CHƯƠNG VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Bài 26: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG I. Mục tiêu 1. Kiến thức: Sau khi học xong bài này học sinh phải - Biết được hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì - Phát biểu và hiểu được định luật khúc xạ ánh sáng - Hiểu được các khái niệm: Chiết suất tỷ đối, chiết suất tuyệt đối, hệ thức giữa chiết suất tỷ đối và chiết suất tuyệt đối. - Phân biệt được chiết suất tỷ đối và chiết suất tuyệt đối - Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng 2. Kỹ năng: Sau khi học xong bài này học sinh phải - Hiểu rõ vai trò của các chiết suất trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng. - Vận dụng được định luật khúc xạ ánh sáng để giải bài tập - Vận dụng được công thức xác định góc giới hạn - Vẽ được đường đi của tia sáng trong trường hợp có hiện tượng khúc xạ ánh sáng. 3. Thái độ: Sau khi học xong bài này học sinh sẽ - Rèn luyện khả năng tư duy, giải thích các hiện tượng vật lý liên quan - Khơi dậy niềm say mê khoa học và khám phá tri thức mới II. Chuẩn bị 1. Học sinh - Ôn lại kiến thức đã học về quang hình học ở THCS - Định luật truyền thẳng của ánh sáng 2. Giáo viên - Dụng cụ thí nghiệm: một cốc nước bằng thủy tinh, một chiếc đũa hoặc thìa - Phiếu học tập cho học sinh. III. Phương pháp giảng dạy: - Phương pháp trực quan: thí nghiệm biểu diễn - Phương pháp vấn đáp. - Phương pháp đàm thoại, gợi mở. IV. Hoạt động dạy học 1. Ổn định lớp học- kiểm tra bài cũ - Giáo viên ổn định lớp học, yêu cầu báo các sĩ số - Kiểm tra bài cũ: + Phát biểu định luật truyền thẳng của ánh sáng + Vẽ hình 2. Tổ chức hoạt động dạy học Hoạt động 1: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng Hoạt động của Giáo Viên Hoạt động của học sinh Nội dung - GV làm thí nghiệm với dụng cụ đã chuẩn bị - Yêu cầu HS quan sát thí nghiệm kết hợp với hình vẽ 26.1 sgk + Yêu cầu học sinh nhận xét sau khi quan sát thí nghiệm - GV nhận xét câu trả lời của HS - GV kết luận : hiện tượng như trên là hiện tượng khúc xạ ánh sáng + Gọi HS phát biểu hiện tượng khúc xạ ánh sáng - Quan sát thí nghiệm của GV và hình vẽ để đưa ra nhận xét + Chiếc đũa như bị gãy khúc - Lắng nghe và ghi chép I. Sự khúc xạ ánh sáng 1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng: - Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau + Tia sáng bị lệch phương tại mặt phân cách của hai môi trường Hoạt động 2: Định luật khúc xạ ánh sáng Hoạt động của Giáo Viên Hoạt động của học sinh Nội dung - GV cho học sinh quan sát hình vẽ - GV giải thích các tia sáng trong hình vẽ: SI: tia tới; I: điểm tới I’S: tia phản xạ IR: tia khúc xạ NN’: pháp tuyến của mặt phân cách i: góc tới, i’: góc phản xạ (i’= i) r: góc khúc xạ. + GV thông báo: tia khúc xạ nằm phía bên kia pháp tuyến so với tia tới - GV tiến hành làm thí nghiệm theo hình 26.3 + Lần lượt thay đổi các giá trị của góc tới i + Yêu cầu HS tính các giá trị sini và sin r + Lập tỉ số sin i sin r + Yêu cầu HS nhận xét về tỉ số trên - Yêu cầu học sinh phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng - Quan sát hình vẽ - Chú ý lên bảng nghe GV giới thiệu hình vẽ 26.2.sgk - Chú ý quan sát thí nghiệm của GV + HS nhận xét về sự thay đổi của góc khúc xạ + Tính các giá trị của sini và sin r, lập tỉ số + Tỉ số sin i sin r là một hằng số - Phát biểu định luật 2. Định luật khúc xạ ánh sáng + Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới + Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ luôn không đổi sin i const sin r = Hoạt động 3: Chiết suất tỉ đối Hoạt động của Giáo Viên Hoạt động của học sinh Nội dung - Yêu cầu HS nhận xét về tỉ số sin i sinr đối với cặp môi trường trong suốt khác nhau - Gv định nghĩa chiết suất tỉ đối + Tỉ số sin i sinr không đổi trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng trên được gọi là chiết suất tỉ đối cuả môi trường 2 (chứa tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (chưa tia tới). Kí hiệu: 21 n 2 21 1 nsin i n sin r n = = + Nếu 21 n > 1: môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới + Nếu 21 n < 1: môi trường khúc xạ kém chiết quang hơn môi trường tới - Tìm hiểu SGK - Nhận xét : tỉ số này luôn là một hằng số - Lắng nghe và ghi chép - Lắng nghe và ghi chép II: Chiết suất của môi trường 1.Chiết suất tỉ đối - Tỉ số sin i sinr không đổi trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng trên được gọi là chiết suất tỉ đối cuả môi trường 2 (chứa tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (chưa tia tới). 2 21 1 nsin i n sin r n = = Kí hiệu: 21 n + Nếu 21 n > 1thì r < i. tia khúc xạ bị lệch gần pháp tuyến, môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1) + Nếu 21 n < 1thì r > i. tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến, môi trường (2) chiết quang kém môi trường (1) Hoạt động 4: Chiết suất tuyệt đối Hoạt động của Giáo Viên Hoạt động của học sinh Nội dung - Yêu cầu HS khái niệm về chiết suất tuyệt đối - Chiết suất tỉ đối của một môi trường đối với chân không gọi là chiết suất tuyệt đối, thường gọi tắt là chiết suất. - Chân không có chiết suất n=1 - GV chứng minh hệ thức 2 21 1 n n n = 1 2 1 2 c c n ,n v v = = - Chiết suất tuyệt đối của mọi chất đều lớn hơn 1 (vì ánh sáng truyền trong mọi môi trường đều nhỏ hơn ánh sáng truyền trong chân không) 2 21 1 n n n = - Từ đó GV viết lại công thức của định luật khúc xạ theo dạng đối xứng 1 2 n sin i n sin r= => GV nêu lên ý nghĩa của chiết suất tuyệt đối - Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C1, C2, C3 - Tìm hiểu khái niệm chiết suất tuyệt đối - Trả lời câu hỏi C1, C2, C3 2. Chiết suất tuyệt đối - Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không + Chân không có chiết suất n=1 + Chiết suất tuyệt đối của mọi chất đều lớn hơn 1 1 21 2 v n v = Mà 2 1 1 2 n v n v = => 2 21 1 n n n = => Ý nghĩa: Chiết suất tuyệt đối cho biết vận tốc truyền ánh sáng truyền trong môi trường đó chậm hơn bao nhiêu lần trong chân không. => Vận tốc khi truyền qua các môi trường có chiết suất càng lớn thì v càng giảm Hoạt động 5: Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng Hoạt động của Giáo Viên Hoạt động của học sinh Nội dung - GV cho HS quan sát hình vẽ - Quan sát hình vẽ - Nhận xét về đường đi của tia sáng III. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng - Nếu ánh sáng truyền - Yêu cầu học sinh phát biểu nguyên lí thuận nghịch. - Phát biểu nguyên lí thuận nghịch của sự truyền ánh sáng trong 1 môi trường theo một đường nào đó thì nó cũng truyền theo đường ngược lại nếu hoán đổi vị trí nguồn với ảnh. 12 21 sin r 1 1 n sin i n sin i sin r = = =    ÷   Hoạt động 6: Củng cố- dặn dò Hoạt động của Giáo Viên Hoạt động của học sinh - Yêu cầu HS phải hiểu và phát biểu được định nghĩa về hiện tượng khúc xạ - Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng - Viết biểu thức - Hiểu được chiết suất tuyệt đối và chiết suất tỉ đối - Làm bài tập 6,7,8,9,10 trang 166, 167 SGK - Lắng nghe và tự củng cố - Hỏi giáo viên những vấn đề còn chưa hiểu - Ghi chép các yêu cầu của GV Bài tập củng cố: Bài tập 1: Một chậu thủy tinh nằm ngang chứa đầy nước có chiết suất 4 3 . Một tia sáng chiếu tới mặt nước và hợp với mặt nước một góc 60 0 . Tính góc khúc xạ. Giải: Góc i=30 0 Theo định luật khúc xạ ánh sáng: rnin sinsin 21 = 1 2 n 1 3 sin r sin i sin 30 4 n 8 3 ⇒ = = = 0 22=⇒ r Bài tập 2: Tính góc tới của tia sáng đi từ không khí tới mặt thủy tinh (chiết suất 1,5) sao cho góc khúc xạ bằng phân nữa góc tới. Giải: 2 i r = Theo định luật kxas: rnin sinsin 21 = 00 21 21 8,824,41 2 5,1 2 cos.2.1 2 sin 2 cos 2 sin.2 2 sinsin =⇔=⇒ =⇔ =⇔ =⇔ i i i i n ii n i nin . VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Bài 26: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG I. Mục tiêu 1. Kiến thức: Sau khi học xong bài này học sinh phải - Biết được hiện tượng khúc xạ ánh sáng. xét + Chiếc đũa như bị gãy khúc - Lắng nghe và ghi chép I. Sự khúc xạ ánh sáng 1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng: - Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương