đi trong môi trường 1 và trong môi trường 2. Chú ỳ : công thức n 21 dễ bị nhầm vị trí ‘Chiết suất tuyệt đối Nhận xét Vì vận tốc ánh sáng truyền đi trong các môi trường bao giờ cũng nhỏ hơn vận tốc áng sáng trong chân không (v < c), nên chiết suất tuyệt đối của mọi chất đều lớn hơn 1. do đó, nếu đặt i = i1 và r = i2 định luật khúc xạ có thể được viết dưới dạng đối xứng sau : n1sin i1 = n 2 sin i2 Chú ý : Công thức đối xứng rất tiện dụng Ghi nhớ Yêu cầu học sinh trả lời câu H3 Aûnh của một vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt lưỡng chất Nhận xét : Có cảm giác là đáy cốc được nâng cao hơn so với bình thường GV :Tiến hành thí nghiệm Xét điểm O nằm ở đáy một cốc nước. Cho nhận xét GV : Giải thich1 bằng hình ảnh Ta chú ý hai tia tới OA, OB ; OA vuông góc với mặt nước, đồng thời B rất gần . Nếu kéo dài các tia của chùm khúc xạ thì các đường kéo dài gặp nhau tại O’ , O’ là điểm ảnh ảo của O. Đặt mắt ngoài không khí sao cho chùm khúc xạ nói trên đi vào mắt Quan sát Nhận xét có cảm giác là đáy cốc được nâng cao hơn so với bình thường Nguyên lí thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng Nếu ánh sáng truyền từ S tới R, giả sử theo đường truyền là SIJHR, thì khi truyền ngược lại theo tia RK, đường truyền là RKJIS . Đó là nội dung của nguyên lí thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng. Biểu diễn bằng hình vẽ Quan sát , suy nghĩ , ghi nhớ Củng cố bài giảng Dặn dò của học sinh (5’) Yêu cầu nhắc lại : Định luật khúc xạ ánh sáng Chiết suất của môi trường Aûnh của một vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt lưỡng chất Nguyên lý thuận nghịch Trả lời các câu hỏi và giải các bài tập 1 ,2 , 3 trang 19& 20 SGK Chuẩn bị bài 4 “Hiện tượng phản xạ toàn phần “