I. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT
Đọc SGK Vật lý 11 NC bài 44, 45, 47, 48 và SGK Vật lý 11 Chuẩn bài 26, 27, 28, 29 để trả lời các câu hỏi sau:
1.Nêu một cách ngắn gọn, chính xác nội dung các kiến thức mới cần xây dựng được trong từng bài học (mục tiêu kiến thức) và câu hỏi tương ứng?
2. Trong mỗi bài học, để dạy học các nội dung kiến thức cần tiến hành các thí nghiệm nào? Vai trị của mỗi thí nghiệm đó là gì?
II. THỰC HÀNH
2.1. Mục đích các thí nghiệm
- Khảo sát định luật khúc xạ ánh sáng, xác định chiết suất của một chất rắn trong suốt. - Khảo sát hiện tượng phản xạ tồn phần, xác định góc tới giới hạn.
- Khảo sát đường truyền của tia sáng đi qua các loại lăng kính. - Khảo sát đường truyền của tia sáng qua các loại thấu kính.
2.2. Dụng cụ thí nghiệm
Bộ dụng cụ thí nghiệm quang hình biểu diễn (L4144C).
STT Tên dụng cụ Số lượng
1. Bảng gỗ 1
2. Bộ đèn chiếu sáng 12 V-21 W 2 3. Bản bán trụ (bằng thủy tinh hữu cơ) 1 4. Bản mặt song song 1 5. Bản lăng kính tam giác đều 1
6. Bản lăng kính phản xạ tồn phần 1 7. Bản thấu kính hội tụ 2 8. Bản thấu kính phân kì 1 9. Dây nối 2 10. Hộp đựng dụng cụ 1 11. Chân đế (dùng chung) 1 12. Biến thế nguồn (dùng chung) 1 13. Trụ thép inox (dùng chung) 1
2.3. Tiến hành thí nghiệm
2.3.1. Thí nghiệm 1. Khảo sát hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng
- Đặt mặt bán trụ lên đĩa tròn Đ sao cho phần mặt phẳng của mặt bán trụ hướng về phía tia tới SI và vng góc với đường 0 - 0 của thước đo góc trên mặt đĩa trịn tại điểm I trùng với tâm đĩa trịn (hình 3.12.2).
- Nối đèn chiếu sáng 12V – 21W với nguồn xoay chiều 12V – 5A. Bật công tắc của nguồn và
cài bản 1 khe vào mặt trước của đèn chiếu để tạo ra một chùm sáng hẹp.
- Đặt đèn chiếu lên bản từ tính để chùm sáng truyền theo phương 0 - 0 (vng góc với mặt phẳng của bán trụ).
- Quay đĩa tròn Đ thuận chiều kim đồng hồ để chùm tia tới SI hợp với đường 0 - 0 góc tới i = 100. Khi đó chùm tia tới được phân tích thành hai chùm tia phản xạ và tia khúc xạ.
- Làm lại thí nghiệm với các góc tới i lần lượt bằng 200, 300, 450, 600, 750. Ghi giá trị tương ứng của góc phản xạ i’ và góc khúc xạ r vào bảng số liệu.
- Dựa vào bảng số liệu, chứng tỏ: i = i’ và sin 21 r
i
n const
sin = = (3.12.1)
2.3.2. Thí nghiệm 2. Khảo sát hiện tượng phản xạ tồn phần, xác định góc giới hạn
Góc i 00 100 200 300 450 600 750 Góc i’ Góc r sin s in r i n= Hình 3.12.1. Bộ TN quang hình
- Làm lại thí nghiệm 1, nhưng quay phần mặt cong của bán trụ hướng về phía tia tới SI (hình 3.12.3). Khi đó, góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
- Quay đĩa chia độ Đ để tăng dần góc tới i, khi đó góc khúc xạ r tăng theo, đồng thời độ sáng của tia phản xạ IR tăng dần, độ sáng tia khúc xạ IR’ giảm dần. Khi góc tới đạt giá trị giới hạn i = igh thì tia khúc xạ đi là là mặt phân cách (r = 900). Tiếp tục tăng góc tới i > igh thì tia khúc xạ biến mất, chỉ cịn tia phản xạ IR. Đó là hiện tượng phản
xạ tồn phần. Ghi lại góc igh.
- So sánh 1/sinigh với chiết suất n của bán trụ thủy tinh để chứng tỏ:
n igh 1
sin = (3.12.2)
2.3.3. Thí nghiệm 3. Khảo sát đường truyền của chùm tia khúc xạ khi đi qua lăng kính
- Dùng lăng kính có góc chiết quang A = 600. Đặt lăng kính lên đĩa tròn Đ sao cho đường thẳng 0 - 0 trùng với phân giác góc Aˆ. Bật đèn chiếu sáng để thu được chùm sáng hẹp truyền thẳng trong khơng khí và đi vào mặt bên AB, ló ra tại mặt bên AC. Vẽ lại hình và nhận xét.
- Đặt lăng kính sao cho đỉnh A trùng tại tâm vòng tròn. Điều chỉnh để chùm tia sáng chiếu vào A sao cho một phần đi thẳng, một phần bị khúc xạ vào lăng kính. Quay đĩa chia độ theo chiều kim đồng hồ (góc tới i giảm). Quan sát sự di chuyển của tia ló và góc lệch. Xác định giá trị góc tới i0 khi xảy ra góc lệch cực tiểu Dmin và tính Dmin.
- Tính giá trị chiết suất n của lăng kính và kiểm nghiệm lại cơng thức:
2 sin ) 2 sin( min A A D n + = (3.12.3) 2 min A D i= + (3.12.4) 900 900 00 00 S R R’ Hình 3.12.2 900 900 00 00 S R R’ Hình 3.12.3 i r Hình 3.12.4 O F’
2.3.4. Thí nghiệm 4. Khảo sát đường truyền của chùm tia khúc xạ qua thấu kính hội tụ
- Gắn bản 3 (hoặc 5) khe hẹp vào đèn, điều chỉnh vít hãm của đui đèn để tạo ra các chùm sáng hẹp song song.
- Đặt bản thấu kính hội tụ hai mặt lồi lên đĩa tròn Đ sao cho trục chính của nó trùng với đường thẳng 0 - 0 của thước đo góc. Di chuyển đèn chiếu sáng để chùm tia sáng giữa trùng với quang trục chính của thấu kính và truyền thẳng qua thấu kính từ phía trái (hình 3.12.4). Quan sát sự giao nhau của 3 tia ló, từ đó dùng bút xác định tiêu điểm ảnh F’ trên mặt tờ giấy.
- Giữ nguyên vị trí của thấu kính, chiếu chùm tia sáng từ bên phải. Tiến hành thí nghiệm tương tự, dùng bút đánh dấu giao điểm của 3 tia ló khỏi thấu kính, đó là tiêu điểm vật F.
- Đo khoảng cách OF’, OF và so sánh. Tính tiêu cự của thấu kính theo cơng thức
2
F F
f
= .
- Nhận xét đường truyền của tia sáng khi tia tới song song trục chính, đi qua quang tâm O, đi qua tiêu điểm vật của thấu kính và vẽ hình?
2.3.5. Thí nghiệm 5. Khảo sát đường truyền của chùm tia khúc xạ qua thấu kính phân kì
- Tiến hành tương tự như thí nghiệm 4 với thấu kính phân kì 2 mặt lõm. - Nhận xét về đường đi của tia sáng qua thấu kính phân kì.
III. BÀI TẬP
1. Ghi lại các kết quả ứng với các thí nghiệm? Nêu những chú ý khi tiến hành thí nghiệm để đảm bảo thành công?
2. Nêu phương án khác tiến hành quan sát và đo góc lệch cực tiểu trong thí nghiệm 3?
3. Soạn thảo tiến trình dạy học:
- Mục I, bài 26. Khúc xạ ánh sáng, SGKVL11 Chuẩn. - Mục I, II, bài 27. Phản xạ toàn phần, SGKVL11 Chuẩn. - Mục 4, 5, bài 47. Lăng kính, SGKVL11 NC.
- Mục II.1. Quang tâm, tiêu điểm, tiêu diện, bài 29. Thấu kính mỏng, SGKVL11.