Giáo án Vật lý 12 - Chương V: Sóng ánh sáng - Lê Đình Bửu

Chương V. SÓNG ÁNH SÁNG Nội dung của chương đề cập đến các hiện tượng quang học: Hiện tượng nhiễu xạ, sự giao thoa ánh sáng, các loại quang phổ và các bức xạ không trông thấy: Tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X. Thuyết điện từ ánh sáng và cách xác định bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa. Tiết 62 TÁN SẮC ÁNH SÁNG. A. MỤC TIÊU BÀI DẠY: 1. Kiến thức: Học sinh mô tả và giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng; Nắm được khái niệm về ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc. Nắm được chiết suất của một chất trong suốt đối với các bức xạ đơn sắc khác nhau là khác nhau và tăng dần từ đỏ đến tím. 2. Kĩ năng: Học sinh vận dụng kiến thức về chiết suất để thiết lập các biểu thức trong hiện tượng tán sắc ánh sáng, giải một số bài tập cơ bản liên quan đến hiện tượng tán sắc ánh sáng. 3. Giáo dục thái độ: B. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH: 1. Giáo viên: Thí nghiệm về hiện tượng tán sắc ánh sáng, 2. Học sinh: Ôn tập lại các kiến thức về lăng kính đã học ở phần quang hình học lớp 11. C. CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC: Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên đưa ra hệ thống câu hỏi nhằm kiểm tra kiến thức cũ của học sinh: 1. Nêu khái niệm về chiết suất của lăng kính. 2. Đặc điểm của tia sáng đơn sắc qua lăng kính có chiết suất n > 1; 3.Viết biểu thức tính góc lệch của tia sáng qua lăng kính, và trong trường hợp có góc chiết quang A nhỏ; *Giáo viên nhận xét và bổ sung. *Giáo viên đặt vấn đề, giới thiệu nội dung bài học. *Học sinh tái hiện lại kiến thức đã học để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; +Chiết suất của lăng kính là chiết suất tỉ đổi giữa chất làm lăng kính và môi trường đặt lăng kính. +Nếu tia sáng đơn sắc qua lăng kính có chiết suất n>1 thì tia ló bị lệch về phía đáy hơn so với tia tới. *Học sinh chú ý lắng nghe giáo viên đặt vấn đề, tiếp thu và nhận thức vấn đề cần nghiên cứu. Hoạt động 2: Tìm hiểu thí nghiệm của Newton về hiện tượng tán sắc ánh sáng. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên mô tả hiện tượng xuất hiện cầu vồng vào những ngày hè sau cơn mưa - Khẳng định đó là kết quả của hiện tượng tán sắc ánh sáng. Để nghiên cứu hiện tượng, chúng ta tiến hành thí nghiệm như sau: *Giáo viên thực hiện thí nghiệm về hiện tượng tán sắc ánh sáng được tạo ra bằng bóng đèn dây tóc. +Cho ánh sáng trắng đi qua khe F đến màn M song song với khe F. Yêu cầu học sinh nhận xét về màu quan sát được? +Đặt lăng kính P sau khe F và màn M, chú ý cho cạnh khúc xạ của lăng kính P song song với khe F. Yêu cầu học sinh nhận xét về kết quả thu được. *Giáo viên nhấn mạnh: Hiện tượng ánh sáng bị phân thành các dải màu riêng biệt được gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng. *Vậy hiện tượng tán sắc ánh sáng là gì? *Giáo viên thống báo khái niệm về quang phổ ánh sáng trắng: Là dải màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. *Học sinh tiếp nhận kiến thức. *Học sinh quan sát giáo viên tiến hành thí nghiệm và nhận xét kết quả theo yêu cầu của giáo viên. *Học sinh nhận xét: Ánh sáng sau màn M là ánh sáng trắng. *Học sinh quan sát giáo viên tiến hành thí nghiệm và nhận xét kết quả: Sau màn M gồm hệ thống các dãy màu giống cầu vồng: Đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím. *Học sinh nhận xét được: tia đỏ bị lệch ít nhấn, còn tia tím bị lệch nhiều nhất. *Ranh giới giữa các màu không rõ rệt mà có sự chuyển tiếp. *Học sinh ghi nhận định nghĩa về hiện tượng tán săc ánh sáng. *Học sinh ghi nhận khái niệm về quang phổ ánh sáng trắng. Hoạt động 3: Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Newton: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên đặt câu hỏi: Liệu lăng kính có làm đổi màu ánh sáng hay không? *Giáo viên tiến hành thí nghiệm 2. *Giáo viên trình tự mô tả thí nghiệm. +Khi khe F’ để lọt một màu (Màu thiếu khi quan sát ở màn M). +Quan sát ánh sáng lọt khi qua khe F’ đến lăng kính P’ rồi đến màn M’. *Giáo viên yêu cầu học sinh quan sát và rút ra kết luận. *Giáo viên nhấn mạnh: Chùm ánh sáng bị lệch qua lăng kính không bị đổi màu (không bị tán sắc). *Giáo viên hình thành định nghĩa ánh sáng đơn sắc. *Giáo viên đặt vấn đề: Nếu khe F’ đặt ở vị trí cho màu khác lọt qua thì ở màn quan sát thấy các màu như thế nào? *Giáo viên nhấn mạnh: Tổng hợp các ánh sáng đơn sắc thành ánh sáng trắng. *Giáo viên tiến hành thí nghiệm kiểm chứng như ở sách giáo khoa. *Học sinh thảo luận theo nhóm để trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên. Lăng kính P làm đổi màu ánh sáng hay phân tích ánh sáng trắng thành các màu khác nhau. *Học sinh quan sát thí nghiệm và rút ra nhận xét. +Ánh sáng qua lăng kính P’ bị lệch về phía đáy và có màu như màu đã thiếu trên màn M lọt qua khe F’, tức là tia sáng bị lệch và không đổi màu. *Học sinh ghi nhận: Lăng kính không làm đổi màu ánh sáng truyền qua nó. *Học sinh làm việc theo nhóm để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên: bảy màu cầu vồng trên màn M đều được tách từ ánh sáng trắng đều là ánh sáng đơn sắc. *Học sinh ghi nhận định nghĩa ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính. *Học sinh ghi nhận: Ánh sáng trắng là tổng hợp của bảy màu đơn sắc khác nhau. *Học sinh quan sát giáo viên tiến hành thí nghiệm kiểm chứng và khẳng định vấn đề. Hoạt động 4: Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Nguyên nhân nào làm tán sắc ánh sáng? *Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, dựa trên những lập luận của giáo viên để tìm nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng. *Giáo viên định hướng: +Ánh sáng Mặt Trời có phải là ánh sáng đơn sắc hay không? + Viết biểu thức tính góc lệch của các tia sáng. So sánh góc lệch các tia sáng? *Giáo viên dẫn dắt học sinh rút ra kết luận vấn đề. Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm sáng phức tạp thành các chùm đơn sắc khác nhau. *Giáo viên yêu cầu học sinh về nhà đọc thêm nội dung bài đọc thêm ở sách giáo khoa. *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm câu trả lời theo yêu cầu của giáo viên. *Ánh sáng Mặt Trời là tổng hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc. *Các tia sáng lệch khác nhau => chiết suất của lăng kính đối với các tia sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức về hiện tượng tán sắc ánh sáng: Là sự phân chia một chùm sáng phức tạp thành nhiều chùm sáng đơn sắc khác nhau. Hoạt động 5: Tìm hiểu các ứng dụng của hiện tượng tán sắc ánh sáng : HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên trình tự phân tích và dẫn dắt học sinh nắm các ứng dụng của hiện tượng tán sắc ánh sáng. *Giáo viên vận dụng kiến thức để giải thích hiện tượng cầu vồng; *Giáo viên nêu vai trò của lăng kính P trong máy quang phổ lăng kính. *Giáo viên phân tích, diễn giảng hiện tượng tán sắc sai của thấu kính. *Học sinh nắm được hiện tượng bảy sắc cầu vồng chính là sự tán sắc của ánh sáng Mặt Trời qua các hạt mưa; *Học sinh nắm được vai trò của lăng kính trong máy quang phổ. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức. Hoạt động 6: Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh tóm tắt lại các kiến thức cơ bản của bài học. *Giáo viên yêu cầu học sinh nắm vững khái niệm về tán sắc, ánh sáng đơn sắc và ánh sáng trắng. *Học sinh làm việc cá nhân theo yêu cầu giáo viên; *Học sinh tiếp thu và ghi nhận nhiệm vụ học tập tiếp theo. Tiết 63 BÀI TẬP VỀ TÁN SẮC ÁNH SÁNG A. MỤC TIÊU BÀI DẠY: 1. Kiến thức: Củng cố lại các kiến thức về tán sắc ánh sáng, sự phụ thuộc chiết suất của môi trường trong suốt vào màu sắc ánh sáng, các công thức của lăng kính. 2. Kĩ năng: vận dụng các kiến thức về lăng kính, chiết suất môi trường và màu sắc ánh sáng, công thức lăng kính để giải các bài tập định tính và định lượng liên quan; 3. Giáo dục thái độ: B. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH: 1. Giáo viên: Một số bài tập có chọn lọc và phương pháp giải. 2. Học sinh: Ôn lại các công thức về lăng kính đã học lớp 11 và kiến thức về tán sắc ánh sáng theo yêu cầu của giáo viên. C. CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC: Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề:Hoạt động 5: : HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Viết các công thức của lăng kính, điều kiện để góc lệch của tia ló so với tia tới đạt giá trị cực tiểu; * Trình bày sơ lược về hiện tượng tán sắc ánh sáng, thế nào là ánh sáng trắng, ánh sáng đơn sắc? *Giáo viên đặt vấn đề, nêu mục tiêu bài học. *Học sinh làm việc cá nhân, tái hiện lại kiến thức một cách có hệ thống để trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh tiếp thu và nhận thức vấn đề cần nghiên cứu của tiết học. Hoạt động 2: Giải một số bài tập trắc nghiệm. HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên phát phiếu học tập cho học sinh; *Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, phân tích và tìm đáp án đúng. *Giáo viên yêu cầu đại diện các nhóm lên trình bày kết quả; *Giáo viên nhận xét và bổ sung. *Đại diện các nhóm lên nhận phiếu học tập theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm đáp án đúng; * Đại diện các nhóm lên trình bày kết quả. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1: Caâu 1. Phaùt bieåu naøo sau ñaây laø khoâng ñuùng? A. AÙnh saùng traéng laø taäp hôïp cuûa voâ soá caùc aùnh saùng ñôn saéc coù maøu bieán thieân ñoåi lieân tuïc töø ñoû ñeán tím. B. Chieát suaát cuûa chaát laøm laêng kính ñoái vôùi caùc aùnh saùng ñôn saéc laø khaùc nhau. C. AÙnh saùng ñôn saéc khoâng bò taùn saéc khi ñi qua laêng kính. D. Khi chieáu moät chuøm aùnh saùng maët trôøi ñi qua moät caëp hai moâi tröôøng ttrong suoát thì tia tím bò leäch veà phía maët phaân caùch hai moâi tröôøng nhieàu hôn tia ñoû. Caâu 2. Phaùt bieåu naøo sau ñaây laø ñuùng? A. Moät chuøm aùnh saùng maët trôøi coù daïng moät daûi saùng moûng, heïp roïi xuoáng maët nöôùc trong moät beå nöôùc taïo neân ôû ñaùy beå moät veát saùng coù maøu traèng duø chieáu xieân hay chieáu vuoâng goùc. B. Moät chuøm aùnh saùng maët trôøi coù daïng moät daûi saùng moûng, heïp roïi xuoáng maët nöôùc trong moät beå nöôùc taïo neân ôû ñaùy beå moät veát saùng coù nhieàu maøu duø chieáu xieân hay chieáu vuoâng goùc. C. Moät chuøm aùnh saùng maët trôøi coù daïng moät daûi saùng moûng, heïp roïi xuoáng maët nöôùc trong moät beå nöôùc taïo neân ôû ñaùy beå moät veát saùng coù nhieàu maøu khi chieáu vuoâng goùc D. Moät chuøm aùnh saùng maët trôøi coù daïng moät daûi saùng moûng, heïp roïi xuoáng maët nöôùc trong moät beå nöôùc taïo neân ôû ñaùy beå moät veát saùng coù nhieàu maøu khi chieáu vuoâng goùc vaø coù maøu traéng chieáu xieân. Caâu 3. Phaùt bieåu naøo sau ñaây laø khoâng ñuùng? Cho caùc chuøm aùnh saùng sau: traéng, ñoû, vaøng, tím. A. AÙnh saùng traéng bò taùn saéc khi ñi qua laêng kính. B. Chieáu9 aùnh saùng traéng vaøo maùy vaøo maùy quang phoå seõ thu ñöôïc quang phoå lieân tuïc. C. Moãi chuøm aùnh saùng treân ñeàu coù moät böôùc soùng xaùc ñònh. D. AÙnh saùngti1m bò leäch veà phía ñaùy laêng kính nhieàu nhaát neân chieát suaát cuûa laêng kính ñoái vôùi noù lôùn nhaát. Caâu 4. Trong moät thí nghieäm ngöôøi ta chieáu moät chuøm aùnh saùng ñôn saéc song song heïp vaøo caïnh cuûa moät laêng kính coù goùc chieát quang. Ñaët moät maøn aûnh E song song vaø caùch maët phaúng phaân giaùc cuûa goùc chieát quang 1 m. Treân maøn E ta thu ñöôïc hai veát saùng. Söû duïng aùnh saùng vaøng, chieát suaát cuûa laêng kính laø 1,65 thì goùc leäch cuûa tia saùng laø A. 4,0o B. 5,2o C. 6,3o D. 7,8o Caâu 5: Chieáu tia saùng heïp goàm 4 thaønh phaàn ñôn saéc (ñoû, vaøng, luïc , tím) vuoâng goùc vôùi maët beân AB cuûa laêng kính ABC , thaáy tia loù maøu luïc naèm saùt maët beân AC cuûa laêng kính thì t ia loù ra khoûi maët beân AC cuûa laêng kính laø caùc tia sau : A. vaøng, luïc , tím. B. ñoû, vaøng, luïc vaø tím C. luïc, vaøng, ñoû D. ñoû, luïc vaø tím. Caâu 6: Chieáu tia saùng heïp goàm 4 thaønh phaàn ñôn saéc (ñoû, vaøng, luïc , tím) vuoâng goùc vôùi maët beân AB cuûa laêng kính ABC , thaáy tia loù maøu luïc naèm saùt maët beân AC cuûa laêng kính thìTia maøu naøo coù phaûn xaï toaøn phaàn ôû maët beân AC. A. Ñoû, vaøng B. Luïc, tím C. Vaøng , luïc, tím. D. Tím Câu 7: ChiÕu ®ång thêi hai tia s¸ng ®¬n s¾c ®á vµ tÝm song song víi trôc chÝnh cña mét thÊu kÝnh, th× tû sè kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm héi tô trªn trôc chÝnh cña thÊu kÝnh ®èi víi thÊu kÝnh lµ(cho biÕt chiÕt suÊt cña thuû tinh lµm thÊu kÝnh ®èi víi ¸nh s¸ng ®á lµ 1,6 vµ ®èi víi ¸nh s¸ng tÝm lµ 1,63): A. 1,05 B. 1,0 C. 2,1 D. kh«ng x¸c ®Þnh. Câu 8: Một thấu kính thuỷ tinh, hai mặt lồi có cùng bán kính R, tiêu cự 10 cm và chiết suất nv=1,5 đối với ánh sáng vàng. Xác định bán kính R của thấu kính. R = 10 cm. B. R = 20 cm. C. R = 40 cm. D. R = 60 Hoạt động 3: Giải một số bài tập định lượng: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo v iên gọi học sinh đọc đề bài tập 6/sgk; *Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, tìm phương pháp giải theo yêu cầu của bài toán; *Giáo viên định hướng: +Công thức tính góc lệch của tia ló so với tia tới trong trường hợp góc chiết quang bé; +Lập luận để tìm góc lệch của hai tia DD. *Giáo viên yêu cầu học sinh đọc đề bài tập 7 sách giáo khoa; *Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, tìm kết quả theo yêu cầu của bài toán; *Giáo viên yêu cầu đại diện các nhóm lên trình bày kết quả; *Giáo viên bổ sung, hoàn thiện bài giải. *Học sinh đọc đề theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh thảo luận theo nhóm, tìm phương pháp giải bài toán theo trình tự dẫn dắt của giáo viên; *Đại diện các nhóm lên trình bày kết quả thảo luận; *Học sinh đọc đề theo yêu cầu của giáo viên ; *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm phương pháp giải bài toán heo yêu cầu của giáo viên; *Đại diện các nhóm lên trình bày kết quả. *Học sinh nhận xét, bổ sung. Hoạt động 4: Củng cố bài học và định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên khắc sâu phương pháp giải các bài tập về tán sắc ánh sáng; *Khắc sâu các kiến thức về chiết suất của môi trường trong suốt và màu sắc ánh sáng. *Giáo viên yêu cầu học sinh xem lại kiến thức bài giao thoa sóng cơ, công thức xác định hiệu đường đi, vị trí có biên độ dao động cực đại và cực tiểu để chuẩn bị cho tiết học sau. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức, phương pháp do giáo viên cung cấp; *học sinh tiếp thu và ghi nhận nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của giáo viên; Tiết 64 GIAO THOA ÁNH SÁNG A. MỤC TIÊU BÀI DẠY: 1. Kiến thức: Học sinh nắm và giải thích được hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng, nắm được hiện tượng giao thoa và điều kiện để có hiện tượng giao thoa; Thông qua bài học, khẳng định tính chất sóng của ánh sáng. 2. Kĩ năng: Vận dụng được các công thức về giao thoa ánh sáng để giải một số bài tập cơ bản. 3. Giáo dục thái độ: B. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH: 1. Giáo viên: Thí nghiệm Young về hiện tượng giao thoa ánh sáng. Sơ đồ giao thoa của lưỡng lăng kính Fresnel, lưỡng thấu kính Bilet, Gương Loye 2. Học sinh: Ôn tập về hiện tượng tán sắc ánh sáng, và hiện tượng giao thoa sóng cơ học, thế nào là hai nguồn sóng kết hợp. C. CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC: Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, điều kiện xuất phát - Đề xuất vấn đề: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Nêu định nghĩa về hiện tượng tán sắc ánh sáng,? Giải thích nguyên nhân tán sắc ánh sáng? *Nêu định nghĩa ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc? *Thế nào là hai nguồn sóng kết hợp và điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa sóng cơ học. *Giáo viên nhận xét, bổ sung và cho điểm. *Giáo viên nêu mục tiêu bài học. *Học sinh làm việc cá nhân, tái hiện lại kiến thức một cách có hệ thống để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh nhận xét, bổ sung; *Học sinh lắng nghe giáo viên đặt vấn đề, nắm bắt nội dung, nhận thức vấn đề và hình thành ý tưởng nghiên cứu. Hoạt động 2: Tìm hiểu hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên tiến hành thí nghiệm, yêu cầu học sinh quan sát và nhận xét kết quả thí nghiệm. *Có nhận xét gì về đường truyền của tia sáng qua lỗ tròn O. *Giáo viên nhấn mạnh: Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. *Vậy làm thế nào để giải thích hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng? *Giáo viên tái hiện lại kiến thức về hiện tượng nhiễu xạ sóng cơ để dẫn dắt học sinh thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng. *Giáo viên nhấn mạnh: Nếu ta thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng thì mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng xác định. *Giáo viên yêu cầu học sinh dựa vào tính chất sóng ánh sáng, thảo luận theo nhóm và giải thích hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. *Giáo viên định hướng: +Giáo viên nêu nguyên lí Huyghen – Fresnel; +Lỗ nhỏ đóng vai trò như một nguồn phát sóng; +Mỗi chùm đơn sắc có một bước sóng xác định. +Mối quan hệ giữa bước sóng, tần số và môi trường có chiết suất n. *Học sinh quan sát giáo viên tiến hành thí nghiệm, nhận xét kết quả thu được: Khi tia sáng qua lỗ tròn O thì định luật về truyền sáng của ánh sáng bị vi phạm (tia sáng bị lệch); *Học sinh ghi nhận kiến thức; *Học sinh thảo luận theo nhóm, rút ra định nghĩa về hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. *Học sinh tái hiện lại kiến thức về sóng cơ về hiện tượng nhiễu xạ sóng để trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; *Học sinh tiếp nhận thông tin; *Học sinh tiếp thu và ghi nhớ kiến thức. +Trong chân không, quan hệ bước sóng và tần số có biểu thức: lo = +Trong môi trường có chiết suất n: l = *Học sinh thảo luận theo nhóm, rút ra kết luận: Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng ánh sáng khi đi qua lỗ nhỏ. Hoạt động 3: Nghiên cứu hiện tượng giao thoa ánh sáng: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên đặt vấn đề: Trong hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng, ta thừa nhận rằng ánh sáng có tính chất sóng. Vậy trong sóng ánh sáng có xảy ra hiện tượng giao thoa - hiện tượng đặc trưng cơ bản của sóng hay không? *Giáo viên giới thiệu thí nghiệm; *Giáo viên giới thiệu vai trò từng bộ phận. +Đèn Đ tạo ra nguồn sáng; +Kính lọc K tạo ra nguồn sáng đơn sắc; +Hai khe F1 và F2 tạo ra hai nguồn kết hợp; +Màn M dùng để hứng ảnh. *Giáo viên tiến hành thí nghiệm Young về hiện tượng giao thoa ánh sáng, yêu cầu học sinh quan sát và nhận xét kết quả; *Vậy ta có thể bỏ màn M được không? *Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên. *Làm thế nào để giải thích hiện tượng giao thoa sóng ánh sáng như kết quả thí nghiệm trên? *Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và tìm câu trả lời. *Giáo viên định hướng: +Nhận xét về hai nguồn F1 và F2? +Dựa vào tính chất sóng ánh sáng để giải thích sự tạo thành vạch sáng, vạch tối xen kẽ lẫn nhau? +Nếu ta bỏ kính lọc K thì kết quả trên màn M như thế nào? *Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm để trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên. *Giáo viên tiến hành thí nghiệm bằng cách lấy bỏ kính lọc K. => Kiểm chứng kết quả của dự đoán. *Học sinh yêu cầu học sinh rút ra kết luận: Khẳng định ánh sáng có tính chất sóng. *Học sinh chú ý lắng nghe giáo viên đặt vấn đề, thảo luận theo nhóm để trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên. *Câu trả lời đúng: Có. Vì hiện tượng giao thoa là tính chất cơ bản của sóng. Quá trình nào xảy ra hiện tượng giao thoa thì quá trình đó có tính chất sóng. *Học sinh nghe giáo viên giới thiệu để nắm bắt thí nghiệm và vai trò của từng thiết bị trong thí nghiệm. *Học sinh quan sát giáo viên tiến hành thí nghiệm và nhận xét kết quả: Sau màn M xuất hiện những vân sáng xen kẽ những vân tối. *Học sinh làm việc theo nhóm, trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên. *Câu trả lời đúng: Có. Vì màn chỉ làm nhiệm vụ hứng ảnh (hệ vân giao thoa) vì vậy ta có thể bỏ màn M đi, và dùng mắt nhìn vào hai khe F1, F2 để quan sát ảnh. *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận để tìm cách giải thích kết quả thí nghiệm. + Để giải thích hiện tượng giao thoa ánh sáng, ta phải thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng. +Hai nguồn sóng F2 và F2 cùng tần số với nguồn sáng F, khoảng cách F2F2 không đổi theo thời gian nên độ lệch pha cũng không đổi theo thời gian. Vậy hai nguồn sóng F2 và F2 thỏa mãn hai nguồn sóng kết hợp => xảy ra hiện tượng giao thoa sóng. +Vị trí vân sáng là nơi gặp nhau của hai sóng cùng pha, chúng tăng cường lẫn nhau; Vị trí vân tối là nơi gặp nhau của hai sóng ngược pha, chúng triệt tiêu lẫn nhau. *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận để tìm câu trả lời theo yêu cầu của giáo viên. *Câu trả lời đúng: Nếu ta bỏ kính lọc K thì trên màn sẽ xuất hiện một vân sáng trắng ở giữa. hai bên là các dải màu cầu vồng. *Học sinh thảo luận theo nhóm và rút ra kết luận Hiện tượng giao thoa ánh sáng là một bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng. Hoạt động 4: Xây dựng biểu thức tìm vị trí vân sáng, vân tối: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại các công thức xác định vị trí có biên độ dao động cực đại và cực tiểu trong hiện tượng giao thoa sóng cơ – giao thoa sóng nước; *Giáo viên dẫn dắt học sinh tái hiện lại kiến thức của về hiệu đường đi hai sóng. +Những điểm nào trên bề mặt có dao động cực đại? +Những điểm nào trên bề mặt dao động cực tiểu. *Giáo viên dẫn dắt học sinh xây dựng biểu thức tính hiệu quang lộ (quang trình); *Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận theo nhóm, chứng minh d2 - d1 = ; *Giáo viên yêu cầu học sinh thảo luận để xác định công thức xác định vị trí có vân sáng. *Giáo viên trình tự dẫn dắt học sinh nắm được vị trí các vân, bậc, thứ các vân, vân trung tâm. *Giáo viên nhấn mạnh: Vị trí các vân hai bên vân sáng trung tâm. Vân sáng và vân tối xen kẽ cách đều nhau. *Học sinh tái hiện lại kiến thức một cách có hệ thống để trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên; +Vị trí có vân cực đại: d2 – d1 = kl; +Vị trí có vân cực tiểu: d2 – d1 = (k+)l; *Học sinh làm việc theo nhóm, chứng minh biểu thức tính hiệu quang lộ; *Học sinh thảo luận theo nhóm, liên hệ với sóng ánh sáng để tìm vị trí cho vân sáng, vân tối: +Vị trí có vân sáng: xs = k; +Vị trí có vân tối: xt = (k + ) *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức. Hoạt động 5: Xác định khoảng vân: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Giáo viên giới thiệu khái niệm khoảng vân:Khoảng vân i là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối kề nhau. +Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, xác định độ rộng của khoảng vân; +Giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, rút ra biểu thức xác định vị trí của vân sáng, vân tối theo khoảng vân; *Dựa vào biểu thức tính khoảng vân, giáo viên yêu cầu học sinh làm việc theo nhóm, trả lời các câu hỏi sau: +Với một ánh sáng đã cho, độ rộng khoảng vân phụ thuộc vào yếu tố nào? +Nếu khoảng cách giữa hai khe xác định thì khoảng vân phụ thuộc vào yếu tố nào? *Từ công thức tính khoảng vân i, nếu ta xác định chính xác khoảng vân i, khoảng cách giữa hai khe a và, đo chính xác khoảng cách giữa hai. Viết biểu thức tính bước sóng l? *Giáo viên nhấn mạnh: Đây chính là phương pháp đo bước sóng ánh sáng bằng thực nghiệm. *Học sinh tiếp thu và ghi nhận khái niệm về khoảng vân trong hiện tượng giao thoa ánh sáng: i = xk + 1 – xk = *Học sinh rút ra biểu thức xác định vị trí vân sáng và vân tối theo khoảng vân: xs = ki; xt = (k + )i *Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận để trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên. Câu trả lời đúng: + phụ thuộc vào a,D; +Phụ thuộc vào l,D; +Học sinh làm việc theo nhóm, rút ra biểu thức tính bước sóng: l = . *Học sinh tiếp thu và ghi nhận kiến thức. Hoạt động 6: Tìm hiểu sự phụ thuộc chiết suất của môi trường vào bước sóng ánh sáng: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH *Khi chiếu ánh sáng đi vào môi trường thì tần số hay bước sóng có thay đổi không? *Giáo viên nhấn mạnh: Chính sự thay đổi của chiết suất môi trường vào bước sóng ánh sáng gây nên hiện tượng tán sắc ánh sáng; *Giáo viên thông báo kết quả thực nghiệm: Với một môi trường nhất định, chiết suất đối với ánh sáng càng dài thì có giá trị càng nhỏ hơn đối với ánh sáng có bước sóng càng nhỏ. Giáo viên giới thiệu đường cong tán sắc, yêu cầu học sinh quan sát và nhận xét kết quả có phù hợp với thực nghiệm hay không? *Bước sóng thay đổi khi đi vào môi trường của một chất trong suốt và chiết suất thay đổi theo bước sóng. *Học sinh thảo luận theo nhóm và trả lời câu hỏi theo yêu cầu của giáo viên. Câu trả lời đúng: Chiết suất một chất trong suốt phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng. *Học sinh thảo luận theo nhóm và rút ra kết luận: Đường cong tán sắc là một đường gần đúng dạng Hypebol: n = A + Hoạt động 6: Củng cố bài