Giáo án Vật lý lớp 11 - Trường THPT Tăng Bạt Hổ - Tiết 72: Lăng kính

Ngày soạn: 30/03/09	 Chương VII: MẮT VA CAC DỤNG CỤ QUANG HỌC
Tiết 72: LĂNG KÍNH
I. Mục tiêu:
1. Kiến thức: Học sinh trình bày được:
+ Cấu tạo của lăng kính.
+ Đường đi của tia sáng qua lăng kính.
+ Các công thức cơ bản của lăng kính.
+ Sự biến thiên góc lệch của lăng kính khi góc tới biến thiên.
+ Góc lệch cực tiểu và đường đi của tia sáng trong trường hợp này.
+ Lăng kính phản xạ toàn phần.
2. Kĩ năng:
+ Vẽ được đường đi của tia sáng qua lăng kính.
+ Vận dụng được định luật khúc xạ và phản xạ ánh sáng vào trường hợp lăng kính.
+ Biết vận dụng các công thức về lăng kính để giải một số bài tập có liên quan.
3.Thái độ: Chú ý quan sát, lắng nghe, tích cực thảo luận.
II. Chuẩn bị:
1. Chuẩn bị của thầy: 
+ Một lăng kính thủy tinh có tiết diện là một tam giác đều.
+ Một lăng kính thủy tính có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân.
+ Một đèn bấm laze.
2. Chuẩn bị của trò: 
 Ôn lại kiến thức về khúc xạ và phản xạ toàn phần.
III. Tổ chức hoạt động dạy học: 
A. Hoạt động ban đầu
1. Ổn định tổ chức: (1phút) 
2. Kiểm tra bài cũ: Không kiểm tra
B. Hoạt động dạy-học:
TL ph
Hoạt động của học sinh
Trợ giúp của giáo viên
Nội dung kiến thức
 10
Hoạt động 1: Tìm hiểu cấu tạo và đường đi của tia sáng qua lăng kính
HS: Quan sát và nêu cấu tạo của lăng kính theo cách hiểu của mình.
HS: Lắng nghe,ghi nhớ
HS: Thực hiện:
- Hai mặt phẳng giới hạn trên được gọi là mặt bên của lăng kính.
- Cạnh của lăng kính: Giao tuyến của hai mặt bên 
- Đáy của lăng kính : Mặt phẳng đối diện với cạnh.
- Mặt phẳng tiết diện chính: Mặt phẳng bất kì vuông góc với cạnh. Trong thực tế, lăng kính là một khối lăng trụ có tiết diện là một tam giác. 
- Góc A làm bởi hai mặt lăng kính được gọi là góc chiết quang hay góc ở đỉnh của lăng kính. 
HS: Thực hiện:
HS: trả lời.
Chiếu tới mặt bên AB của lăng kính một tia sáng đơn sắc SI 
Tia sáng này sẽ bị khúc xạ tại I và J khi đi qua các mặt bên, và ló ra theo tia JR.
 Đường đi của tia sáng SIJR nằm trong mặt phẳng tiết diện chính BAC. 
HS: Nêu nhận xét.
GV: Giới thiệu 1 lăng kính thật.
 Yêu cầu học sinh quan sát và nêu cấu tạo của lăng kính.
GV: Nhận xét bổ sung.
GV: Quan sát hình và tham khảo sách giáo khoa chỉ ra các yếu tố của lăng kính.
GV: Nhận xét, bổ sung.
GV: vẽ tia tới SI tới mặt AB của lăng kính, gọi học hinh vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng lên bảng vẽ tiếp đường đi của tia sáng.
* Chú ý: Giả sử tại J không xảy ra phản xạ toàn phần.
GV: Gọi 1HS dựa vào hình vẽ trình bày bằng lời đường đi của tia sáng qua lăng kính.
GV: Em có nhận xét gì về phương của tia ló so với phương của tia tới.
GV: Giới thiệu về góc tới, góc ló và góc lệch.
Cấu tạo lăng kính
 Lăng kính là một khối trong suốt, đồng chất, được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song.
Đường đi của tia sáng qua lăng kính
Gọi :
i : Góc tới 
i’ : Góc ló 
D : góc lệnh của tia sáng đi qua lăng kính (Làm bởi tia tới SI và tia ló JR ). 
* Nhận xét: Hướng của tia ló bị lệch về phía đáy của lăng kính so với hướng của tia tới.
7 
Hoạt động 2: Tìm hiểu các công thức của lăng kính
HS: Lắng nghe, tiếp nhận thông tin.
HS: THực hiện.
HS: Xét tam giác IKJ ta có 
r + r’= A 
HS: Xét tam giác IJM, ta có góc lệch
D = = (i – r) + (i’ – r’’) = i + i’ – (r + r ‘)
 è D = i + i’ - A
GV: Gọi ;
r là góc khúc xạ tại I 
r’ là góc tới tại J. 
H:Viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng tại I và J?
H: Dựa vào hình vẽ cho biết góc A được tính theo r và r’ như thế nào?
H: Dựa vào tam giác IJM tìm góc lệch D?
Các công thức lăng kính 
Định luật khúc xạ cho ta :
Các công thức của lăng kính : 
Hoạt động 3: Tìm hiểu sự biến thiên của góc lệch theo góc tới
12
HS : Tìm hiểu mục đích của thí nghiệm theo hướng dẫn của giáo viên.
 Cho một chùm tia sáng hẹp song song đi qua đỉnh của lăng kính như trên hình vẽ Phần chùm tia không đi qua lăng kính cho một vệt sáng Ko trên màn E . Phần chùm tia đi qua lăng kính, bị lệch đi một góc là D, cho trên màn E một vệt sáng K.
HS: Quan sát và nêu nhận xét.
HS: Lắng nghe, tiếp nhận thông tin.
HS: Ta có Dm = i + i’ –A 
 Mà i = i’
Vậy Dm = 2 i – A
Hay .(5)
Mặt khác r = r’ = A/2(6).
Thay (5) và (6) vào (1) ta được
GV: giới thiệu dụng cụ thí nghiệm, phân tích trên hình vẽ về góc lệch .Khi K càng xa K0 thì góc lệch càng lớn và ngược lại.
GV: Yêu cầu Hs theo dõi sự di chuyển vệt sáng K trên màn E khi quay lăng kính và cho nhận xét.
GV: Bây giờ ta đi xấy đựng góc lệch cự tiểu.
GV: Khi tia sáng có góc lệch cực tiểu, đường đi tia sáng đối xứng qua mặt phân giác của góc ở đỉnh A và khi đó.
i’ = i = im (góc tới ứng với độ lệch cực tiểu 
Và 
GV: Yêu cầu học sinh chứng minh công thức tính góc lệch cự tiểu
Biến thiên của góc lệnh theo góc tới: 
Thí nghiệm (SGK)
Nhận xét
 Thí nghiệm cho biết, khi góc tới thay đổi thì góc lệnh cũng thay đổi và qua một giá trị cực tiểu (gọi là góc lệch cực tiểu), kí hiệu là Dm.
* Công thức tính góc lệch cực tiểu:
Khi D = Dm thì i’ = i và r’ = r
==> 
Hoạt động 4: Tìm hiểu về lăng kính phản xạ toàn phần và ứng dụng của nó
12
HS: hoạt động nhóm.
HS: Làm thí nghiệm và nêu lên nhận xét.
-Thí nghiệm chứng tỏ tia sáng không ló ra ở mặt BC mà bị phản xạ toàn phần tại mặt này rồi ló ra ở mặt AC.
- Ta cũng có thể chiếu chùm tia tới song song vuộng góc với mặt huyền BC. Chùm tia này sẽ phản xạ toàn phần tại hai mặt BA và CA của góc vuông và ló ra khỏi mặt huyền BC .
HS: thảo luận , giải thích.
GV: Giới thiệu lăng kính phản xạ toàn phần và cách tiến hành thí nghiệm.
GV: Yêu cầu học sinh lần lượt làm từng thí nghiệm .
Và nhận xét đường đi của tia sáng qua từng thí nghiệm.
GV: Lưu ý đến tác dụng đảo ngược hình trong trường hợp này.
GV: Yêu hãy giải thích đường đi của tia sáng qua lăng kính phản xạ toàn phần trong từng thí nghiêm.
GV: Tham khảo SGK hãy kể các trường hợp ứng dụng của lăng kính phản xạ toàn phần trong thực tế và đời sống.
Lăng kính phản xạ toàn phần 
Thí nghiệm
 b) Giải thích 
Tại mặt AB, góc tới i = 00 nên tia sáng đi thẳng vào lăng kính, tới mặt huyền tại J với góc tới là j = 450. Góc tới giới hạn trong trường hợp này là igh= 420
 è j > ihg
Do đó tia sáng bị phản xạ toàn phần tại J. Tia phản xạ vuông góc với mặt góc vuông AC nên ló thẳng ra ngoài không khí.
Ứng dụng 
Lăng kính phản xạ toàn phần có tác dụng như một gương phẳng 
Kính tiềm vọng 
Người ta dùng lăng kính phản xạ toàn phần trong các kính tiềm vọng ở các tàu ngầm để làm đổi phương truyền của tia sáng.
C. Hoạt động kết thúc tiết học:
1. Củng cố kiến thức: (3phút) Cho học sinh làm bài tập 1,2 trang 233 để củng cố kiến thức.
2. Bài tập về nhà – Tìm hiểu: 
IV. Rút kinh nghiệm: