Giáo án Vật lý lớp 9 - Bài 40: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

CHƯƠNG III : QUANG HỌC I-Mục tiêu : * Kiến thức : Mô tả được hiện tượng khúc xạ ánh sáng trong trường hợp ánh sáng truyền từ không khí vào trong nước và ngược lại. Chỉ ra được tia khúc xạ và tia phản xạ, góc khúc xạ và góc phản xạ. Nhận biết được TKHT, TKPK. Mô tả được đường truyền của các tia sáng đặc biệt qua TKHT, TKPK. Nêu được đặc điểm về ảnh của một vật tạo bởi TKHT, TKPK. Nêu được máy ảnh dùng phim có các bộ phận chính là vật kính, buồng tối và chỗ đặt phim. Nêu được mắc có các bộ phận chính là thủy tinh thể và màng lưới. Nêu được sự tương tự giữa cấu tạo của mắt và máy ảnh. Nêu được mắt phải điều tiết khi muốn nhìn rõ vật ở các vị trí xa gần khác nhau. Nêu được dặt điểm của mắt cận, mắt lão và cách sửa. Nêu được kính lúp là TKHT có tiêu cự ngắn và được dùng để quan sát các vật nhỏ. Nêu được số ghi trên kính lúp là số bội giác của kính lúp và khi dùng kính lúp có số bội giác càng lớn thì quan sát thấy ảnh càng lớn. Kể tên được một vàu nguồn phát ra ánh sáng trắng thông thường, nguồn phát ánh sáng màu và nêu được tác dụng của tấm lọc ánh sáng màu. Nêu được chùm sáng trắng có chứa nhiều chùm ánh sáng màu khác nhau và mô tả được cách phân tích ánh sáng trắng thành các ánh sáng màu. Nhận biết được rằng khi có nhiều ánh sáng màu được chiếu vào cùng một chỗ trên màn ảnh trắng hoặc đồng thời đi vào mắt thì chúng được trộn với nhau và cho một màu khác hẳn, có thể trộn một số ánh sáng màu thích hợp với nhau để thu được ánh sáng trắng. Nhận biết được rằng vật tán xạ mạnh ánh sáng màu nào thì có màu đó và tán xạ kém các ánh sáng màu khác. Vật màu trắng có khả năng tán xạ mạnh tất cả các ánh sáng màu, vật màu đen không có khả năng tán xạ bất kì ánh sáng màu nào. Nêu được ví dụ thực tế về tác dụng nhiệt, sinh học và quang điện của ánh sáng và chỉ ra được sự biến đổi năng lượng đối với mỗi tác dụng này. * Kĩ năng : Xác định được TK là TKHT hay TKPK qua việc quan sát trực tiếp các TK này và quan sát ảnh của một vật tạo bởi TK đó. Vẽ được đường truyền của các tia sáng đặc biệt qua TKHT, TKPK. Dựng được ảnh của một vật tạo bởi TKHT, TKPK bằng cách sử dụng các tia đặc biệt. Xác định được tiêu cự của TKHT bằng thí nghiệm. Giải thích được một số hiện tượng bằng cách nêu được nguyên nhân là do có sự phân tích ánh sáng, lọc màu, trộn màu hoặc do màu sắc các vật. Xác định được ánh sáng màu, chẳng hạn bằng đĩa CD, có phải là màu đơn sắc hay không. Tiến hành được thí nghiệm để so sánh tác dụng nhiệt của ánh sáng lên 1 vật có màu trắng và lên 1 vật có màu đen. II-Nội dung : 1. Nội dung bài : Chương III : QUANG HỌC. Bài 40 : Hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Bài 41 : Quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ. Bài 42 : Thấu kính hội tụ. Bài 43 : Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ. Bài 44 : Thấu kính phân kì. Bài 45 : Ảnh của một vật tạo bởi TKPK. Bài 46 : Thực hành : Đo tiêu cự của TKHT. Bài 47 : Sự tạo ảnh trên phim trong máy ảnh. Bài 48 : Mắt. Bài 49 : Mắt cận mắt lão. Bài 50 : Kính lúp. Bài 51 : Bài tập quang hình học. Bài 52 : Ánh sáng trắng và ánh sáng màu. Bài 53 : Sự phân tích ánh sáng trắng. Bài 54 : Sự trộn các ánh sáng màu. Bài 55 : Sự trộn các vật dưới ánh sáng trắng và ánh sáng màu. Bài 56 : Các tác dụng của ánh sáng. Bài 57 : Thực hành nhận biết ánh sáng đơn sắc và ánh sáng không đơn sắc bằng đĩa CD. Bài 58 : Tổng kết chương III : Quang học. 2. Phân phối chương trình : Lí thuyết : 15 tiết. Thực hành : 2 tiết. Bài tập & tổng kết : 2 tiết. Kiểm tra : 2 tiết. Tuần 23 NS : 02/02/2009 Tiết 44 ND : 07/02/2009 Bài 40 : HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG I-Mục tiêu : * Kiến thức : Mô tả được hiện tượng khúc xạ ánh sáng trong trường hợp ánh sáng truyền từ không khí vào trong nước và ngược lại. Chỉ ra được tia khúc xạ và tia phản xạ, góc khúc xạ và góc phản xạ. II-Chuẩn bị : *Đ/V mỗi nhóm HS : - 1 bình thủy tinh hoặc 1 bình nhựa trong. - 1 bình chứa nước sạch, 1 ca múc nước. - 1 miếng gỗ phẳng, mềm có thể cắm được đinh ghim. - 3 chiếc đinh ghim. *Đ/V giáo viên : - 1 bình thủy tinh hoặc bình nhựa trong suốt hình hộp chữ nhật đựng nước. - 1 miếng gỗ phẳng ( hoặc nhựa) để làm màn hứng tia sáng. - 1 nguồn sáng để tạo ra được chùm sáng hẹp ( dùng bút laze). III-Hoạt động trên lớp của HS : Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ : ( thông qua ) Bài mới : TG Hoạt động của HS Trợ giúp của GV Nội dung Hđ1 5’ Hđ2 17’ Hđ3 15’ Hđ4 8’ Nhận biết vấn đề, ôn lại những kiến thức liên quan đến bài học mới, tìm hiểu H 40.1 SGK: -HS trả lời câu hỏi của GV. -HS đọc mở bài. -Làm thí nghiệm trả lời câu hỏi SGK. HS : Khi đổ nước vào ta nhì thấy đầu dưới của đũa. Tìm hiểu sự khúc xạ ánh sáng từ không khí sáng nước: -HS quan sát H 40.2 -Trả lời 1 a, b, c. -HS tiếp thu thông tin. -2 HS lặp lại khái niệm. -HS nêu khái niệm. -HS quan sát bố trí thí nghiệm như GV. -Tiến hành thí nghiệm. -HS đọc C1. -HS trả lời C1. -HS đọc C2. HS đề xuất phương án thí nghiệm : Điều chỉnh góc tới lớn hơn hay nhỏ hơn góc tới ban đầu, quan sát tia khúc xạ và góc khúc xạ có thay đổi không? -HS làm thí nghiệm. -Trả lời C2. -HS thực hiện C3. Tìm hiểu sự khúc xạ ánh sáng khi truyền từ nước sang không khí: -HS đọc C4. -Thảo luận 2’ đưa ra phương án thí nghiệm. -HS đọc 2 thí nghiệm kiểm tra. -HS đọc C6 và trả lời C6. -HS thảo luận đưa ra kết luận. 2 HS lặp lại kết luận. Củng cố vận dụng : HS suy nghĩ và trả lời C7, C8. -Cá nhân phát biểu câu trả lời. -Cả lớp nhận xét góp ý. -HS đọc “ Có thể em chưa biết”. Yêu cầu HS nhắc lại : ? Mắc ta nhìn thấy vật khi nào? ? Phát biểu định luật truyền thẳng ánh sáng? Cho HS đọc phần mở bài. -Cho HS làm thí nghiệm. Để giải thích vì sao lại có hiện tượng đó ta đi vào phần I. ? Ánh sáng truyền trong không khí và trong nước tuân theo định luật nào? ? Vậy khi ánh sáng truyền từ không khí sang nước có còn tuân theo định luật truyền thẳng ánh sáng nữa không? Cho HS quan sát H 40.2. ? Hãy nêu nhận xét đường truyền của ánh sáng? Dựa vào nhận xét của HS qua H 40.2 GV thông báo kết luận. Yêu cầu 2 HS lặp lại khái niệm. THGDMT: -Các chất khí NO, NO2, CO, CO2khi được tạo ra sẽ bao bọc Trái Đất. Các khí này ngăn cản sự khúc xạ của ánh sáng và phản xạ phần lớn các tia nhiệt trở lại mặt đất. Do vậy chúng là những tác nhân làm cho Trái Đất nóng lên. -Tại các đô thị lớn việc sử dụng kính xây dựng trở thành phổ biến. Kính xây dựng ảnh hưởng đối với con người thể hiện qua: + Bức xạ Mặt Trời qua kính : Bên cạnh hiệu ứng nhà kính, bức xạ Mặt Trời còn nung nóng các bề mặt các thiết bị nội thất, trong khi đó các bề mặt nội thất luôn trao đổi nhiệt bằng bức xạ với con người. + Ánh sáng qua kính : Kính có ưu điểm hơn hẳn các vật liệu khác và lấy được trực tiếp ánh sáng tự nhiên, đây là nguồn sáng phù hợp với thị giác của con người. Chất lượng của ánh sáng trong nhà được đánh giá qua độ rọi trên mặt phẳng làm việc, để có thể nhìn rõ được chi tiết vật làm việc. Độ rọi không phải càng nhiều càng tốt. Ánh sáng dư thừa sẽ gây chói dẫn đến sựcăng thẳng mệt mỏi cho con người khi làm việc đây là ô nhiễm ánh sáng. -Các biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng của kính xây dựng : + Mở cửa thông thoáng để có gió thổi trên mặt kết cấu do đó nhiệt độ bề mặt sẽ giảm, dẫn đến nhiệt độ không khí cũng giảm. + Có biện pháp che chắn nắng hiệu quả khi trời nắng gắt. GV : Hãy quan sát H 40.2 nêu 1 vài khái niệm. GV ghi và chỉ trên hình. GV : Để biết xem tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng nào và khi thay đổi góc tới I thì góc khúc xạ có thay đổi không ? ta đi vào thí nghiệm. GV bố trí thí nghiệm H 40.2 cho HS quan sát. -Từ thí nghiệm yêu cầu HS trả lời câu C1. -Yêu cầu HS đọc C2 và đề xuất phương án thí nghiệm. Cho HS làm thí nghiệm theo phương án đưa ra Trả lời C2. ? Từ thí nghiệm em rút ra được kết luận gì về đường truyền của tia sáng khi đi từ không khí sáng nước? Cho HS thể hiện kết luận bằng hình vẽ. Biểu diễn đường truyền của tia sáng từ không khí sang nước. GV : Đến đây chúng ta đã biết đường truyền của tia sáng từ không khí sang nước đi như thế nào, vậy khi tia sáng đi từ nước sang không khí thì kết luận trên còn đúng không? Cho HS đọc C4. -Thảo luận C4 đưa ra phương án thí nghiệm. -GV giới thiệu phương án che khuất SGK. -GV hướng dẫn HS làm thí nghiệm theo các bước sau : B1 : Cắm đinh ghim A, B lên miếng nhựa. Đặt miếng nhựa thẳng đứng trong bình, dùng ca múc nước đổ từ từ vào bình cho tới vạch phân cách. Chú ý : góc NIA < 480 B2 : Tìm vị trí đặt mắt để đinh ghim B che khuất đinh ghim A ở trong nước. Đưa đinh ghim C tới vị trí sao cho nó che khuất đồng thời cả A và B. B3 : Nhấc miếng nhựa ra khỏi mặt nước dùng phấn hay bút dạ nối vị trí 3 đinh ghim. -Yêu cầu HS trả lời C5 , C6. ? Mắt ta nhìn thấy A khi nào? ? Mắt nhìn thấy B không thấy A chứng tỏ điều gì? ? Mắt nhìn thấy C khôngông thấy A và B chứng tỏ điều gì? ? Khi bỏ B, C ra khỏi ta thấy được A không? Thấy A chứng tỏ ánh sáng truyền từ đinh ghim A truyền qua nước qua không khí đến mắt. Vậy đường nối vị trí 3 đinh ghim A, B, C biểu diễn đường truyền của tia sáng từ A ở trong nước đến mặt phân cách giữa nước và không khí rồi đến mắt. -Cho HS trả lời câu C6. -Gọi HS lên bảng biểu diễn đường truyền của tia sáng từ nước sang không khí bằng hình vẽ. -Yêu cầu HS về nhà hoàn thành câu C5, C6 vào vở. ? Từ thí nghiệm và trên cơ sở 2 câu C5, C6 em rút ra được kết luận gì về đường truyền của tia sáng từ nước sang không khí ? -Cho 2 HS lặp lại kết luận. ? Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? ? Nêu đặc điểm của tia khúc xạ khi truyền từ không khí sang nước và ngược lại? GV thông tin tính chất đổi chiều đường đi của tia sáng. -Yêu cầu HS đọc và trả lời câu hỏi vận dụng. -GV nhận xét hoàn chỉnh câu trả lời. Yêu cầu HS về nhà hoàn thành vào vở. *Hướng dẫn công việc ở nhà. - Hoàn thành các câu C5, C6, C7, C8 vào vở. Học bài làm BT 40.1 SBT. Xem bài mới bài 41 : “Quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ” I-Hiện tượng khúc xạ ánh sáng : 1. Quan sát : H 40.2. 2. Kết luận : Tia sáng đi từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa 2 môi trường, hiện tượng đó là hiện tượng khúc xạ ánh sáng. 3. Một vài khí niệm : I : Điểm tới. SI : Tia tới. IK : Tia khúc xạ. NN’ : Pháp tuyến tại điểm tới. = i : Góc tới. = r : Góc khúc xạ (SIN) : Mặt phẳng chứa tia tới SI và pháp tuyến NN’ là mặt phẳng tới. 4. Thí nghiệm: H 40.2 SGK 5. Kết luận : -Khi tia sáng truyền từ không khí sang nước thì: + Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới. + Góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới. S N kk I P Nước Q N’ K II-Sự khúc xạ của tia sáng từ nước sang không khí: 1. Dự đoán: Tùy HS 2. Thí nghiệm kiểm tra: C5 : Mắt chỉ nhìn thấy A khi có ánh sáng phát ra và truyền tới mắt. -Khi đặt mắt ở B không thấy A chứng tỏ B che khuất đường tryền của ánh sáng từ A phát ra. -Khi đặt mắt tại C không thấy A và B chứng tỏ C che khuất đường tryền của ánh sáng từ A, B phát ra. Vậy đường nối liền A, B, C là đường truyền của tia sáng. C6 : Đường truyền của tia sáng từ nước sang không khí bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa 2 môi trường. B : điểm tới. AB : Tia tới. BC : Tia khúc xạ. N C kk B P Q nước N’ A 3. Kết luận : -Khi tia sáng truyền từ nước sang không khí thì: + Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới. + Góc khúc xạ lớn hơn góc tới. III-Vận dụng : C7 : *Phản xạ ánh sáng: Tia sáng gặp mặt phân cách bị hắt lại môi trường cũ : i’ = i *Khúc xạ ánh sáng : Tia sáng gặp mặt phân cách bị gãy khúc và đi vào môi trường 2. i r C8 : Khi chưa đổ nước vào bát ta không thấy đầu đũa vì trong không khí ánh sáng truyền thẳng, khi đổ nước vào ta thấy được đầu đũa do có hiện tượng khúc xạ ánh sáng truyền từ đầu đũa đến mặt phân cách bị gãy khúc tại đó và truyền tới mắt. Vì thế ta thấy được đầu đũa. *Nhận xét rút kinh nghiệm :