Giáo án môn Vật lý khối 11 - Tiết 68 - Bài 44: Khúc xạ ánh sáng

PHẦN 2: QUANG HÌNH HỌC
CHƯƠNG VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
Tiết 68: Bài 44 KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
I. Mục tiêu:
1. Kiến thức: 
Sau khi học xong bài này học sinh có thể:
Trình bày được hiện tượng khúc xạ của tia sáng.
Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng
Trình bày được các khái niệm: chiết suất tỉ đối, chiết suất tuyệt đối, hệ thức giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối.
Nêu được tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng 
Cách vẽ đường đi của tia sáng từ môi trường này sang môi trường khác.
2. Kĩ năng:
Vận dụng được định luật khúc xạ ánh sáng để giải các bài tập về khúc xạ ánh sáng.
Phân biệt được chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối và hiểu được vai trò của các chiết suất trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
II. Phương pháp:
	- Biểu diễn thí nghiệm để học sinh quan sát hiện tượng(Phương pháp trực quan).
	- Dạy bằng phương pháp sử dụng giáo án điện tử.
III. Chuẩn bị:
1. GV: 
a. Kiến thức và dụng cụ: 
- Một ly nước bằng thuỷ tinh và một chiếc đũa.
- Bản mặt song song hình chữ D trong suốt . 
- Một đèn bấm laze có ống chuẩn trực để tạo nguồn sáng song song.
- Bảng gắn có chia độ và một thước kẻ màu đậm( để làm TN trực quan về khúc xạ).
- Giáo án điện tử,máy tính xách tay và máy chiếu.
2. Học sinh:
 - Ôn lại định luật truyền thẳng ánh sáng ở chương trình THCS.
- Đọc trước bài mới.
 3. Nội dung ghi bảng:
Bài 44: Tiết 67: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
1. Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng:
2. Định luật khúc xạ ánh sáng:
a. TN
b. Định luật: = n Hay: sini = n sinr
* Chú ý: 
Nếu n>1 ® sini > sinr, hay i> r: môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới.
Nếu n<1 ® sini< sinr, hay i< r: môi trường khúc xạ chiết quang kém môi trường tới.
3. Chiết suất của môi trường:
a. Chiết suất tỉ đối: n º n21 = với: v1, v2: tốc độ của ánh sáng ở mt 1 và mt 2
b. Chiết suất tuyệt đối: 
*Định nghĩa: SGK/215
*BT: Theo đ/n thì: chiết suất của mt1 và mt2 lần lượt là: n1= c/v1 ; n2= c/v2 
Nhận xét: c > v ® chiết suất tuyệt đối của mọi chất đều lớn hơn 1 Þ n21 = n2/ n1 
Từ đ/l khúc xạ: sini = nsinr = n21.sinr = sinr 
 Đặt i = i1 ,r = i2
Suy ra: n1sini1 = n2sini2 
4. Ảnh của một vật được tạo bởi sự khúc ánh sáng qua mặt phân cách hai môi trường 
Xem hình (H.44.5/216)
5. Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng:
 Xem hình(H.44.6/217.sgk)
Ánh sáng có tính chất thuận- nghịch.
III. Tổ chức hoạt động dạy –h ọc:
Nội dung bài học
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
1.Hoạt động 1(3 phút): Kiểm tra kiến thức cũ 
- Nêu nội dung định luật truyền thẳng ánh sáng?
- Định luật truyền thẳng ánh sáng: Trong môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng
 -Tham gia trả lời câu hỏi
1. Hoạt động 2: ( 2 phút): Dẫn lời vào bài học
Đặt vấn đề:
1.Quan sát chiếc đũa trong cốc thuỷ tinh khi chưa có nước và khi có nước rồi đưa ra nhận xét? (giáo viên làm thí nghiệm )
(Hình ảnh chiếc đũa dường như bị gẫy khúc ở mặt nước)
2.Xét hai hình sau:Chiếu 2 hình cái chén và thìa cho Hs thấy sự khác biệt
 Hình 1 Hình 2
Cùng 1 vị trí đặt mắt: Ở Hình 1,khi chưa có nước trong chén ta không thấy đầu cái thìa.
Ở Hình 2 khi đổ nước vào chén, ta nhìn thấy được đầu cái thìa. 
(Để giải thích hai hiện tượng này chúng ta cùng nghiên cứu bài học hôm nay)
- HS quan sát TN 
- Ghi tên bài mới vào vở theo GV.
Hoạt động 2: (7 phút): Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng
- GV giải thích thêm: do tia sáng bị đổi phương khi đi qua mặt phân cách giữa nước và không khí.
- Yêu cầu Hs nêu định nghĩa hiện tượng khúc xạ
- Cho Hs ghi định nghĩa HTKXAS và định nghĩa lưỡng chất phẳng, mặt chất phẳng.
là môi trường chứa tia tới
là môi trường chứa tia khúc xạ
-HS giải thích hiện tượng số 1
-Đọc ĐN hiện tương khúc xạ có trong SGK/21: Hiện tượng KXAS là HT tia sáng bị đổi phương đột ngột khi đi qua mặt phân cách hai môi trường truyền ánh sáng.
-Hệ 2 môi trường truyền sáng phân cách bằng mặt phẳng gọi là lưỡng chất phẳng
-Mặt phân cách hai môi trường là mặt lưỡng chất
2. Hoạt động (13 phút): Định luật khúc xạ ánh sáng
Làm thí nghiệm
(kể tên và tác dụng của các dụng cụ TN)
* Dụng cụ thí nghiệm: 
Đèn Laze: tạo ra chùm sáng song song
Thước đo độ: Đo góc.
Bản mỏng hình chữ D bằng thuỷ tinh: tạo ra hiện tượng khúc xạ
Trên một tấm kính mờ, đặt một bản trụ D bằng chất rắn trong suốt, ví dụ bằng thủy tinh. Trên tấm kính có một vòng tròn chia độ C 
Chiếu mội tia sáng SI (tới điểm I là tâm của bán trụ) là là nền mặt phẳng tấm kính , đường đi của ánh sáng có thể quan sát trên mặt phẳng này. 
Cho học sinh phát hiện có xuất hiện tia sáng qua D không ?
Giới thiệu góc nào là góc tới và góc nào là góc khúc xạ. Gó SIN là góc tới(kí hiệu i), góc RIN’ là góc khúc xạ(kí hiệu r)
(Gọi học sinh lên bảng làm lại thí nghiệm với các góc tới i khác nhau)
- Từ kết quả tính thương ở trên rút ra nội dung và biểu thức của định luật khúc xạ?
- So sánh góc tới i và góc khúc xạ r tương ứng với trường hợp n21 > 1 và n21 < 1?
+ nếu n21 >1 góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới(i>r) Tia khúc xạ di gần pháp tuyến hơn so với tia tới Ta nói môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1.
+ nếu n21 <1 góc khúc xạ lớn hơn góc tới (i<r). Tia khúc xạ di xa pháp tuyến hơn tia tới. Ta nói môi trường 2 kém chiết quang hơn mt 1.
- Xác định đặc điểm của tia khúc xạ khi tia tới vuông góc với mặt phân cách giữa 2 môi trường trong suốt?
Cho HS xem hình thí nghiệm
Gọi HS làm một bài tập vận dụng:
Chiếu tia tới đến mặt phân cách giữa chân không và một môi trường trong suốt với góc tới 600 thấy tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau. Tính n: 
a. 1,5	 	
b. 1,73	
c. 2	
d. 1.6
HD:Sử dụng hình vẽ sau
Quan sát cô giáo làm thí nghiệm sau đó một HS lên làm tiếp, tất cả các HS ghi giá trị góc tới và góc khúc xạ vào giấy nháp?
(HS xử lý kết quả thí nghiệm. Xét mối quan hệ giữa sini và sinr xét tích và thương của chúng để tìm ra mối liên hệ)
HS nhận xét về góc i và r:
+ i thay đổi thì r thay đổi theo.
+ i tăng thì r tăng theo và nguợc lại
HS nhận xét:
Tỉ số giữa sini và sinr là số không đổi Sự sai khác giữa các khiết quả này rất nhỏ, do sai số trong các phép đo
sini/sinr = hằng số
Đọc định luật (SGK) và ghi vào vở nội dung dl
hay 
sini = n21 sinr
 i là góc tới , r là góc khúc xạ 
-Hằng số n21 phụ thuộc bản chất giữa 2 môi trường trong suốt
- Tia tới vuông góc với mặt phân cách
-> i= 0-> r = 0. Khi đó tia sáng truyền thẳng
-Lên bảng giải: 
Giải:
 Theo đề a=b 
Ta suy ra: i=i’
Ta có :r + i’ = 90 
=> r + i = 90
=> sinr = cosi 
Theo định luật khúc xạ:
 n=sin i/ sin r
=> n= sin i/ cos i	
 n = tani 
Thay số ta đuợc
 n = tan60
Hay n=1,73
Đáp án b
3. Hoạt động 3: ( 9 phút): Chiết suất của môi trường
-Thông báo cho HS biết n ở biểu thức trên gọi là chiết suất tỉ đối.
- Nêu VD về tốc độ ánh sáng có sự khác nhau trong các môi trường: 
 + tốc độ v1 trong chân không là 300 000km/s
 + tốc độ v2 trong nước là 225 000 km/s
- Kết luận :tốc độ ánh sáng thay đổi khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác
- Nêu mối quan hệ giữa chiết suất tỉ đối và tốc độ ánh sáng.
n º n21 = Chiết suất tỉ đối bằng tỉ số giữa các tốc độ v1 và v2 của ánh sáng đi trong mt 1 và trong mt 2. 
- Nếu chọn môi trường 1 là chân không thì ta có n21 trên biểu thức trên = ?
-Đưa ra khái niệm 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.
- Nhận xét: 
Vì vận tốc ánh sáng truyền đi trong các môi trường bao giờ cũng nhỏ hơn vận tốc áng sáng trong chân không (v < c), nên chiết suất tuyệt đối của mọi chất đều lớn hơn 1.
- Theo DN thì chiết suất tuyệt đối của môi trường 1 và môi trường 2 lần lượt là n1=c/v1 và n2=c/v2 (*)
Gọi 1 HS lên bảng
Gợi ý để HS hình thành công thức định luật khúc xạ viết dưới dạng đối xứng: 
n1sini = n2sinr
đặt i = i1 và r = i2
=> n1sin i1 = n 2 sin i2 
- Lắng nghe giáo viên gới thiệu về chiết suất tỉ đối và ghi chép
-Trả lời và ghi biểu thức lên bảng: n21 = c/v2
Theo sự hướng dẫn của GV hình thành công thức khúc xạ dưới dạng đối xứng
Từ (*)Þ n2/n1 = v2/v1
Mà n º n21 = 
Þn21 = n2/ n1 với n21= n là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với mt1
Áp dụng dl khúc xạ
sini = nsinr 
= > sini = n21.sinr
 => sini = sinr 
=> n1sini = n2sinr 
Hoạt động 6(5 phút):ảnh của một vật tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt phân cách hai môi trường 
Chiếu lại hình ảnh hai cái chén cho HS quan sát rồi cho 1 HS nhận xét.
Cho HS lên vẽ hai tia khúc xạ(GV vẽ hai tia tới)
Sử dụng hình trong file trình chiếu để giải thích cho Hs hiểu hiên tượng đó là do hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
Xét điểm O nằm ở đáy một cốc nước.Ta chú ý hai tia tới OA, OB ; OA vuông góc với mặt nước, đồng thời B rất gần . Nếu kéo dài các tia của chùm khúc xạ thì các đường kéo dài gặp nhau tại O’ , O’ là điểm ảnh ảo của O. Đặt mắt ngoài không khí sao cho chùm khúc xạ nói trên đi vào mắt ta sẽ có cảm giác là đáy cốc nước được nâng cao lên so với bình thường. Cũng tương tự cho trường hợp cái chén và chiếc thìa
Kết luận: Nhìn từ môi trường kém chiết quang vào môi trường chiết quang hơn,ảnh như được nâng lên
Hỏi C2 trong SGK cho HS trả lời
Nhận xét câu trả lời của HS và lấy hình ảnh giải thích thêm: do sự khúc xạ ánh sáng
-Quan sát rồi nhận xét: trong TH có nước ảnh của chiếc thìa trong chén gần hơn vị trí thực của nó.
- Lên bảng vẽ hình
- Lắng nghe giáo viên giải thích và vẽ hình vào tập
-Ghi kết luận
-Trả lời câu hỏi 2
5. Hoạt động 5: ( 3 phút): Tính thuận – nghịch trong sự truyền ánh sáng.
Quan sát hình ảnh nêu đặc điểm của đường truyền sáng?
-Ánh sáng đi từ S đến R có thể đi theo đường SIKR hoặc RKJIS 
-Nếu ánh sáng truyền 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.
-Giáo viên giải thích đường đi thứ nhất và cho học sinh giải thích đường thứ 2
Trả lời câu hỏi 
6. Hoạt động 6: ( 3 phút): củng cố và giao BTVN
Câu hỏi 1: Chọn đáp án đúng: Chiết suất tỷ đối của môi trường chứa tia tới và môi trường chứa tia khúc xạ có giá trị:
A. luôn luôn lớn hơn 1	 
B. luôn luôn nhỏ hơn 1
C. Phụ thuộc vào vận tốc ánh sáng trong 2 mt
D. Tuỳ thuộc vào góc tới
Câu hỏi 2: Một môi trường có chiết suất tuyệt đối là 2, vận tốc ánh sáng truyền trong môi trường đó là:
a. 3.108 m/s	b. 2.108 m/s	c. 1,5.108 m/s	d. 109 m/s
Câu hỏi 3: Môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới thì: 
A. góc khúc xạ lớn hơn góc tới
B. góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới
C. vận tốc ánh sáng trong môi trường khúc xạ lớn hơn vận tốc ánh sáng trong môi trường tới
D. A và C đúng