Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học: Tổ chức dạy học phần “Quang hình học” Vật lí 11 ban Cơ bản theo hướng phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh

59 phân cách yêu cầu HS quan sát tia khúc xạ CH3: Vậy tia tới và tia khúc xạ có mối liên hệ với nhau như thế nào? Mặt phẳng chứa tia tới và tia khúc xạ gọi là mặt phẳng tới, mặt phẳng tới có đặc điểm gì so với mặt phân cách. CH4: Em hãy cho biết vị trí của tia khúc xạ và tia tới so với pháp tuyến Vậy: Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và bên kia pháp tuyến xo với tia tới Khi góc tới thay đổi thì góc khúc xạ cũng thay đổi, vậy góc khúc xạ và góc tới có mối quan hệ vơi nhau như thế nào? Tia tới và tia khúc xạ cùng nằm trong một mặt phẳng Mặt phẳng tới vuông góc với mặt phân cách tại điểm tới. Tia khúc xạ và tia tới nằm khác phía so với pháp tuyến. Tiếp thu và ghi nhận Góc tới tăng thì góc khúc xạ cũng tăng và ngược lại Nêu vấn đề: “Góc tới và góc khúc xạ có mối liên hệ với nhau như thế nào và mối liên hệ đó được biểu diễn bằng hệ thức nào?” GV yêu cầu các nhóm học sinh làm thí với những dụng cụ đã có sẳn thay đổi góc tới và đo góc khúc xạ trong các trường hợp tương ứng Học sinh tiến hà nh TN theo nhóm và ghi nhận kết quả i r - HS nhận xét: Khi i tăng thì r cũng tăng nhưn g r không tỉ lệ thuận với i vì thương số i r

60 Yêu cầu các nhóm nhận xét kết quả TN GV nhận xét và định hướng HS đến việc tìm mối quan hệ giữa các hàm số lượng giác có quan hệ với các góc. GV nhận xét: kết quả thu được từ TN chính là nội dung của định luật khúc xạ ánh sáng không phải là hằng số Căn cứ vào kết quả TN ta thu được tỉ số sin sin i r = hằng số Hoạt động 3: Tìm hiểu chiết suất của môi trường Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Yêu cầu HS đọc phần 1 SGK, thảo luận mối qua hệ giữa góc tới và góc khúc xạ phụ thuộc như thế nào với chiết suất tỉ đối Nhận xét và rút ra mối liên hệ giữa các đại lượng. Yêu cầu HS đọc phần 2 SGK Từ định nghĩ đó em hãy viết biểu thức liên hệ giữa chiêt suất tuyệt đối và chiết suất tỉ đối của hai môi trường CH: Viết lại biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng - Đọc SGK - Thảo luận nhóm,.. - Tìm hiểu về chiết suất tỉ đối - Trình bày - Nhận xét câu trả lời của bạn Nhóm HS thảo luận và đưa ra câu trả lời 2 21 1 n n n = Nhận xét câu trả lời của bạn 12 sin sinn in r= Hoạt động 4: Tim hiểu tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng Hoạt động của GV Hoạt động của HS Yêu cầu HS đọc phần III SGK và cho nhận xét. Để chứng minh phần này HS thực hiện thí - HS đọc SGK và nhận xét về đường truyền của tia sáng.

61 nghiệm: ánh sáng truyền từ một môi trường theo một đường nào đó thì nó cũng truyền theo đường ngược lại nếu hoán đổi vị trí nguồn sáng - HS tiến hành thí nghiệm kiểm chứng NỘI DUNG GHI BẢNG I. SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng chùm tia sáng bị lệch phương khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. 2. Định luật khúc xạ ánh sáng. Nội dung: - Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới - Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) và sin góc khúc xạ (sinr) luôn không đổi. sin sin i r = hằng số II. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG 1. Chiết suấ tỉ đối Tỉ số 21 sin sin i n r = gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường (2) đối với môi trường (1) 2. Chiết suất tuyệt đối Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó với chân không. - chiết suất của chân không là 1 Biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng dưới dạng đối xứng. 12 sin sinn in r= III. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng. Ánh sáng truyền theo đường nào thì có thể truyền ngược lại theo đường đó Hoạt động 5: Vận dụng, củng cố. I S R i r

62 Câu 1: Một hòn sỏi đang ở độ sâu h so với mặt nước. Một người đứng trên bờ quan sát sẽ thấy hòn sỏi ở vị trí nào? Hướng dẫn: Vẽ 2 tia sáng xuất phát từ hòn sỏi, xác định giáo điểm của tia ló (ảnh) HS: vẽ hình, nhận xét vị trí của ảnh Nhận xét: ảnh nằm gần mặt nước hơn so với vị trí thật của nó GV: Như vậy, nếu ai không biết hiện tượng khúc xạ ánh sáng, họ thường ước lượng nhầm độ sâu của nước. Vì qua con mắt của chúng ta thấy đáy ao, hồ, … thường nông hơn khoảng 1/4 độ sâu thực của nó. Nếu tin vào độ sâu nhìn thấy có thể sẽ gặp nguy hiểm Câu 2: Một tia sáng đi từ không khí chiếu đến một khối thủy tinh có chiết suất 1,5. Cho góc tới bằng 40 0 , tính góc khúc xạ. A. 24 0 B. 25,4 0 C. 60 0 D. 65 0 2.3.1.2. Bài 27: “Phản xạ toàn phần ” a. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức “ Góc giới hạn phản xạ toàn phần, điều kiện phản xạ toàn phần, và ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần”

63 Khi áp dụng định luật khúc xạ ánh sánh cho trường hợp ánh sáng truyền từ môi trường thủy tinh (chiết suất n = ) sang môi trường không khí (chiết suất n = 1) với những góc tới lớn hơn một giới hạn nào đó thì không tính được góc khúc xạ (không có tia khúc xạ). Vậy khi đó, tia sáng sẽ đi như thế? Hiện tượng đó gọi là hiện tượng gì? Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng (với n1 > n2 ) +Lần lượt xét các trường hợp của i: - i nhỏ - thì Khảo sát đường đi của tia sáng truyền từ bán cầu nhựa (môi trường 1) sang môi trường không khí (môi trường 2); (n 1 > n 2 ) - khi góc i nhỏ tia khúc xạ rất sáng, tia phản xạ rất mờ. - tăng dần góc i , r cũng tăng, tia khúc xạ mờ dần, tia phản xạ sáng dần. Khi thì tia khúc xạ nằm sát mặt phân cách ( ) - khi i > i gh , tia khúc xạ biến mất, tia phản xạ sáng như tia tới. Hiện tượng trên gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần, igh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần. Với

64 b. Mục tiêu dạy học  Nội dung kiến thức cần xây dựng - Xác định được góc giới hạn phản xạ toàn phần: 2 1 sin gh n i n = - Khái niệm hiện tượng phản xạ toàn phần: Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. - Điều kiện để có phản xạ toàn phần - Trình bày được ứng dụng và cấu tạo của cáp quang: + Cấu tạo gồm hai phần: phần vỏ bằng thủy tinh có chiết suất n 2 và phần lõi cũng bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất n 1 (n 1 > n 2 ) + Được ứng dụng trong thông tin vô tuyến và trong y học  Trong quá trình học: - Học sinh phải mô tả được hiện tượng xảy ra khi quan sát thí nghiệm. Từ đó phân biệt rõ ràng 3 hiện tượng: phản xạ, khúc xạ, phản xạ toàn phần. - - với + Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới xảy ra ở mặt phân cách giữa 2 môi trường trong suốt. + Điều kiện đểcó phản xạtoàn phần : - - với Hiện tượng phản xạ toàn phần là gì? Điều kiện phản xạ toàn phần Hiện tượng trên có những ứng dụng gì trong cuộc sống? - Được ứng dụng vào việc truyền thông tin - Ứng dụng để nội soi trong y học

65 - Học sinh phải biết vận dụng định luật khúc xạ để tìm ra góc giới hạn phản xạ toàn phần gh i . - Bằng kiến thức cũ và bằng quan sát thí nghiệm học sinh phải nêu được điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần, khi nào cần phải kiểm tra điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần. - Biết thêm về ứng dụng của hiện tượng phản xạtoàn phần trong việc chế tạo cáp quang phục vụ trong y học hoặc trong viễn thông ngày nay.  Sau khi học HS - có thể phát biểu được đầy đủ định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần, điều kiện xảy ra phản xạtoàn phần, công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần. - trình bày được cấu tạo và tác dụng dẫn sáng của sợi quang. - tìm thêm những ví dụ có sử dụng hoặc ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần để giải thích. - có thể giải được một số bài tập về hiện tượng phản xạtoàn phần. Đặc biệt học sinh phải vẽ được đường đi của ánh sáng qua một số môi trường liên tiếp, để hiểu rõ hơn về sự truyền ánh sáng trong các môi trường đó. c. Công việc chuẩn bị của GV và HS. GV: - Bán cầu nhựa trong suốt, bảng tròn chia độ. Đèn chiếu sáng 6V- 8W và các dâ y dẫn, khe chặn. Biến áp 6V-3A, tranh ảnh về một số loại cáp quang. - Chuẩn bị phiếu học tập HS: Ôn lại định luật khúc xạ ánh sáng d. Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể. Kiểm tra bài cũ: Phát biểu và viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng? Khi n 21 >1; n 21 < 1 thì góc tới i và góc khúc xạ r có mối liên hệ với nhau như thế nào?

66 Hoạt động 1: Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Phát phiếu học tập cho các nhóm học sinh . Bài trước chúng ta biết rằng khi tia sáng chiếu xiên góc tới mặt phân cách của hai môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác thì xuất hiện tia khúc xạ và tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng. Vậy trong ví dụ trên khi góc tơi i = 60 0 tại sao không tính được góc khúc xạ, khi đó tia sáng sẽ truyền như thế nào trong ví dụ trên. - Nhóm HS hoàn thành phiếu học tập số 1 không tì được góc khúc xạ trong trường hợp tia sáng đi từ thủy tinh ra khi góc tơi i = 60 0 - HS suy nghỉ đưa ra phán đoán: “ có thể chỉ có chùm tia phản xạ mà không có chùm khúc xạ” Hoạt động 2: Đề xuất giả thuyết điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ngoài trường hợp nêu trên còn trường hợp nào cũng không tính được góc khúc xạ không? Nếu có hãy nêu điều kiện tổng quát để không tính được góc khúc xạ. - Gợi ý: - Viết định luật khúc xạ ánh sáng Dựa vào ví dụ trên em hãy cho biết chiết suất của hai môi trường như thế nào thì chúng ta không thể tính được góc khúc xạ + Góc tới và góc khúc xạ có giá trị trong khoảng nào? + Với giá trị nào của góc tới i thì góc khúc xạ đạt giá trị lớn nhất? Tìm góc i khi - Có nhiều trường hợp khác cũng không tính được góc khúc xạ - 12 sin sinn in r= 1 2 sin sin n ri n ⇒= - 12 nn> - Từ 0 đến 90 0 - Góc khúc xạ lớn nhất r = 90 0 khi đó

67 đó. Trong trường hợp đó, đường đi của tia sáng sẽ như thế nào? 2 1 sin n i n = - Vì góc khúc xạ r = 90 0 tia khúc xạ đi là là mặt phân cách giữa hai môi trường. Hoạt động 3: Đề xuất phương án tiến hành TN kiểm tra giả thuyết và kết luận Hoạt động của GV Hoạt động của HS Phải làm thế nào để kiểm chứng được giả thuyết trên Nêu các điểm được và chưa được của các phương án thí nghiệm HS đưa ra - Phát dụng cụ theo phương án đã lựa chọn và phiếu học tập 2 - Hướng dẫn thảo luận kết quả thí nghiệm và các câu hỏi ở phiếu học tập số 2, xác nhận ý kiến đúng. - Thông báo trường hợp không có tia khúc xạ mà chỉ có tia phản xạ gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần - Yêu cầu HS mô tả hiện tượng phản xạ toàn phần Nêu điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Thảo luận nhóm đề xuất các phương án thí nghiệm và các dụng cụ thí nghiệm - Ghi nhận phương án khả thi - Câu trả lời mong đợi Phản xạ toàn phần là phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữ hai môi trường trong suốt - Ánh sáng đi từ môi trường chiết quang sang môi trường chiết quang kém hơn 12 nn> - Góc tới lớn hơn hoạc bằng góc giới hạn gh ii> với 2 1 sin gh n i n = Hoạt động 4: Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần

68 Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hiện tượng phản xạ toàn phần có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống và khoa học kỹ thuật. Các em hãy quan sát một cái đèn trang trí sau đây và cho biết tại sao nó lại như vậy? Các sợi đó gọi là sợi quang (cáp quang) Các em hãy mô tả cấu tạo của sợi quang Nêu một vài ứng dụng của sợi quang trong thực tế. HS tiếp nhận vấn đề cần tìm hiểu. - Do hiện tượng phản xạ toàn phần liên tiếp trên thành trong của dây làm cho độ sáng của đầu dây bên kia không đổi Cá nhân nhận nhiệm vụ và hoàn thành nhiệm vụ HS thảo luận nhóm và cử đại diện nhóm trả lời: cáp quang có nhiều ứng dụng quan trọng: trong y học cáp quang được dùng trong kỹ thuật nội soi, trong thông tin vô tuyến cáp quang dùng để truyền thông tin NỘI DUNG GHI BẢNG BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 1. Hiện tượng phản xạ toàn phần - Phản xạ toàn phần là phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữ hai môi trường trong suốt. 2. Điều kiện phản xạ toàn phần - Ánh sang đi từ môi trường chiết quang sang môi trường chiết quang kém hơn 12 nn> - Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn gh ii ≥ với 2 1 sin gh n i n = 3. Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần Cấu tạo sợi quang và công dụng Hoạt động 5: Củng cố, vận dụng.