Tích hợp biến đổi năng lượng (Khúc xạ ánh sáng)

VẬT LÝ 11 CƠ BẢN
Tiết 54

Ngày soạn: 3/ 3/ 2016

Lớp dạy: 11/14

Ngày dạy: 11/ 3/ 2016

CHƯƠNG VI. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
BÀI 26. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
I. Mục tiêu
I.1. Kiến thức

- Phát biểu được định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
- Chỉ ra được tia tới, điểm tới, pháp tuyến, mặt phân cách, tia khúc xạ, góc tới, góc khúc
xạ, mặt phẳng tới trong thí nghiệm hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
- Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng.
- Viết được công thức và nêu được ý nghĩa của chiết suất tỉ đối.
- Phát biểu được định nghĩa, tính chất của chiết suất tuyệt đối.
- Phát biểu được tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng và chỉ ra được sự thể hiện
tính chất này ở định luật khúc xạ ánh sáng.
I.2. Kỹ năng

- Phân tích được đồ thị để tìm ra mối liên hệ giữa các đại lượng vật lý.
- Vẽ được hình so sánh khả năng chiết quang của hai môi trường trong suốt.
- Viết được hệ thức thể hiện mối liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối.
- Vẽ được đường truyền tia sáng qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng
trong suốt.
- Viết được dạng đối xứng của định luật khúc xạ ánh sáng; viết được dạng rút gọn của
định luật khúc xạ ánh sáng với góc tới nhỏ.

- Vận dụng được công thức định luật khúc xạ ánh sáng để giải các bài toán liên quan.
I.3. Năng lực chuyên biệt cần đạt được

- Về kiến thức
K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí
cơ bản, các phép đo, các hằng số vật lí.
K3: Sử dụng các kiến thức vật lí để thực hiện nhiệm vụ học tập.
K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp…) kiến
thức vật lí vào giải bài tập.
- Về phương pháp
P1: Đặt ra các câu hỏi về vấn đề liên quan đến vật lí.
1


VẬT LÝ 11 CƠ BẢN
P3: Thu thập đánh giá các nguồn thông tin khác nhau.
P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí.
- Về trao đổi thông tin
X1: Trao đổi kiến thức và ứng dụng vật lí bằng ngôn ngữ vật lí và các cách diễn tả đặc
thù của vật lí.
X3: Lựa chọn, đánh giá được các nguồn thông tin khác nhau.
X5: Ghi lại được các kết quả từ hoạt động học tập vật lí của mình.
X6: Trình bày kết quả từ hoạt động học tập vật lí của mình.
X7: Thảo luận được kết quả công việc của mình và những vấn đề liên quan dưới góc
nhìn vật lí.
X8: Tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí.
- Cá thể
C1: Xác định được trình độ hiện có về kiến thức, kỹ năng, thái độ của cá nhân trong học
tập vật lí.
C2: Lập kế hoạch và thực hiện kế hoạch nhằm nâng cao trình độ bản thân.

C4: Đánh giá được - dưới khía cạnh vật lí - các giải pháp về môi trường.
C5: Sử dụng được kiến thức vật lí để đánh giá các vấn đề trong cuộc sống.
II. Chuẩn bị
II.1. Giáo viên

- Máy chiếu.
- Các thí nghiệm biểu diễn và thí nghiệm ảo bằng PowerPoint đo các góc i và r để nghiệm
lại định luật khúc xạ ánh sáng.
- Dự kiến nội dung ghi bảng:

CHƯƠNG VI. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
BÀI 26. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
I – Sự khúc xạ ánh sáng
1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Định nghĩa: Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi
truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.
2. Định luật khúc xạ ánh sáng
a) Các khái niệm cơ bản

2


VẬT LÝ 11 CƠ BẢN
SI: tia tới; I: điểm tới;
N’IN: pháp tuyến với mặt phân cách tại I;
IR: tia khúc xạ;
i: góc tới; r: góc khúc xạ
D: góc lệch giữa tia tới và tia khúc xạ.
Mặt phẳng tới: mp  SI, N'IN 
b) Định luật khúc xạ ánh sáng

Phát biểu:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) 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 (sin i) và sin góc khúc
xạ (sin r) luôn không đổi:
sin i
 haèng soá
sin r

II - Chiết suất của môi trường
1. Chiết suất tỉ đối
Hằng số trong định luật khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 (chứa
tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (chứa tia tới).
sin i
n 21 
sin r
TH1: n 21  1  r  i : tia khúc xạ bị lệch lại xa pháp tuyến hơn. Khi đó, môi trường
(2) chiết quang kém môi trường (1). Góc lệch giữa tia tới và tia khúc xạ là D  r  i .

TH2: n 21  1  r  i : tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn. Khi đó, môi trường
(2) chiết quang hơn môi trường (1). Góc lệch giữa tia tới và tia khúc xạ là D  i  r .

2. Chiết suất tuyệt đối
Định nghĩa: Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là
chiết suất tỉ đối của môi trường đó với chân không.
c
- Hệ thức chiết suất tuyệt đối của một môi trường: n 
v
Trong đó:
c là vận tốc ánh sáng trong chân không (c = 3.108 m/s).

v là tốc độ ánh sáng trong môi trường bất kì.
Với chân không, không khí: n = 1; nước n = 4/3,…
- Mọi môi trường trong suốt đều có chiết suất lớn hơn 1.
3


VẬT LÝ 11 CƠ BẢN
n 21 

n2
n1

Trong đó: n1 , n 2 : lần lượt là chiết suất tuyệt đối của môi trường (1) và môi trường (2)
- Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng viết dưới dạng đối xứng:
sin i n 2

sin r n1
 n1 sin i  n 2 sin r

- Nhận xét:
+ i  0  r  0  Tia tới vuông góc với mặt phân cách thì truyền thẳng.
+ i, r  100  sin i  i; sin r  r  Biểu thức của ĐL KXAS: n1.i  n 2 .r
III - Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng
Ánh sáng truyền đi theo truyền nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó.
1
n12 
n 21
Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng cũng biểu hiện ở sự truyền thẳng và sự phản
xạ.
IV. Bài tập ví dụ: SGK/165

II.2. Học sinh

- Ôn lại định luật truyền thẳng ánh sáng, định luật phản xạ ánh sáng.
- Ôn lại bài 40. Khúc xạ ánh sáng, bài 41. Quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ (lớp 9).
III. Tổ chức hoạt động dạy học

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Hoạt động 1. Ổn định lớp và đặt vấn đề (2 phút)
GV giới thiệu một số ví dụ về Lắng nghe.
hiện tượng khúc xạ ánh sáng
trong đời sống: Chúng ta nhìn
thấy cành hoa, cây đũa bị gãy
khúc tại mặt nước. Đây chính là
hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
Hôm nay cô và các em cùng tìm
hiểu về hiện tượng này.
Hoạt động 2. Tìm hiểu sự khúc xạ ánh sáng (13 phút)
Quan sát và định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng
GV sử dụng PP để trình chiếu Quan sát và trả lời câu hỏi của
hoạt hình, chiếu chùm tia sáng GV.
song song đến mặt nước và đặt
câu hỏi:
4

Năng lực chuyên
biệt

VẬT LÝ 11 CƠ BẢN

Hoạt hình được
trình chiếu trên PP
H: Em hãy cho nhận xét về Phương truyền của chùm sáng bị C1: Nhận xét được
phương truyền của chùm tia thay đổi (hoặc chùm sáng bị gãy hiện tượng quan sát
sáng sau khi đi vào trong nước. khúc tại mặt nước).
được.
Xác định được
trình độ hiện có về
kiến thức, kỹ năng,
thái độ của cá nhân
trong học tập vật lí.
GV cho biết đây là hiện tượng
khúc xạ ánh sáng và yêu cầu HS
dựa vào mục I.1/tr.162 để trả lời
câu hỏi:
H: Thế nào là hiện tượng khúc Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng
xạ ánh sáng?
lệch phương (gãy) của các tia
sáng khi truyền xiên góc qua
mặt phân cách giữa hai môi
trường trong suốt khác nhau.

K1: Phát biểu được
định nghĩa hiện
tượng khúc xạ ánh
sáng.

Tìm hiểu các khái niệm cơ bản
GV trình chiếu hình ảnh lên PP
để HS quan sát và giới thiệu các
khái niệm:
Ghi nhận.

Hình ảnh được
trình chiếu trên PP
Mời một em nhắc lại tên gọi
SI: tia tới, là tia sáng từ nguồn
của các khái niệm cơ bản được điểm đến mặt phân cách.
thể hiện trên hình vẽ.
I: điểm tới, là giao điểm của tia
tới và mặt phân cách.
N’IN: pháp tuyến, là đường
vuông góc với mặt phân cách tại
điểm tới.

5

K1: Phát biểu được
các khái niệm cơ
bản trong hiện
tượng khúc xạ ánh
sáng.


VẬT LÝ 11 CƠ BẢN
IS’: tia phản xạ, là tia sáng bị hắc
lại môi trường cũ.

IR: tia khúc xạ, là tia sáng từ
điểm tới đi vào môi trường thứ
hai.
i: góc tới, là góc hợp bởi tia tới
và pháp tuyến.
i’: góc phản xạ, là góc hợp bởi
tia phản xạ và pháp tuyến.
r: góc khúc xạ, là góc hợp bởi tia
khúc xạ và pháp tuyến.
Theo định luật phản xạ ánh
Góc i = i’.
sáng đã được học, hãy cho biết
mối liên hệ giữa góc i và i’?
GV cho biết thêm: mặt phẳng Ghi nhận.
tạo bởi tia tới và pháp tuyến gọi
là mặt phẳng tới.
Tìm hiểu định luật khúc xạ ánh sáng
GV giới thiệu sơ đồ TN ở Hình
26.3/163: Đèn chiếu laze tạo ra
tia tới đến mặt phẳng của khối
nhựa bán trụ trong suốt, thước
đo độ dùng để đo góc tới và góc
khúc xạ.
GV thực hiện TN biểu diễn:
chiếu tia laze đến khối bán trụ.
Yêu cầu HS quan sát và trả lời
câu hỏi:
H: Tia khúc xạ nằm trong mặt Tia khúc xạ nằm trong mặt
phẳng nào?
phẳng tới.

H: Em hãy xác định vị trí của tia Tia khúc xạ ở phía bên kia pháp
khúc xạ so với tia tới và pháp tuyến so với tia tới.
tuyến.
GV yêu cầu HS rút ra kết luận
thứ nhất của định luật bằng câu
hỏi:
H: Em hãy rút ra kết luận về tia Tia khúc xạ nằm trong mặt X1: Rút ra kết luận
khúc xạ.
phẳng tới và ở phía bên kia pháp về tia khúc xạ trong
tuyến so với tia tới.
thí nghiệm.
GV giới thiệu cách thực hiện:
thay đổi góc tới i, ứng với mỗi
giá trị của i, đo giá trị của r.

6


VẬT LÝ 11 CƠ BẢN
GV tiến hành TN ứng với các
góc tới từ 0 đến 80 độ, mỗi lần
tăng thêm 10 độ. Yêu cầu HS
quan sát và xác định giá trị r
tương ứng. Tiến hành lập bảng
số liệu i và r.
GV cho biết: Khi i tăng thì r
cũng tăng nhưng không tỉ lệ
thuận.

P5: Sử dụng kiến

thức toán học.

Từ bảng số liệu ta tiến hành vẽ
đồ thị sin r theo sin i. Đồ thị có
dạng đường thẳng đi qua gốc tọa
độ. Điều đó cho biết sin r tỉ lệ
sin i
thuận với sin i. Tức là tỉ số
sin r
bằng hằng số.
GV kết luận: Đối với hai môi
trường trong suốt nhất định, tỉ số
giữa sin i và sin r là không đổi.
Đây chính là ý thứ hai của định
luật khúc xạ ánh sáng.
H: Em hãy nhắc lại công thức
của định luật.

sin i
 haèng soá
sin r

Hoạt động 3. Tìm hiểu chiết suất của môi trường (12 phút)
Tìm hiểu chiết suất tỉ đối
GV giới thiệu: Hằng số trong
công thức định luật KXAS được
gọi là chiết suất tỉ đối của môi
trường khúc xạ đối với môi
trường tới.
GV cho biết: ta kí hiệu môi

trường khúc xạ là môi trường
(2), môi trường tới là (1), khi đó
chiết suất tỉ đối nói trên được kí
hiệu là n 21 .
H: Công thức của định luật Công thức là:
KXAS được viết lại như thế nào?
sin i
 n 21
sin r
GV phân tích các trường hợp
của n 21 và đưa ra các định nghĩa
môi trường chiết hơn và chiết
quang kém.
7


VẬT LÝ 11 CƠ BẢN
TH1: n 21  1

Kết luận: Môi trường (2) chiết
quang hơn môi trường (1).
TH2: n 21  1

Kết luận: Môi trường (2) chiết
quang kém môi trường (1).
Tìm hiểu chiết suất tuyệt đối
GV giới thiệu khái niệm chiết
suất tuyệt đối: Chiết suất tuyệt
đối (gọi tắt là chiết suất) của một
môi trường là chiết suất tỉ đối

của môi trường đó đối với chân
không.
H: Chiết suất của chân không Chiết suất của chân không bằng
bằng bao nhiêu? Của không khí 1, của không khí gần bằng 1.
bằng bao nhiêu?
GV giới thiệu biểu thức liên hệ
giữa chiết suất môi trường và
c
vận tốc ánh sáng: n 
v
H: Tính chất của chiết suất tuyệt Chiết suất tuyệt đối của mọi môi
đối là gì?
trường đều lớn hơn 1.
GV giới thiệu biểu thức liên hệ
giữa chiết suất tỉ đối và tuyệt
n
đối: n 21  2
n1
H: Với công thức thu được của Dạng đối xứng:
n 21 em hãy viết dạng đối xứng
sin i n 2

của định luật KXAS.
sin r n1
 n1 sin i  n 2 sin r
Thực hiện các câu hỏi C1, C2, C3
8

P5: Sử dụng kiến
thức toán học.

VẬT LÝ 11 CƠ BẢN
GV chia lớp thành bốn nhóm,
thời gian thảo luận là 2 phút,
nhiệm vụ của mỗi nhóm là trả
lời các câu hỏi C1, C2, C3. GV
có thể cho các gợi ý sau:
C1: Với góc  nhỏ thì:
sin   

X8: tham gia hoạt
động nhóm trong
học tập vật lí.

Với i, r nhỏ thì:
sin i  i
sin r  r
Dẫn đến:
n1 sin i  n 2 sin r
 n1i  n 2 r

X5: ghi lại các kết
quả từ hoạt động
học tập vật lí.

C2: i  00 thì r  ? Khi đó có i  00 thì r  00. Nghĩa là tia X6: Trình bày kết
hiện tượng KXAS không? Vì sáng sẽ truyền thẳng. Do đó hiện quả từ hoạt động
học tập vật lí của
sao?

tượng KXAS không xảy ra.
mình.
C3: Thay kí hiệu i, r thành i1 ,i 2 .

n1 sin i1  n 2 sin i 2
   n n sin i n

K3: Thực hiện
nhiệm vụ học tập.

Hoạt động 4. Tìm hiểu tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng (5 phút)
GV cho HS xem hoạt hình về
tính thuận nghịch của sự truyền
ánh sáng.
H: Thế nào là tính thuận nghịch Ánh sáng truyền đi theo đường K1: Trình bày
của sự truyền ánh sáng?
nào thì cũng truyền ngược lại được tính thuận
theo đường đó.
nghịch của sự
truyền ánh sáng.
H: Chứng tỏ n12 

1
.
n 21

n12 

sin r
1

1


sin i  sin i  n 21


 sin r 

K3: Thực hiện
nhiệm vụ học tập.

GV nhấn mạnh: Tính thuận
nghịch của sự truyền ánh sáng
cũng biểu hiện ở sự truyền thẳng
và sự phản xạ.
Hoạt động 5. Vận dụng tích hợp giáo dục ứng phó với BĐKH. (10 phút)
- Từ việc tìm hiểu về hiện tượng
khúc xạ của ánh sáng, GV giao
nhiệm vụ cho các nhóm HS tìm
hiểu về các tác dụng của ánh
sáng Mặt Trời đối với Trái Đất
và sự khúc xạ ánh sáng qua tầng

Pha thứ nhất: Chuyển giao
nhiệm vụ.
- HS thảo luận để tìm ra phương
án tìm hiểu.
- Các nhóm tiến hành nhận các
nhiệm vụ

9

K4: Vận dụng (giải
thích, dự đoán, tính
toán, đề ra giải
pháp, đánh giá giải
pháp…) kiến thức
vật lí vào giải bài
tập.


VẬT LÝ 11 CƠ BẢN
ôzôn cũng như các tác dụng của
tầng ôzôn.

C4: Đánh giá được
- dưới khía cạnh
vật lí - các giải
pháp
về
môi
trường.

- Phân nhóm và giao nhiệm vụ + Nhóm 1: Tìm hiểu về các tác
cụ thể cho các nhóm.
dụng của ánh sáng Mặt Trời đối
với Trái Đất.
+ Nhóm 2: Tìm hiểu về sự khúc
xạ ánh sáng qua tầng ôzôn.
+ Nhóm 3: Tìm hiểu về các tác

dụng của tầng ôzôn.

X8: Tham gia hoạt
động nhóm.
X3: Lựa chọn,
đánh giá được các
nguồn thông tin
khác nhau.
P3: Thu thập đánh
giá các nguồn
thông tin khác
nhau.

Pha thứ hai: Hoạt động tự chủ
khám phá kiến thức, thực hiện
nhiệm vụ.
- Yêu cầu các nhóm tìm hiểu - Từng thành viên trong nhóm X1: Trao đổi kiến
theo phương án của nhóm đã thực hiện nhiệm vụ của nhóm thức và ứng dụng
được giao.
mình.
vật lí bằng ngôn
ngữ vật lí và các
cách diễn tả đặc thù
của vật lí.
- Hướng dẫn giúp đỡ các nhóm - Các nhóm tiến hành tìm ra
tìm ra phương án tối ưu nhất.
phương án giải quyết. Thảo luận
nhóm để tìm ra kết quả chung
cho nhóm về các tác dụng của
ánh sáng Mặt Trời đối với Trái

Đất và sự khúc xạ ánh sáng qua
tầng ôzôn cũng như các tác dụng
của tầng ôzôn.

X5: Ghi lại các kết
quả từ hoạt động
học tập vật lí của
mình.

- Tổ chức các nhóm báo cáo và Pha thứ ba: Thảo luận, trình X7: Thảo luận
thảo luận kết quả đã tìm hiểu. bày báo cáo.
được kết quả công
việc của mình và
những vấn đề liên
quan dưới góc nhìn
vật lí.
- Điều khiển các nhóm thảo luận
để tìm ra các kết quả tối ưu nhất.
- Yêu cầu HS các nhóm cùng
thảo luận về kết quả tìm hiểu mà
mỗi nhóm đưa ra được.

- Đại diện các nhóm báo cáo kết
quả đã tìm hiểu.
- Thảo luận, bổ sung và phân
tích các kết quả tìm được.

10

X6: Trình bày các

kết quả từ các hoạt
động học tập vật lí
của mình một cách
phù hợp.


VẬT LÝ 11 CƠ BẢN
- Yêu cầu HS các nhóm khác
nhận xét, thảo luận, đưa ra ý
kiến bổ sung.
Pha thứ tư: Thể chế hóa kiến
thức, giao nhiệm vụ về nhà.
- Tổng kết các kết quả tìm được - Ghi nhận các kết quả mà GV
của các nhóm và xác nhận đã xác nhận.
những kết quả tìm hiểu đúng.
Tích cực cho các em nhận xét,
bổ sung, phản biện nếu có, rồi
sau đó rút ra kết luận chung.
- Giao các nhiệm vụ về nhà hoàn - Cùng GV và các bạn, đề xuất
thiện các phương án đã nêu.
các câu hỏi mở và nhận nhiệm
- Hướng dẫn HS đưa ra các câu vụ về nhà hoàn thành.
hỏi mở để tiếp tục tìm hiểu, đào
sâu ở nhà.

C5: Sử dụng được
kiến thức vật lí để
đánh giá các vấn đề
trong cuộc sống.
P1: Đặt ra các câu

hỏi về vấn đề liên
quan đến vật lí.

Hoạt động 6. Củng cố, dặn dò (3 phút).
GV nhắc kiến thức trọng tâm: Lắng nghe.
định luật khúc xạ sánh sáng,
chiết suất môi trường.
Tia sáng truyền từ nước và khúc 370
xạ ra không khí. Tia khúc xạ và
tia phản xạ ở mặt nước vuông
góc nhau. Nước có chiết suất
4/3. Góc tới của tia sáng là bao
nhiêu (tính tròn số, đơn vị độ)?

K3: Thực hiện
nhiệm vụ học tập.

Yêu cầu HS làm các bài tập Thực hiện ở nhà.
trong SGK và xem trước bài
mới.
Chuẩn bị tiết sau: Bài tập khúc
xạ ánh sáng.

C2: Lập kế hoạch
và thực hiện kế
hoạch nhằm nâng
cao trình độ bản
thân.

IV. Rút kinh nghiệm

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
11


VẬT LÝ 11 CƠ BẢN
Đà Nẵng, ngày 11 tháng 03 năm 2016
Giáo viên hướng dẫn

Giáo sinh thực tập

Xác nhận của Ban giám hiệu

12