Bài giảng môn Vật lí Lớp 11 - Bài 27: Phản xạ toàn phần

TRƯỜNG THPT TRẦN QUỐC TOẢN TỔ: LÝ _ HOÁ TIẾT 53, BÀI 27 KIỂM TRA BÀI CŨ 1. Thế nào là hiện tượng khúc xạ ánh sáng? Phát biểu và viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng 2. Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1 là gì? Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là gì? Viết hệ thức liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối 3. Theo công thức của định luật khúc xạ ánh sáng, trường hợp nào không có hiện tượng khúc xạ? I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III.ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN 1. Thí nghiệm Nhiệm vụ: 1. Quan sát thí nghiệm chiếu tia sáng từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang hơn như hình vẽ 2. Thay đổi góc tới i từ 900Æ 0 và ngược lại từ 0 Æ 900 3. Quan sát độ sáng chùm tia khúc xạ, phản xạ khi góc tới thay đổi. 4. Thảo luận nhóm, Mô tả lại hiện tượng xẩy ra khi góc tới thay đổi. 5. Hoàn thành phiếu học tập số 1 Mục đích thí nghiệm: Khảo sát đường truyền của tia sáng từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường có chiết quang kém hơn Phiếu học tập số 1 Quan sát sự thay đổi của chùm tia khúc xạ và phản xạ khi góc tới thay đổi Góc tới Tia khúc xạ Tia phản xạ I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III.ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN 1. Thí nghiệm I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III.ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN 1. Thí nghiệm • Có r >i • Rất sáng Rất mờ • Gần sát mặt phân cách, r≈ 900 • Rất mờ Rất sáng Không có Rất sáng Kết quả thí nghIệm I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III.ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần Góc tới Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ Nhỏ Có Giá trị đặc biệt igh Có giá trị lớn hơn igh I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần • Vì n1 >n2 nên sinr > sini Æ r > i • Khi tia khúc xạ ở mặt phân cách hai môi trường r ≅ 900 I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III.ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần • Nếu i tăng thì toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ, không còn tia khúc xạ. Do đó góc tới i giới hạn để bắt đầu xẩy ra hiện tương phản xạ toàn phần tương ứng với r ≅ 900 0 2 1 2 1 sin sin90 singh gh nn i n i n = ⇒ = I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III.ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 1. Định nghĩa Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xẩy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III.ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần Từ những thí nghiệm và nhận xét trên, thế nào là hiện tượng phản xạ toàn phần ? Để có hiện tượng phản xạ toàn phần cần phải thoả mãn những điều kiện nào? II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần a. Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn. n2 < n1 b. Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn i2 ≥ igh I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần Trong thực tế có một số hiện tượng liên quan đến hiện tượng phản xạ toàn phần như: ảo tượng - Đi trong sa mạc nhìn thấy nước hoặc ốc đảo - Trưa nắng nhìn đường nhựa từ xa thấy có vẻ như đường ướt Kim cương nhìn sáng lóng lánh do tia sáng bị phản xạ toàn phần II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN Phiếu học tập số 2 Tìm hiểu cấu tạo và công dụng của cáp quang Cấu tạo Công dụng I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III.ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo - Cáp quang là một bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần. I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III.ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo Sợi quang gồm hai phần chính: - Phần lõi làm bằng thuỷ tinh siêu sạch có chiết suất lớn (n1) - Phần vỏ bọc cũng trong suốt bằng thuỷ tinh có chiết suất (n2) nhỏ hơn phần lõi Ngoài cùng là một số lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền và độ dai cơ học I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III.ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 2. Công dụng - Cáp quang dùng để truyền thông tin do có nhiều ưu điểm: + Dung lượng tín hiêu lớn + Nhỏ, nhẹ, dễ vận chuyển + Không bị nhiễu, bảo mật tốt + Không có rủi ro cháy I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III.ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần - Cáp quang dùng để nội soi trong y học I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN IIIỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 2. Công dụng BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Chiếu tia sáng từ nước có chiết suất 4/3 ra không khí. hỏi trong các góc tới sau: 300, 450, 600. với góc tới nào tia sáng bị phản xạ toàn phần? Góc 450 và 600 Góc 300 Góc 450 Góc 600 A B C D 03sin 48,59 4gh gh i i= ⇒ = I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần Đáp án: D 1 Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém thì: Luôn có tia khúc xạ và góc khúc xạ r nhỏ hơn góc tới i. Luôn có tia khúc xạ và góc khúc xạ r lớn hơn góc tới i. Chỉ có tia khúc xạ khi góc tới i lớn hơn góc giới hạn PXTP. Chỉ có tia khúc xạ khi góc tới i nhỏ hơn góc giới hạn PXTP. I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần A B C D Đáp án: D BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 2 Khi ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang có chiết suất nhỏ hơn và góc tới i góc giới hạn PXTP, thì sẽ xẩy ra hiện tượng.Trong đó mọi tia sáng đều bị.không có môi trường lớn hơn phản xạ toàn phần phản xạ tia khúc xạ I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần Điền vào chỗ trống những từ thích hợp để có được nhận xét đúng về hiện tượng phản xạ toàn phần họăc khúc xạ 3 Bài tập: Có hai tia sáng song song nhau truyền trong nước. Tia 1 gặp mặt thoáng của nước, tia 2 gặp bản thuỷ tinh hai mặt song song đặt sát mặt nước. Nếu tia 1 phản xạ toàn phần thì tia 2 có ló ra không khí được không? I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần tia 2 khúc xạ vào thuỷ tinh với góc khúc xạ r n.sin '.s inr sinr= sin n' n i n i= ⇒ Tia từ thuỷ tinh tới mặt phân cách với không khí dưới góc tới r 2 n n 1 1sinr= sin . sin n' n' n n' gh i i> > = GIẢII. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CÓ CHIẾT QUANG KÉM HƠN II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN III.ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG 1. Cấu tạo 2. Công dụng 1. Định nghĩa 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần 1. Thí nghiệm 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần Gọi n và n’ lần lượt là chiết suất của nước và thuỷ tinh Vì tia 1 phản xạ toàn phần nên sini > sinigh1 = 1/ n Vậy: r > igh2 nên tia 2 bị phản xạ toàn phần không khúc xạ ra không khí Những liên kết và hiệu ứng cần lưu ý 1. Nếu không kiểm tra bài cũ cả ba câu hỏi có thể click chuột vào chữ kiểm tra bài cũ để chuyển sang bài mới 2. Trong slide “kết quả thí nghiệm” có dùng hiệu ứng “Triger” để giáo viên có thể linh động trong việc giúp học sinh hoàn thành phiếu học tập. để biết được tia khúc xạ và tia phản xạ như thế nào (6 ô góc dưới bên phải hiện ra) cần phải click chuột vào ô phía trước ô cần hiện ra. 3. Trong quá trình dạy có thể chuyển từ mục này qua mục khác bằng menu dọc bên trái 4. Nếu các đoạn phim và flash không hiện ra là do đường dẫn sai, cần phải copy cả thư mục chứa bài giảng này vào mydocument.