Giáo án Vật lý 11 - Tiết 5: Lăng kính

Tiết : Bài 05 LĂNG KÍNH MỤC TIÊU : Cấu tạo lăng kính. ; Đường đi của tia sáng qua lăng kính Các ông thức cơ bản của lăng kính ; Sự biến thiên của góc lệch của tia sáng qua lăng kính khi góc tới biến thiên. Góc lệch cực tiểu và đương đi của tia sáng trong trường hợp này Các trường hợp lăng kính phản xạ toàn phần. Biết cách vẽ đường đi của tia s1ng 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 ông thức về lăng kính. ; Biết cách tính góc lệch của tia ló đối với tia tới. II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY : Phương pháp thực nghiệm và nêu vấn đề .. III. THIẾT BỊ , ĐỒ DÙNG DẠY HỌC : Lăng kính thủy tính tiết diện thẳng là một tam giác đều . Lăng kính thủy tính tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân Nguồn sáng là một đèn bấm Laze . 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 10’ Định nghĩa sự khúc xạ ánh sáng Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng Hãy kể lại một vài ứng dụng của hiện tương phản xạ toàn phần Bài tập 1, 2 , 3 SGK trang 24 Nêu câu hõi và đánh giá kết quả trả lời Trả lới 5’ 5’ 10’ 5 5’’ Cấu tạo lăng kính Cấu tạo lăng kính Lăng kính là một khối trong suốt, đồng nhất, được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song. Các yếu tố của lăng kính Hai mặt phẳng giới hạn trên được gọi là mặt bên của lăng kính. Cạnh của lăng kính: Giao tuyến của hai mặt bên Đáy của lăng kính : Mặt phẳng đối diện với cạnh. Mặt phẳng tiết diện chính. : Mặt phẳng bất kì vuông góc với cạnh Trong thực tế, lăng kính là một khối lăng trụ có tiết diện là một tam giác. Góc A làm bởi hai mặt lăng kính được gọi là góc chiết quay hay góc ở đỉnh của lăng kính Đường đi của tia sáng qua lăng kính Chiếu tới mặt bên AB của lăng kính một tia sáng đơn sắc SI Tia sáng này sẽ bị khúc xạ tại I và J khi đi qua các mặt bên, và ló ra theo tia JR. Đường đi của tia sáng SIJR nằm trong mặt phẳng tiết diện chính BAC. Gọi : i : Góc tới của tia sáng đi tới lăng kính.. i’ : Góc ló của tia sáng đi qua lăng kính. D : góc lệnh của tia sáng đi qua lăng kính (Làm bởi tia tới SI và tia ló và tia ló JR ). Các công thức lăng kính Gọi ; r là góc khúc xạ tại I r’ là góc tới tại J. Định luật khúc xạ cho ta : Xét tam giác IJM, ta có góc lệch D = = (i – r) + (i’ – r’’) = i + i’ – (r + r ‘) Mà r + r’= A (Xét tam giác IKJ) è D = i + i’ - A Các công thức của lăng kính : Biến thiên của góc lệnh theo góc tới Thí nghiệm Cho một chùm tia sáng hẹp song song đi qua đỉnh của lăng kính như trên hình vẽ Phần chùm tia không đi qua lăng kính cho một vệt sáng Ko trên màn E . Phần chùm tia đi qua lăng kính, bị lệch đi một góc là D, cho trên màn E một vệt sáng K. Nhận xét Thí nghiệm cho biết, khi góc tới thay đổi thì góc lệnh cũng thay đổi và qua một giá trị cực tiểu (gọi là góc lệch cực tiểu), kí hiệu là Dm. Ta có Dm = i + i’ –A Khi tia sáng có góc lệch cực tiểu, đường đi tia sáng đối xứng qua mặt phân giác của góc ở đỉnh A Nên i’ = i = im (góc tới ứng với độ lệch cực tiểu ) Và (góc có cạnh tương ứng vuông góc) Vậy Dm = 2 i – A Hay ==> Lăng kính phản xạ toàn phần Thí nghiệm Bố trí thí nghiêm : như hình vẽ Chiếu một chùm sáng song song tới vuông góc với mặt bên AB của một lăng kính bằng thủy tinh, có chiết suất n =1,5, tiết diện chính là một tam giác vuông cân. Lăng kính được đặt trong không khí. Thí nghiệm chứng tỏ tia sáng không ló ra ở mặt BC mà bị phản xạ toàn phần tại mặt này rồi ló ra ở mặt AC Giải thích Tại mặt AB, góc tới i = 00 nên tia sáng đi thẳng vào lăng kính, tới mặt huyền tại J với góc tới là j = 450. Góc tới giới hạn trong trường hợp này là = 420 è j > . Do đó tia sáng bị phản xạ toàn phần tại J. Tia phản xạ vuông góc với mặt góc vuông AC nên ló thẳng ra ngoài không khí. Ta cũng có thể chiếu chùm tia tới song song vuộng góc với mặt huyền BC. Chùm tia này sẽ phản xạ toàn phần tại hai mặt BA và CA của góc vuông và ló ra khỏi mặt huyền BC Lưu ý đến tác dụng đảo ngược hình trong trường hợp này. Ưùng dụng Lăng kính phản xạ toàn phần có tác dụng như một gương phẳng Kính tiềm vọng Người ta dùng lăng kính phản xạ toàn phần trong các kính tiềm vọng ở các tàu ngầm để làm đổi phương truyền của tia sáng. GV : Nhắc lại một vài ý chính trong bài khúc xạ ánh sáng Cấu tạo lăng kính GV : Cho Hs xem các lăng kính và giới thiệu các yếu tố của lăng kính Vẽ lăng kính và tiết diện chính . Đường đi của tia sáng qua lăng kính Tiến hành thí nghiệm Chỉ rõ các đường đi của tia sáng khi qua lăng kính Thông báo tên gọi các góc lệch của tia sáng khi qua lăng kính Chú ý : Tiến hành thí nghiệm vơ ánh sáng đơn sắc Hướng dẫn HS tự lập công thức dựa vào định luật khúc xạ ánh sáng Cho bài tập áp dụng Lưu ý cho HS : 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 . Biến thiên của góc lệnh theo góc tới Thí nghiệm GV : Tiến hành thí nghiệm Cho một chùm tia sáng hẹp song song đi qua đỉnh của lăng kính Hãy nhận xét đường di của các chùm tia GV : Cho góc tới thay đổi Hãy nhận xét khi góc tới thay đổi thì góc lệnh có thay đổi không ? GV : Tiếp tuc cho góc tới thay đổi đến một giá trị nào đó thì D không thay đổi và đạt giá trị cực tiểu (gọi là góc lệch cực tiểu), kí hiệu là Dm. Khi tia sáng có góc lệch cực tiểu, đường đi tia sáng đối xứng qua mặt phân giác của góc ở đỉnh A Tính chất này cũng có thẻ chứng minh bằng lí thuyết. Hướng dẫn HS CM Lăng kính phản xạ toàn phần Thí nghiệm GV : Tiến hành thí nghiệm Đặt một màn ành E đối diện với mặt huyền B . các em hãy nhận xét có phát hiện gì trên màn E ? GV : Bây giờ đặt màn E đối diện với mặt bên AC các em hãy nhận xét có phát hiện gì trên màn E ?, GVkết luận ; Thí nghiệm chứng tỏ tia sáng không ló ra ở mặt BC mà bị phản xạ toàn phần tại mặt này rồi ló ra ở mặt AC Giải thích GV : Các em hãy tính các giá trị i , j và so sánh với góc tới giới hạn trong trường hợp này là GV : Sẽ xảy ra hiện tượng gì trên mặt BC . GV : Khảo sát hiện tượng khi chiếu chùm tia tới song song vuộng góc với mặt huyền BC . GV : Lưu ý đến tác dụng đảo ngược hình trong trường hợp này. Ưùng dụng GV : Lăng kính phản xạ toàn phần có tác dụng giống như dụng cụ quang học nào? GV thông báo SGK Quan sát và ghi nhớ Quan sát và ghi nhớ HS tự lực HS tự lực chứng minh Nếu các góc là nhỏ ta có thể dùng các công thức sau : Quan sát va øtrả lời Phần chùm tia không đi qua lăng kính cho một vệt sáng Ko trên màn E . Phần chùm tia đi qua lăng kính, bị lệch đi một góc là D, cho trên màn E một vệt sáng K Hs : Góc lệnh cũng thay đổi HS tự cm Tự lực CM Quan sát và nhận xét HS : Không nhận ra được vệt sáng trên màn. HS : ta thấy một vệt sáng xuất hiện trên màn E. Tự lực xây dựng biểu thức HS: i = 00 ,j = 45 0 ==> = 42 0 Vậy j < Hs : Sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần trên mặt BC ==> xuất hiện tia ló vuông gòc với AC hướng vào E Hs : Chùm tia này sẽ phản xạ toàn phần tại hai mặt BA và CA của góc vuông và ló ra khỏi mặt huyền BC (Tự Gthích) HS : Lăng kính phản xạ toàn phần có tác dụng như một gương phẳng. Ghi nhớ Yêu cầu HStrả lời câ hỏi H1 Củng cố bài giảng Dặn dò của học sinh (5’) Yêu cầu nhắc lại : Câu tạo của lăng kính Các công thức của lăng kính Ưùng dụng của lăng kính Nhấn mạnh các nội dung quan trọng . Trả lời câu hỏi và làm bài tập 1,2,3,4,5 trang 32 SGK