Giáo án Vật lý 11 Bài 27: Phản xạ toàn phần

BÀI 27. PHẢN XẠTOÀN PHẦN Lớp Ngày Tiết Ngày soạn Dạy I. MỤC TIÊU BÀI HỌC 1. Kiến thức, kĩ năng a/ Về kiến thức - Phát biểu được định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần. Phân biệt được hiện tượng này với hiện tượng phản xạ qua gương và hiện tượng phản xạ một phần. - Trình bày được điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần - Trình bày được ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần, cấu tạo và công dụng của cáp quang trong đời sống kĩ thuật b/ Về kĩ năng - Vận dụng kiến thức về hiện tượng phản xạ toàn phần để giải các bài tập đơn giản - Giải thích được hiện tượng ảo tượng và nguyên tắc truyền tín hiệu bằng cáp quang (sự truyền sáng trong sợi quang) 2. Định hướng phát triển phẩm chất và năng lực học sinh a. Các phẩm chất: chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm b. Năng lực: - Năng lực tự học, năng lực hợp tác, năng lực tính toán - Năng lực phân tích thí nghiệm và giải quyết vấn đề thông qua môn vật lý II. CHUẨN BỊ Giáo viên: Chuẩn bị các thí nghiệm và một số bài tập liên quan Học sinh: Ôn lại nội dung liên quan đến sự khúc xạ ánh sáng III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC A. Hoạt động khởi động PPDH: đàm thoại Thời gian: 10 phút TCHĐ HS: cá nhân Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ n n - Nhắc lại định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng, biểu thức liên hệ giữa i và r - Biểu diễn tia khúc xạ khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang kém sang môi trường chiết quang hơn và ngược lại - Giáo viên nhấn mạnh đến hiện tượng phản xạ một phần xảy ra trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng Hoạt động 2: Đặt vấn đề Khi thay đổi góc tới trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng thì vị trí của tia khúc xạ và phản xạ sẽ thay đổi do i’ = i và . Trong trường hợp tăng góc tới thì tia phản xạ và khúc xạ sẽ di chuyển như thế nào? Nếu tiếp tục tăng góc tới thì hiện tượng xảy ra ở mặt phân cách của hai môi trường như thế nào? B. Hoạt động hình thành kiến thức Hoạt động 1. Tìm hiểu về hiện tượng phản xạ toàn phần PPDH: nêu vấn đề, đàm thoại Thời gian: 20 phút TCHĐ HS: cá nhân, nhóm Tiến trình Hoạt động của giáo viên – học sinh Nội dung cơ bản Chuyển giao nhiệm vụ học tập * Chia lớp thành 4 nhóm, phát phiếu học tập tới mỗi cá nhân, yêu cầu học sinh quan sát thí nghiệm; ghi lại cường độ sáng của tia khúc xạ, phản xạ vào bảng (4 phút) * Yêu cầu học sinh thảo luận nhóm gọi tên hiện tượng quan sát được trong thí nghiệm và điều kiện xảy ra hiện tượng (phản xạ toàn phần) (6 phút) * Trình bày kết quả, thảo luận, chốt kiến thức (10 phút) 1. Thí nghiệm Góc tới Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ i nhỏ i tăng dần i lớn 2. Hiện tượng phản xạ toàn phần a. 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. b. Điều kiện để có phản xạ toàn phần + Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn. + i ≥ igh. Thực hiện nhiệm vụ học tập - Hoạt động cá nhân, quan sát thí nghiệm ghi lại kết quả về vị trí và cường độ sáng của tia khúc xạ, phản xạ trong thí nghiệm - Thảo luận nhóm, gọi tên và tìm điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần Báo cáo kết quả, thảo luận Các nhóm ghi lại kết quả vào bảng phụ, trao đổi, thảo luận, bổ sung Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập Chốt kiến thức và đánh giá hiệu quả của hoạt động đối với mỗi nhóm Hoạt động 2. Tìm hiểu về ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần PPDH: thuyết trình, đàm thoại Thời gian: 5 phút TCHĐ HS: cá nhân Tiến trình Hoạt động của giáo viên – học sinh Nội dung cơ bản Chuyển giao nhiệm vụ học tập * Giáo viên giới thiệu một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: hiện tượng ảo tượng, lăng kính phản xạ toàn phần, cáp quang . * Yêu cầu học sinh về nhà: - tìm hiểu về cấu tạo, nguyên tắc truyền sáng trong cáp quang, công dụng và ưu điểm của cáp quang - giải thích hiện tượng ảo tượng 3. Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần a. Hiện tượng ảo tượng b. Cáp quang * Cấu tạo Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một sợi dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần. Sợi quang gồm hai phần chính: + Phần lỏi trong suốt bằng thủy tinh siêu sach 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. * Công dụng Cáp quang được ứng dụng vào việc truyền thông tin với các ưu điểm: + Dung lượng tín hiệu lớn. + Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài. + Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện). Cáp quang còn được dùng để nội soi trong y học. Thực hiện nhiệm vụ học tập Tiếp thu kiến thức và nhiệm vụ học tập được giao Báo cáo kết quả, thảo luận Báo cáo kết quả vào giờ học kế tiếp bằng bài làm trên giấy hoặc bài trình chiếu powerpoint Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập Tổng kết, đánh giá kết quả học tập của mỗi cá nhân C. Hoạt động luyện tập, vận dụng - Trả lời câu hỏi trắc nghiệm Câu 1. Một chùm tia sáng hẹp truyền từ môi trường (1) có chiết suất n1 tới mặt phẳng phân cách với môi trường (2) chiết suất n2. Cho biết n1 < n2 và i có giá trị thay đổi. Trường hợp nào sau đây có hiện tượng phản xạ toàn phần? A. Chùm tia sáng gần như sát mặt phẳng phân cách B. Góc tới i thỏa mãn điều kiện C. Góc tới i thỏa mãn điều kiện D. Không trường hợp nào đã nêu Câu 2. Chùm sáng hẹp truyền từ nước (n = ) ra không khí (n = 1). Để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần tại mặt phân cách của hai môi trường thì góc tới thỏa mãn điều kiện: A. i <48035’ B. i ≥48035’ C. i < 41024’ D. i ≥ 41024’ Câu 3. Khi ánh sáng truyền từ thủy tinh (n = ) sang không khí (n = 1). Góc giới hạn phản xạ toàn phần có giá trị bằng: A. 35015’ B. 54044’ C. 600 D. 450 - Yêu cầu học sinh thực hiện thí nghiệm định tính với hiện tượng phản xạ toàn phần trên bộ thí nghiệm về hiện tượng này. D. Hoạt động tìm tòi và mở rộng Tìm hiểu và giải thích hiện tượng ảo tượng trong thực tế Cấu tạo, công dụng, nguyên tắc truyền thông tin bằng cáp quang PHIẾU HỌC TẬP Quan sát video thí nghiệm và thực hiện những yêu cầu sau: Thời gian thực hiện cho cá nhân: 4 phút Thời gian nhóm thảo luận và trình bày kết quả: 6 phút 1. Ghi lại hiện tượng quan sát trong mỗi thí nghiệm: Cường độ sáng của tia khúc xạ, chùm tia phản xạ 2. Gọi tên hiện tượng sau cùng quan sát được trong mỗi thí nghiệm 3. Điều kiện xảy ra hiện tượng sau cùng trong mỗi thí nghiệm Thí nghiệm 1: Sự truyền sáng từ môi trường chiết quang kém (chiết suất nhỏ) vào môi trường chiết quang hơn (chiết suất lớn hơn) Góc tới Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ Nhỏ i tăng dần và tiến gần giá trị 900 Hiện tượng sau cùng quan sát được: . Điều kiện xảy ra: ..... Thí nghiệm 2: Sự truyền sáng từ môi trường chiết quang hơn (chiết suất lớn) vào môi trường chiết quang kém hơn (chiết suất nhỏ hơn) Góc tới Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ Nhỏ Có giá trị đặc biệt igh Có giá trị lớn hơn giá trị igh Hiện tượng sau cùng quan sát được: Điều kiện xảy ra: ... DỰ KIẾN KẾT QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH Thí nghiệm 1: Sự truyền sáng từ môi trường chiết quang kém (chiết suất nhỏ) vào môi trường chiết quang hơn (chiết suất lớn hơn) Góc tới Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ Nhỏ Rất sáng Ban đầu không quan sát được, rất mờ i tăng dần và tiến gần giá trị 900 Mờ dần Tăng dần Hiện tượng sau cùng quan sát được: Khúc xạ ánh sáng Điều kiện xảy ra: xảy ra với mọi góc tới (luôn xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng) Thí nghiệm 2: Sự truyền sáng từ môi trường chiết quang hơn (chiết suất lớn) vào môi trường chiết quang kém hơn (chiết suất nhỏ hơn) Góc tới Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ Nhỏ Rất sáng Rất mờ (không quan sát được) Có giá trị đặc biệt igh Rất mờ Rất sáng Có giá trị lớn hơn giá trị igh Không tồn tại Rất sáng Hiện tượng sau cùng quan sát được: Phản xạ, không tồn tại hiện tượng khúc xạ ánh sáng Điều kiện xảy ra: góc tới lớn hơn igh