Giáo án Vật lý 11 - Tiết 51 - Khúc xạ ánh sáng

Tiết 51 KHÚC XẠ ÁNH SÁNG MỤC TIÊU : Hiểu được định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng Nắm được định luật khúc xạ ánh sáng về mặt định tính và định lượng Biết được các loại : chiết suất tỉ đối; chiết suất tuyệt đối Biết cách vẽ ảnh của một vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt phân cách hai môi trường Hiểu được tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng CHUẨN BỊ : * GV : Một cốc chứa nước bằng thuỷ tinh có cắm một ống hút Tranh vẽ hình 44.1 SGK Các dụng cụ tiến hành thí nghiệm minh hoạ: một tấm kín mờ phía trên có gắn một vòng tròn chia độ, một bản bán trụ bằng chất rắn trong suốt; một đèn chiếu tia lazer(tia hồng ngoại) *HS : Ôn lại về hiện tượng khúc xạ đã học ở lớp 7 III. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY : Phương pháp thực nghiệm và nêu vấn đề .. 1.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 TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC : Hoạt động 1 : Tìm hiểu hiện tượng khúc xạ ánh sáng : Hoạt động của GV : Hoạt động của HS : Nội dung Cho HS quan sát một cốc bằng thuỷ tinh chứa nước và có cắm một ống hút vào đó Hỏi : Quan sát bên ngoài thành cốc ta thấy thế nào ? GV giới thiệu đó là hiện tượng khúc xạ ánh sáng Cho HS đọc phần định nghĩa trong SGK(cần nhấn mạnh chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột) Giải thích hình 44.1 cần chú ý về : chùm tia tới(một trường 1) chùm tia khúc xạ(một trường 2) lưỡng chất phẳng mặt lưỡng chất Nêu thêm VD để minh hoạ thêm cho các điều ở trên Đáp : Ống hút không thẳng liền nhau mà bị gãy khúc ở nơi tiếp xúc giữa không khí và mặt nước Đọc phần định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng Quan sát thật kĩ hình vẽ 44.1 và nêu nhận xét Chú ý theo dõi VD để hiểu thêm vấn đề 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. *Lưỡng chất phẳng : *Mặt lưỡng chất : Hoạt động 2 : Tìm hiểu định luật khúc xạ ánh sáng : Hoạt động của GV : Hoạt động của HS : Nội dung GV bố trí thí nghiệm trên bảng. Cho HS quan sát thật kĩ và mô tả các thiết bị Lập bảng 44.1 như trong SGK lên bảng Chiếu tia sáng tới SI với một góc cho trứơc i = 200. Sau đó xác định tia sáng ló IR và đọc số chỉ của góc khúc xạ r Có thể vẽ hình minh hoạ trên bảng. Chú ý chỉ rõ thế nào là mặt phẳng tới; mặt phẳng khúc xạ cũng như góc tới và góc khúc xạ(có thể nói thêm về môi trường tới và môi trường khúc xạ) Tiếp theo cho một HS lên chiếu tia sáng tới với i = 300 và gọi 1 HS khác đọc số chỉ của góc khúc xạ tương ứng Tương tự cho các giá trị i = 500 và i = 700 để thu được các giá trị của góc khúc xạ tương ứng Tóm tắt các giá trị thu được lên bảng Hỏi : Mối liên quan giữa góc tới và góc khúc xạ như thế nào? GV lần lượt lập tỉ số : Hỏi : Nhận xét từng kết quả tương ứng Hỏi : Vị trí của tia khúc xạ ? Hỏi : So sánh vị trí của các tia sáng tới và tia sáng khúc xạ ? Cho HS đọc định luật khúc xạ trong SGK Cần nhấn mạnh ý nghĩa của giá trị n n > 1 : môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới n < 1 : môi trường khúc xạ chiết quang kém môi trường tới Nên đề cập luôn đến vị trí tương ứng của các tia sau khí có khúc xạ Lên bảng mô tả các thiết bị được bố trí trong thí nghiệm Quan sát bảng 44.1 trong SGK Quan sát thí nghiệm của GV trên bảng(chú ý về giá trị tương ứng của i và r Biết cách xác định các yếu tố như mặt phẳng tới; mặt phẳng khúc xạ cũng như góc tới và góc khúc xạ Chiếu tia tới dưới góc 300 Xác định được giá trị của r Thao tác tương tự cho các giá trị còn lại trong SGK Chú ý bảng kết quả thu được sau khi tiến hành xong thí nghiệm Đáp : Tỉ lệ thuận với nhau Đáp : Tăng dần Đáp : Nằm trong mặt phẳng tới Đáp :Nằm ở 2 bên pháp tuyến tại điểm tới HS có thể hiểu nôm na chiết quang hơn nghĩa là bị “gãy khúc” nhiều hơn tức là góc lệch so với phương thẳng đứng lớn hơn HS phải hiểu và vận dụng vào hình vẽ các trường hợp chiết quang hơn chiết quang kém 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 . Hoạt động 3 : Tìm hiểu chiết suất của môi trường : Hoạt động của GV : Hoạt động của HS Nội dung Cho HS nhắc lại công thức của định luật khúc xạ. Giới thiệu n gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1. Cần phân tích thật kĩ để HS phân biệt được môi trường 1 là môi trường chứa tia sáng tới và môi trường 2 là mội trường chứa tia khúc xạ.Đưa ra định nghĩa chiết suất tỉ đối Có thể biểu diễn theo công thức : n1sini = n2sinr ®= Hỏi : Các chiết suất liên hệ như thế nào đối với tốc độ ? Đưa ra định nghĩa của chiết suất tuyệt đối Phân tích VD trong SGK Nêu nhận xét : Chiết suất tuyệt đối của mọi chất đều lớn hơn 1. Khi nói đến chiết suất thì đó chính là chiết suất tuyệt đối Hướng dẫn trả lời C1 Sau đó cho HS theo dõi bảng chiết suất tuyệt đối của một số chất trong SGK Đáp : Tỉ lệ nghịch Hiểu được tính đúng đắn của công thức thể hiện mối liên hệ tỉ lệ nghịch đó 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 C 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 : Hoạt động 4 : Tìm hiểu ảnh của một vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt phân cách hai môi trường Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung Vẽ hình minh hoạ như SGK kên bảng và phân tích để cho HS thấy được vì sao “ta sẽ có cảm giác là đáy cốc như được nâng lên cao hơn so với bình thường” Hướng dẫn HS trả lời C2 Hướng dẫn HS cách xác định và vẽ đường đi của tia sáng qua lưỡng chất phẳng Vẽ h.44.5 lên bảng. Lưu ý HS: chỉ xét trường hợp nhìn theo phương gần như vuông góc với mặt nước). Chú ý vẽ hình: OA vuông góc vói mặt nước, và B rất gần A. Chú ý để hiểu được vấn đề và tìm thêm VD trong thực tế có liên quan đến hiện tượng khúc xạ trong cuộc sống Hiểu được C2 và có kinh nghiệm trong việc bắt cá Ảnh 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 Hoạt động 5 : Tìm hiểu tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng : Hoạt động của GV : Hoạt động của HS Nội dung Vẽ hình minh hoạ như SGK kên bảng và phân tích để cho HS thấy được vì sao có tính thuận nghịch trong sự truyền của ánh sáng Hiểu được vấn đề như trình bày trong SGK 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. Hoạt động 6 : Củng cố : Hoạt động của HS : Hoạt động của GV : *Chú ý lắng nghe và khắc sâu thêm kiến thức, vận dụng trả lời các câu hỏi trong SGK *Về nhà làm các bài tập trong SBT Nhắc lại về : *Hiện tượng khúc xạ *Định luật khúc xạ *Chiết suất tỉ đối; chiết suất tuyệt đối Hướng dẫn HS làm các bài tập tromg SGK Yêu cầu HS về nhà làm thêm các bài tập trong SBT