Giáo án vật lý - Tiết 40:sự khúc xạ ánh sáng

Tiết 40: SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG I. Mục đích yêu cầu: - Các khái niệm về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, chiết suất tỉ đối, chiết suất tuyệt đối. - Định luật khúc xạ ánh sáng. - Các hệ thức giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối và giữa chiết suất tuyệt đối và vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường. * Trọng tâm: - Các khái niệm về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, chiết suất tỉ đối, chiết suất tuyệt đối. Định luật khúc xạ ánh sáng. Các hệ thức giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối và giữa chiết suất tuyệt đối và vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường. * Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng II. Chuẩn bị: - GV: Bảng gỗ, chậu đựng nước bằng thủy tinh lớn, đèn chiếu cho chùm ánh sáng hẹp - HS xem Sgk. III. Tiến hành lên lớp: A. Ổn định: B. Kiểm tra: Hiện tượng phản xạ ánh sáng? Định luật phản xạ ánh sáng? C. Bài mới. PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG I, II/ Thí nghiệm: chiếu một chùm tia sáng hẹp SI từ không khí vào nước. Tại I, ta thấy chùm tia bị chia làm hai phần: một phần đi trở lại không khí đó là chùm tia phản xạ; một phần đi xuyên qua nước nhưng bị gãy khúc tại I  Đó là hiện tượng khúc xạ ánh sáng. - Trong thí nghiệm này, ta thấy tia SI và I. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng a. Thí nghiệm: Sgk trang 122. SI: tia tới; I: điểm tới IR: tia khúc xạ. NN': pháp tuyến. SIN = iˆ : góc tới N'IR = r: góc khúc xạ. mp (SI, NN'): mặt phẳng tới b. Định nghĩa: Hiện tượng ánh sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt, bị gãy khúc (đổi phương đột ngột) ở mặt phân cách gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng. II. Định luật khúc xạ ánh sáng: a. Các thí nghiệm: Sgk trang 122, 123. b. Định luật: - Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới. - Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất Bảng gỗ I S i i' r R N' N RN' N I i r S (1) (2) IR cùng nằm trên một bảng gỗ, mà ta biết mặt phẳng (SI, NN') là mặt phẳng tới => IR có thuộc mặt phẳng tới không? - Đo chính xác các góc: iˆ và rˆ , ta thấy tỉ số giữa rsin isin là const. Từ biểu thức: 21nrsin isin  ; nếu: n21 > 1 thì sin i ? sin r =? iˆ ? rˆ Tương tự: hs tự đưa ra và nhận xét giữa iˆ và rˆ , khi: - n21 < 1 - n21 = 1 - n21 = 0 Nhận xét gì về tia khúc xạ? * Theo nguyên lý thuận nghịch về chiều truyền ánh sáng, nếu đổi chiều truyền của ánh sáng thì đường đi của tia sáng có bị thay đổi không? Từ đây, hs có thể đưa ra biểu thức chiết suất tỉ đối của 2 môi trường như thế nào? => Nhận xét với biểu định thì tỉ số giữa sin góc tới (sin i) với sin của góc khúc xạ (sin r) luôn luôn là một số không đổi. Số không đổi này phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường và được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối với môi trường chứa tia tới (môi trường 1) ký hiệu là n21. 21nrsin isin  c. Một số trường hợp: - n21 > 1 : thì sin i > sin r => iˆ > rˆ : môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới (1). - n21 iˆ < rˆ : môi trường khúc xạ(2) kém chiết quang hơn môi trường tới (1). - n21 = 1 : thì sin i = sin r => iˆ = rˆ : hai môi trườngkém chiết quang như nhau => tia sáng không bị khúc xạ. - Tia tới vuông góc với mặt phân cách. Lúc này i = 0 thì r = 0: tia sáng không bị khúc xạ. - Nếu đổi chiều truyền của ánh sáng thì ta thấy đường đi của tia sáng không đổi. thức của định luật khúc xạ? 21 2121 n 1nconstn rsin isin  III. Từ định luật khúc xạ, hs nhắc lại thế nào là chiết suất tỉ đối? GV đặt vấn đề: vậy chiết suất tỉ đối của một môi trường đối với chân không gọi là gì? => GV nêu chiết suất tuyệt đối? GV giới thiệu chiết suất tuyệt đối của một số môi trường theo bảng Sgk. III. Chiết suất tuyệt đối: Định nghĩa: chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất của một môi trường đối với chân không. * Chiết suất tỉ đối: là chiết suất của một môi trường đối với môi trường khác. * Người ta chọn chiết suất của chân không bằng 1, của không khí gần bằng 1, nên ta có thể xem chiết suất tỉ đối của một chất đối với không khí bằng chiết suất tuyệt đối của nó. 1. Bài tập áp dụng về hệ thức liên hệ: Cho biết: chiết suất tuyệt đối của nước là nnước = 3 4 và chiết suất tỉ đối của thủy tinh và nước là ntt- nước = 8 9 ; chiết suất tuyệt đối của kim cương nKC = 2,4. Tìm chiết suất tuyệt đối của thuỷ tinh (ntt) và chiết suất tỉ 1. Liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối: Gọi n1 là chiết suất tuyệt đối của môi trường (1) n2 là chiết suất tuyệt đối của môi trường (2) n21 là chiết suất tỉ đối của môi trường (2) đối của kim cương đối với nước? Giải: ta có: ntt- nước = nöôùcn n tt 5,1 3 4. 8 9n.nn tttt   nöôùcnöôùc Ta cũng có: 8,14,2 n n n 3 4 kk kk  nöôùc nöôùc đối với môi trường (1), ta có hệ thức: 1 2 21 n n n  2. Liên hệ giữa chiết suất với vận tốc ánh sáng: Chiết suất tuyệt đối của môi trường trong suốt tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường đó. 2 1 1 2 v v n n  (1) Nếu môi trường (1) là chân không thì: n1 = 1 và v1 = C = 3.108m/s, và bt (1) sẽ là: 2 2 v Cn  Tổng quát: v Cn  Nhận xét: ta luôn có C > v => n > 1 => chiết suất của môi trường trong suốt luôn luôn lớn hơn 1. D. Củng cố: Nhắc lại:Kn hiện tượng khúc xạ AS, ĐL khúc xạ AS Và ĐN chiết suất tuyệt đối. E. Dặn dò: - Hướng dẫn trả lời các câu hỏi Sgk. - BTVN: 4, 5, 6, Sgk trang 125 Và các bài tập trong SBT. - Xem bài: “Hiện tượng phản xạ toàn phần”