Bài 27: Phản xạ toàn phần

GIÁO ÁN GIẢNG DẠY Trường: THPT PHÚ HỮU Họ tên GSh: VÕ THỊ HỒNG MIỄN Lớp: 11A2. Môn: Vật lý MSSV: 1107623 Tiết thứ: 53 Họ tên GVHD: PHẠM THỊ KIỀU PHƯƠNG Ngày 03 tháng 03 năm 2014 BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức - Thông qua việc quan sát thí nghiệm, nêu nhận xét về hiện tượng phản xạ toàn phần. - Phát biểu được hiện tượng phản xạ toàn phần là gì ? - Nêu được điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần. Tính được igh - Viết và giải thích được ý nghĩa của các đại lượng trong biểu thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần - Nêu được một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần. Trình bày được cấu tạo và tác dụng dẫn sáng của sợi quang, cáp quang. 2. Về kĩ năng - Vận dụng các công thức đã học để giải các bài tập về hiện tượng phản xạ toàn phần. 3. Về thái độ - Yêu thích môn học, tích cực phát biểu xây dựng bài. II. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC 1. Phương tiện: - SGK, SGV, bảng phụ, phấn màu, thước kẻ. 2. Phương pháp: Diễn giảng, đàm thoại, PP thực nghiệm. III. NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH LÊN LỚP 1. Kiểm tra bài cũ (7 phút): - Phát biểu khái niệm khúc xạ ánh sáng. - Phát biểu nội dung định luật khúc xạ ánh sáng. - Nêu khái niệm chiết suất tuyệt đối và cách tính chiết suất tỉ đối theo chiết suất tuyệt đối. 2. Giới thiệu bài mới(3 phút): Tại sao khi tăng góc tới lên đến một lúc nào đó thì không có hiện tượng khúc xạ? Liệu rằng có hiện tượng mới nào xảy ra? Bài học hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu điều đó. 3. Dạy bài mới: Nội dung lưu bảng Thời gian Hoạt động của GV Hoạt động của HS I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn 1. Thí nghiệm Góc tới Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ i nhỏ r > i Rất sáng Rất mờ i = igh r » 900 Rất mờ Rất sáng i > igh Không còn Rất sáng 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần - Chiếu một tia tới từ khối nhựa trong suốt hình bán trụ vào không khí: + Khi góc tới i nhỏ, tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến (so với tia tới) và rất sáng, tia phản xạ rất mờ. + Khi góc tới i tăng, góc khúc xạ r cũng tăng nhưng luôn lớn hơn i; Đồng thời tia khúc xạ mờ dần, tia phản xạ sáng dần. + Khi i = igh thì r = 900 : tia khúc xạ rất mờ và đi sát mặt phân cách, tia phản xạ rất sáng. + Khi i ≥ igh: tia khúc xạ biến mất. Toàn bộ tia tới bị phản xạ Þ Hiện tượng phản xạ toàn phần. + Ta có: sinigh = II. Hiện tượng phản xạ toàn phần 1. Định nghĩa Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ ánh sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần + Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn. n1 > n2 + Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: i ³ igh III. Cáp quang 1. Cấu tạo Sợi quang gồm hai phần chính: + Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn (n1). + Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất n2 < n1. Ngoài cùng là một lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cáp có độ bền và độ dai cơ học. 2. Công dụng Cáp quang được ứng dụng vào việc truyền thông tin. Cáp quang còn được dùng để nội soi trong y học. 10 phút 15 phút 10 phút GV yêu cầu HS nhắc lại: + Định luật khúc xạ ánh sáng. + ĐL phản xạ ánh sáng (đã học ở lớp 7). GV nhấn mạnh mối liên hệ giữa góc tới và góc phản xạ, góc tới và góc khúc xạ. Như vậy, nếu tia sáng đến mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt thì sẽ bị khúc xạ, tia khúc xạ sẽ tuân theo ĐLKXAS. GV mô phỏng thí nghiệm với hộp nhựa trong đựng nước trà và bút laze. Điều chỉnh chùm sáng sao cho tia sáng tới mặt phân cách giữa hai môi trường thì bị hắt ngược trở lại môi trường chứa tia tới. Hiện tượng mà chúng ta vừa nói trên được gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần. Hiện tượng này xảy ra khi nào? Có ứng dụng gì? Bài học hôm nay sẽ giúp chúng ta trả lời câu hỏi trên. Trước hết chúng ta xét sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn. - Tiến hành thí nghiệm như hình vẽ 27.1 SGK. - GV có thể gợi ý: nếu tia sáng đến mặt phân cách giữa 2 môi trường trong suốt thì sẽ bị khúc xạ, tia khúc xạ tuân theo ĐLKX. Yêu cầu HS nhận xét TN. - Yêu cầu HS trả lời câu C1. - GV chốt lại vấn đề: Hiện tượng mà chúng ta vừa tìm hiểu là hiện tượng phản xạ toàn phần. - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C2. - Bổ sung : khi i = 900 thì r = rgh (gọi là góc giới hạn khúc xạ), . - Chứng tỏ rằng khi ánh sáng truyền sang môi trường chiết quang kém hơn thì góc khúc xạ r lớn hơn góc tới i (chùm tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn so với tia tới). - Khi tăng góc i thì góc r cũng tăng, khi r đạt cực đại 900 thì i đạt giá trị igh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần(còn gọi là góc tới hạn). - Xác định góc tới hạn? - Khi tăng tiếp góc tới i > igh thì có tia khúc xạ không ? Vì sao ? - Khi i > igh thì toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách. Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần. GV giới thiệu. - Yêu cầu HS nêu định nghĩa hiện tượng PXTP ? - Hãy phân biệt hiện tượng phản xạ toàn phần với hiện tượng phản xạ thông thường? - Vậy điều kiện để có phản xạ toàn phần là gì? Gợi ý: + Điều kiện về chiết suất của hai môi trường. + Điều kiện về góc tới. - Yêu câu HS đọc bài tập ví dụ trong SGK. - Dùng hình vẽ 27.7 SGK để mô tả cấu tạo của cáp quang. - Chú ý đến 2 phần chính của cáp quang: + Phần lõi trong suốt, có chiết suốt lớn(n1). + Phần vỏ cũng trong suốt, có chiết suất nhỏ hơn phần lõi(n2). - Từ mô tả vừa nói trên các em hãy giải thích tại sao cáp quang lại có cấu tạo như vậy? (Gợi ý: Nếu phần vỏ có chiết suất lớn hơn phần lõi thì tia sáng sẽ đi như thế nào?). - Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra ở đâu? - Hoàn thành bài tập 5, 6 SGK. + 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. + ĐL phản xạ ánh sáng : Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và đường pháp tuyến của gương ở điểm tới. Góc phản xạ bằng góc tới. - Vì tại mặt cong của bán trụ thì tia sáng tới có góc tới bằng 00. + Hiện tượng: Khi chiếu tia sáng tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt thì một phần tia sáng bị hắt ngược trở lại (tuân theo định luật phản xạ ánh sáng) và một phần truyền môi trường bên kia(tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng). + Nhận xét: Tăng dần góc tới thì thấy góc khúc xạ cũng tăng dần, đến một giá trị nhất định thì thấy tia sáng khúc xạ đột ngột bị đổi hướng, hắt ngược trở lại môi trường chứa tia tới (không còn tia khúc xạ). - Trả lời câu C2: Khi ánh sáng truyền vào môi trường chiết quang hơn thì: + luôn có tia khúc xạ. + r < i : tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến hơn so với tia tới. - Từ công thức định luật khúc xạ : n1sini = n2sinr Suy ra : Vì n1 > n2 nên sinr > sini => r > i. - Khi r = 900, ta có : (vì sin 900= 1) => - Khi i > igh thì ta có: , điều này vô lí => không có tia khúc xạ. - Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ ánh sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. - Hiện tưởng phản xạ toàn phần thì toàn bộ tia sáng bị phản xạ trở lại môi trường chứa tia tới. Hiện tượng phản xạ thông thường thì một phần tia sáng bị phản trở lại môi trường tia tới, một phần thì truyền vào môi trường trong suốt khác, tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng. - Điều kiện : n2 < n1 và i ≥ igh. - Nếu phần vỏ có chiết suất lớn hơn phần lõi thì một phần của tia sáng sẽ bị khúc xạ đi ra phần vỏ. - Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ở mặt phân cách giữa phần lõi và vỏ. - Câu 5: C. Khi góc tới thỏa mãn điều kiện thì có hiện tượng phản xạ toàn phần. - Câu 6: Để có hiện tượng phản xạ toàn phần thì chiết suất n của khối trong suốt phải thỏa mãn . 4. Củng cố bài học: - Định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần. - Điều kiện để có phản xạ toàn phần. - Cấu tạo và ứng dụng của cáp quang. 5. Dặn dò: - Yêu cầu học sinh về nhà làm các câu hỏi và bài tập 7, 8, 9 trang 172, 173 SGK. - Đọc trước kỹ bài 28 trong chương VII Mắt và các dung cụ quang học. Giáo viên hướng dẫn Ngày soạn 16/02/2014 Ngày duyệt 24/02/1014 GSh thực tập Phạm Thị Kiều Phương Võ Thị Hồng Miễn