Tổ chức dạy học các thí nghiệm về sóng ánh sáng vật lý 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
A. PHẦN MỞ ĐẦU 4
1. Lý do chọn đề tài 4

B.PHẦN NỘI DUNG 5
Dự kiến đóng góp của đề tài 5
Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC THEO
ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NÓI CHUNG VÀ NĂNG LỰC
THỰC NGHIỆM NÓI RIÊNG 6
1.1. Cơ sở lí luận của việc dạy học định hướng phát triển năng lực[6][9] 6
1.2. Năng lực thực nghiệm và các biểu hiện cụ thể trong học tập môn Vật lí 6
1.2.1. Khái niệm năng lực thực nghiệm[5][6][7] 6
1.2.2. Vai trò của việc phát triển năng lực thực nghiệm[6] 7

Chương 2 TỔ CHỨC DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC VỀ “SÓNG ÁNH SÁNG”
VẬT LÍ 12 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM 7
2.1. Nội dung kiến thức về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 trong chương trình Vật lí phổ thông 7
2.2. Xây dựng các cấu trúc thí nghiệm về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 theo định hướng phát
triển năng lực thực nghiệm. 8
2.2.1. Cải tiến các bộ thí nghiệm trong dạy học các kiến thức về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 nhằm phát
triển năng lực thực nghiệm của học sinh 8
Bộ thí nghiệm chồng chập ánh sáng: 8
Bộ thí nghiệm nhiễu xạ ánh sáng: 9
Bộ thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young 9
2.2.2. Các thí nghiệm được tiến hành với các bộ thí nghiệm đã được cải tiến nhằm phát triển năng lực
thực nghiệm của HS 10
Thí nghiệm tổng hợp ánh sáng trắng 10
2.2.3. Nội dung chuẩn bị 15
2.2.3.1. Chuẩn bị của Giáo viên 15
2.2.4. Tiến trình xây dựng kiến thức khoa học về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực

thực nghiệm của học sinh 15
1


2.2.4.1. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức phần Tán sắc ánh sáng 15
2.2.4.2. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức phần Nhiễu xạ ánh sáng 17
2.2.4.3. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức phần Giao thoa ánh sáng 18
2.2.4.4. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức phần sự phụ thuộc của khoảng vân i vào a, D, λ 19
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 21

2


3


A. PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Để đào tạo được nguồn nhân lực cao, năng động và sáng tạo, thích ứng với
nền kinh tế toàn cầu thì giáo dục cần phải đổi mới toàn diện, cần chú trọng phát
triển năng lực cho người học. Một trong những năng lực đặc thù trong qua trình
dạy học Vật lí là năng lực thực nghiệm. Tuy nhiên, việc phát triển năng lực thực
nghiệm hiện nay ở trường phổ thông còn chưa được chú trọng, việc vận dụng
kiến thức vào thực tiễn hay ứng dụng khoa học, kĩ thuật còn chưa nhiều.
Vậy làm thế nào để phát triển NLTN của HS?
Để hình thành, bồi dưỡng và phát triển được năng lực thực nghiệm cho học
sinh, cần phải hình thành các kĩ năng đó là đề xuất giả thuyết, thiết kế phương
án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả thí nghiệm. Đây cũng chính là
các thành tố của năng lực thực nghiệm.
Qua nghiên cứu cấu trúc và nội dung kiến thức phần “Ánh sáng” trong

chương trình Vật lí trung học tôi thấy đây là một kiến thức rất quan trọng. Bên
cạnh đó, việc tổ chức dạy học cho học sinh phần nội dung kiến thức về ánh sáng
vẫn chủ yếu là học lý thuyết, việc thực hiện các thí nghiệm liên quan đến các
hiện tượng của ánh sáng còn chưa được quan tâm, học sinh chưa được thực hiện
nhiều hoặc là chỉ được quan sát giáo viên thực hiện. Đồng thời, việc thực hiện
các thí nghiệm về các hiện tượng ánh sáng đối với học sinh còn khó khăn. Dẫn
đến chưa bồi dưỡng và phát triển được năng lực thực nghiệm của học sinh.
Với mục đích nhằm bồi dưỡng, phát triển năng lực thực nghiệm của học
sinh, tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Tổ chức dạy học các thí nghiệm về “Sóng
ánh sáng” Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh”.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Tổ chức dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh chương “Sóng
ánh sáng” Vật lí 12.
3. Giả thuyết khoa học của đề tài
- Nếu tổ chức dạy học các kiến thức Sóng ánh sáng theo định hướng phát triển
năng lực thực nghiệm của học sinh thì sẽ phát triển năng lực thực nghiệm của
học sinh.
4


4. Đối tượng nghiên cứu của đề tài
- Học sinh lớp 12 THPT.
- Các thí nghiệm về Sóng ánh sáng.
5. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Hoạt động dạy học các thí nghiệm về “Sóng ánh sáng” – Vật lí 12.
- Thực nghiệm sư phạm đối với học sinh 12 trường THPT
6. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
- Cơ sở lí luận về dạy học phát triển năng lực, năng lực thực nghiệm.
- Xây dựng tiến trình dạy học các thí nghiệm phần “Sóng ánh sáng” Vật lí 12
nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh.

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT để đánh giá và rút ra kết luận
7. Phương pháp nghiên cứu
1.1.Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Nghiên cứu cơ sở lý luận của dạy học phát triển năng lực, năng lực thực
nghiệm.
1.3. Phương pháp trong phòng thí nghiệm
- Chế tạo và kiểm tra các thí nghiệm về sóng ánh sáng: Tán sắc ánh sáng, nhiễu
xạ ánh sáng, giao thoa ánh sáng.
1.4. Thực nghiệm sư phạm
- Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học các kiến thức “Sóng ánh sáng” Vật
lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh.
- Đánh giá mục tiêu nghiên cứu của đề tài.

B.PHẦN NỘI DUNG
Dự kiến đóng góp của đề tài
- Xây dựng được tiến trình dạy học các thí nghiệm chương “Sóng ánh sáng” Vật
lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh.
- Cải tiến các thí nghiệm về Sóng ánh sáng để phát triển năng lực thực nghiệm
của học sinh.

5


Chương 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC
THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NÓI CHUNG
VÀ NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM NÓI RIÊNG
1.1. Cơ sở lí luận của việc dạy học định hướng phát triển năng lực[6][9]
Quá trình hình thành năng lực có thể được mô hình hóa bằng sơ đồ sau:
Năng lực nghề

Chuyên nghiệp Kinh
nghiệm
Năng lực Trách nhiệm
Hành động Sự đầy đủ
Khả năng

Thái độ

Kiến thức Áp dụng
Thông tin Xử lý

Các bước hướng tới sự phát triển năng lực/năng lực nghề

1

2

3

4

5

6

7

Hình 1.1. Mô hình phát triển năng lực
Giáo dục định hướng năng lực nhằm đảm bảo chất lượng đầu ra của việc
dạy học, thực hiện mục tiêu phát triển toàn diện các phẩm chất nhân cách, chú

trọng năng lực vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn nhằm chuẩn
bị cho con người năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề
nghiệp. Chương trình này nhấn mạnh vai trò của người học với tư cách chủ thể
của quá trình nhận thức.
1.2. Năng lực thực nghiệm và các biểu hiện cụ thể trong học tập môn Vật lí
1.2.1. Khái niệm năng lực thực nghiệm[5][6][7]
Theo nghĩa hẹp, NLTN là năng lực đề xuất phương án thí nghiệm khả thi,
tiến hành thí nghiệm (thao tác với các vật thể, thiết bị dụng cụ, quan sát, đo đạc)
để thu được thông tin và rút ra câu trả lời cho các vấn đề đặt ra (đó là một nhận
định về một tính chất, một mối liên hệ, một nguyên lí nào đó, cho phép đề xuất
một kết luận mới hoặc kiểm tra một giả thuyết khoa học).
NLTN với tư cách là một năng lực nhận thức khoa học, là năng lực HS có
thể hình thành và phát triển khi nghiên cứu các bộ môn khoa học thực nghiệm,
6


trong đó có Vật lí học. HS phải vận dụng tổng hợp các kiến thức lí thuyết kết
hợp hài hòa với kĩ năng và thái độ, hoạt động trí óc và thực hành, các vốn hiểu
biết Vật lí, kĩ thuật khoa học và thực tế cuộc sống.
1.2.2. Vai trò của việc phát triển năng lực thực nghiệm[6]
Học sinh hiểu rõ và có khả năng thao tác, vận hành, sửa chữa được các
thiết bị, máy móc trong cuộc sống. NLTN giúp HS tự tin, chủ động trong việc
tìm hiểu, vận hành, sửa chữa các thiết bị, máy móc. Đồng thời, HS sẽ có khả
năng tiếp nhận thế giới tự nhiên tốt hơn, biết cách tìm hiểu khám phá tự nhiên,
có trực giác nhạy bén trước các tình huống thực tế.. Đồng thời, phát triển NLTN
cũng kích thích hứng thú của HS, giúp các em mở rộng kiến thức và phát triển
toàn diện.
Các TN về phần Sóng ánh sáng ở các trường đều có trang bị các bộ thí
nghiệm: TSAS, GTAS. Nhưng do thời lượng của tiết học nội khoá, GV chỉ giới
thiệu chức năng của bộ TN đó, cho HS quan sát "mô hình" mà không tiến hành

TN, GV chủ yếu chỉ mô tả thí nghiệm bằng lời nói và hình vẽ. Việc dạy và học
“chay” khiến học sinh thụ động, không hiểu rõ bản chất và chỉ cho học sinh cái
nhìn mơ hồ về hiện tượng vật lí. Kiến thức HS thu nhận được xa rời thực tế, việc
học trở nên khô khan, khăn tiếp nhận, ghi nhớ.
Đa số GV đều nhận định, nếu sử dụng được các phương pháp dạy học phát
triển năng lực cho học sinh sẽ kích thích được sự say mê, hứng thú, sáng tạo,
góp phần phát triển các năng lực cho HS trong học tập Vật lí.
Chương 2
TỔ CHỨC DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC VỀ “SÓNG ÁNH SÁNG”
VẬT LÍ 12 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC
NGHIỆM
2.1. Nội dung kiến thức về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 trong chương trình
Vật lí phổ thông
Tiến trình hình thành và phát triển kiến thức về “Sóng ánh sáng” như sau:

7


SÓNG ÁNH SÁNG

Tán sắc ánh sáng

Máy quang phổ
Các loại quang phổ

Nhiễu xạ ánh sáng
Giao thao ánh sáng

QP
liên

tục

Đo bước sóng bằng
phương pháp
giao thoa

QP
liên
tục

QP
liên
tục

Thang sóng điện từ

Sóng
vô
tuyến

Tia
hồng
ngoại

AS
nhìn
thấy

Tia
tử

ngoại

Tia X

Tia
gam
ma

2.2. Xây dựng các cấu trúc thí nghiệm về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 theo
định hướng phát triển năng lực thực nghiệm.
Trong quá trình dạy học kiến thức về Sóng ánh sáng, bên cạnh việc tiếp
thu, vận dụng các kiến thức, học sinh còn được phát triển các năng lực thực
nghiệm trong quá trình học tập. Để phù hợp với mục tiêu đặt ra với thời gian
chuẩn bị không dài nên tôi lựa chọn xây dựng, tổ chức dạy học các kiến thức
sóng ánh sáng đó là TSAS, NXAS, GTAS.
2.2.1. Cải tiến các bộ thí nghiệm trong dạy học các kiến thức về “Sóng ánh
sáng” Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh
Bộ thí nghiệm chồng chập ánh sáng:
- Gồm hai thiết bị chính: đĩa màu và động cơ làm quay đĩa màu.
- Chế tạo đĩa màu: Dùng 1 tấm bìa carton tròn, in một tờ giấy màu có một hình
tròn chia thành 7 phần tương ứng có 7 màu từ đỏ đến tím và dán lên tấm bìa
carton tròn.
- Động cơ: Chúng tôi sử dụng loại động cơ 12V.
8


Hình 2.6. Bộ thí nghiệm tổng hợp ánh sáng trắng
Bộ thí nghiệm nhiễu xạ ánh sáng:
- Gồm các thiết bị chính: Đèn laze đỏ, khe hẹp, màn quan sát, giá đỡ.
- Đèn laze đỏ và giá đỡ chúng tôi lấy từ phòng thí nghiệm của trường.

- Khe hẹp chúng tôi chế tạo bằng phương pháp cắt CNC vật liệu nhôm.
- Màn quan sát chúng tôi chế tạo 2 loại màn bằng vật liệu ALU kết hợp với giấy
can và giấy decan đen nhám.

Hình 2.7. Các dụng cụ cải tiến trong bộ thí nghiệm NXAS
Bộ thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young
- Gồm các thiết bị chính: Đèn laze đỏ, laze xanh, khe Young, màn quan sát,
giá đỡ.
- Đèn laze đỏ và giá đỡ chúng tôi lấy từ phòng thí nghiệm của trường.
- Đèn laze xanh chúng tôi đã tiến hành mua trên thị trường loại có công suất nhỏ
(5mW) và cải tiến lại sử dụng nguồn điện 3V.
- Khe Young chúng tôi chế tạo bằng phương pháp cắt CNC vật liệu nhôm và các
thanh thép mỏng có bề dày khác nhau.
- Màn quan sát thì chúng rôi sử dụng màn quan sát đã chế tạo trong TN NXAS.

9


Hình 2.8. Các dụng cụ cải tiến trong bộ thí nghiệm GTAS
2.2.2. Các thí nghiệm được tiến hành với các bộ thí nghiệm đã được cải tiến
nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của HS
Thí nghiệm tổng hợp ánh sáng trắng
Mục đích thí nghiệm: Chứng tỏ ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng
đơn sắc bằng cách tổng hợp ánh sáng trắng từ các ánh sáng đơn sắc.

Bố trí thí nghiệm:
Phương án thí nghiệm: Dùng tấm bìa carton tròn chia làm 7 phần tương ứng có
7 màu từ đỏ đến tím được gắn vào trục động cơ. Quay tấm bìa với tốc độ đủ lớn.
Quan sát ánh sáng phản xạ từ tấm bìa và nhận xét.
Kết quả: Ánh sáng phản xạ quan sát được từ tấm bìa là ánh sáng trắng.

Kết luận: Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc.
Nhận xét: Với phương án thí nghiệm này, HS sẽ phát triển NLTN ở các hành vi
là phát biểu được vấn đề cần nghiên cứu, đề xuất , lựa chọn được giả thuyết, đề
xuất và lựa chọn phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết dưới sự giúp đỡ của
GV. Với mục đích cho HS làm quen với phương pháp mới nên các chỉ số hành
vi của NLTN ở mức độ 1,2.
Thí nghiệm nhiễu xạ ánh sáng:
Mục đích thí nghiệm: Kiểm tra đường truyền của tia sáng so với sự truyền
thẳng khi gặp vật cản.

10


Bố trí thí nghiệm:

Phương án thí nghiệm: Chiếu ánh sáng đơn sắc qua một khe hẹp, đo bề rộng
vùng sáng so với bề rộng khe hẹp và kết luận về đường đi của tia sáng.
Kết quả: Với bề rộng khe hẹp là 0,1mm, khoảng cách từ khe hẹp đến màn quan
sát là 1m, thì bề rộng chùm sáng trên màn quan sát thu được là 3,5mm.

Kết luận: Hiện tượng NXAS là hiện tượng lệch phương truyền so với sự truyền
thẳng của tia sáng khi gặp vật cản.
Nhận xét: Với phương án thí nghiệm này, HS sẽ phát triển NLTN ở các hành vi
phát biểu vấn đề cần nghiên cứu, đề xuất và lựa chọn được giả thuyết với chỉ số
ở mức độ 4, các hành vi đề xuất phương án thí nghiệm, lựa chọn được phương
án khả dĩ kiểm tra giả thuyết và lập kế hoạch thực hiện với các chỉ số ở mức độ
2,3.
Thí nghiệm giao thoa ánh sáng:
Mục đích thí nghiệm: Khảo sát hiện tượng GTAS đơn sắc với khe Young.
Bố trí thí nghiệm:

Phương án thí nghiệm: Chiếu ánh sáng đơn sắc qua khe Young, quan sát ánh
sáng thu được trên màn đặt sau khe Young.
11


Kết quả: Trên màn xuất hiện các vân sáng xen kẽ vân tối. Chứng tỏ có hiện
tượng giao thoa với ánh sáng.

Kết luận: Hiện tượng GTAS có xảy ra với ánh sáng. Chứng tỏ ánh sáng có tính
chất sóng. Kết quả GTAS tạo thành những vân sáng vân tối xen kẽ nhau.
Nhận xét: Với phương án thí nghiệm này, HS sẽ phát triển NLTN ở các hành vi
tự nêu được giả thuyết của hiện tượng, kết hợp kiến thức phần sóng cơ và quan
sát thí nghiệm giải thích được hiện tượng giao thoa sóng ánh sáng. Các chỉ số
hành vi NLTN đề xuất và lựa chọn giả thuyết đạt mức độ 4, chỉ số hành vi của
đề xuất và lựa chọn phương án thí nghiệm, lập kế hoạch tiến hành thí nghiệm ở
mức độ 3,4.
Thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của khoảng vân i theo D, a, λ:
Mục đích thí nghiệm: Khảo sát sự phụ thuộc của i theo D, a, λ. Viết hệ thức
liên hệ giữa các đại lượng.
Bố trí thí nghiệm:

Phương án thí nghiệm:

- Khảo sát sự phụ thuộc của i theo D: Chiếu chùm

sáng đơn sắc có bước sóng λ không đổi qua khe Young có a không đổi. Thay đổi
khoáng cách D từ khe young đến màn quan sát, sử dụng thước kẹp đo i trong các
trường hợp tương ứng. Lập bảng giá trị i và D trong các trường hợp, nhận xét
mối quan hệ và rút ra kết luận.

- Khảo sát sự phụ thuộc của i theo λ: Giữ không đổi khoảng cách D từ khe
Young đến màn quan sát và khoảng cách a của khe Young. Chiếu các chùm sáng
12


có λ khác nhau qua khe Young, sử dụng thước kẹp đo i trong các trường hợp
tương ứng. Lập bảng giá trị i và λ trong các trường hợp, nhận xét mối quan hệ
và rút ra kết luận.
- Khảo sát sự phụ thuộc của i theo a: Giữ không đổi khoảng cách D từ khe
Young đến màn quan sát và bước sóng λ ánh sáng chiếu khe Young. Thay đổi
khoảng cách a của khe Young và đo giá trị i tương ứng. Lập bảng giá trị i và a
trong các trường hợp, nhận xét mối quan hệ và rút ra kết luận.
Kết quả: - Khảo sát sự phụ thuộc của i vào D:
a = 0,15 (mm); λ = 650 (nm)
Lần đo
D (m)
i (mm)
i/D
1
0,5
2,25
4,5.10-3
2
0,55
2,55
4,64.10-3
3
0,6
2,71
4,52.10-3

4
0,65
3,02
4,65.10-3
5
0,7
3,21
4,59.10-3
6
0,75
3,49
4,65.10-3
7
0,8
3,7
4,63.10-3
Bảng 2.2. Bảng số liệu khảo sát sự phụ thuộc i theo D.
Phân tích kết quả: Từ bảng số liệu ta thấy D tăng i tăng. Tỉ số i / D = 4,59.10−3
với phần trăm sai số là 0,9%. Với sai số cho phép có thể coi i / D không đổi.
Kết luận:Khi a và λ không đổi , i tỉ lệ thuận với D.Tỉ số i / D = k với k là hằng số.
- Khảo sát sự phụ thuộc của i vào λ
Lần đo
1
2
TB

a = 0,15 (mm); D = 1 (m)
λ (nm)
i (mm)
532

3,68
650
4,56

i/λ
6,91.103
7,02.103
6,97.103
Bảng 2.3. Bảng số liệu khảo sát sự phụ thuộc i theo λ.

Phân tích kết quả: Từ bảng số liệu ta thấy D tăng i tăng. Tỉ số i / λ = 6,97.103 với
phần trăm sai số là 0,8%. Với sai số cho phép có thể coi i / λ không đổi.
Kết luận: Khi D và a không đổi,i tỉ lệ thuận với λ.Tỉ số i / λ = n với n là hằng số.
- Khảo sát sự phụ thuộc của i vào a
13


Lần đo
1
2
3
4
5
TB

D = 1 (m); λ = 650 (nm)
a (mm)
i (mm)
0,12
4,8

0,15
4,56
0,2
3,19
0,25
2,47
0,3
2,09

i.a
0,58.10-6
0,68.10-6
0,64.10-6
0,62.10-6
0,62.10-6
0,63.10-6
Bảng 2.4. Bảng số liệu khảo sát sự phụ thuộc i theo a.

Phân tích kết quả: Từ bảng số liệu ta thấy D tăng i tăng. Tích i.a = 0, 63.10−6 với
phần trăm sai số là 4,12%. Với sai số cho phép có thể coi i.a không đổi.
Kết luận: Khi D và λ không đổi thì i tỉ lệ nghịch với a. Tích i.a = m với m là
hằng số.
Kết luận chung: Khoảng vân i tỉ lệ thuận với D và λ, tỉ lệ nghịch với a. Hệ thức
liên hệ: i =

λD
a

Nhận xét: Với việc thực hiện lần lượt các phương án thí nghiệm, HS sẽ phát
triển NLTN qua mỗi lần thực hiện các hành vi của NLTN sẽ tăng dần lên và đạt

mức độ 4 ở nhiều hành vi như: ở các hành vi như phát biểu được vấn đề cần
nghiên cứu, dự đoán, nêu và lựa chọn được giả thuyết, đề xuất và lựa chọn được
phương án thí nghiệm khả dĩ kiểm tra giả thuyết, lập được kế hoạch tiến hành thí
nghiệm với các chỉ số hành vi ở mức cao 3,4; các chỉ số hành vi của tiến hành
phương án thí nghiệm, thu thập, xử lý kết quả, rút ra kết luận biện luận, vận
dụng liên hệ, phát hiện vấn đề mới tăng dần qua các thí nghiệm tiến hành từ mức
2 và đạt kết quả cao nhất ở mức 4 sau khi thực hiện xong các thí nghiệm.
Như vậy, với việc cho HS tìm hiểu và thực hiện các thí nghiệm này sẽ
giúp cho chỉ số hành vi NLTN của HS sẽ phát triển dần lên từ mức độ 1 (thấp
nhất) cho đến mức độ 4 (cao nhất).
Qua đó NLTN được phát triển với các giai đoạn:
• Xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả thuyết, hệ quả suy
luận lí thuyết.
• Thiết kế các phương án thí nghiệm
14


• Tiến hành phương án thí nghiệm đã thiết kế
• Xử lí, phân tích và trình bày kết quả, rút ra kết luận
Với từng giai đoạn, NLTN của HS được phát triển theo các mức độ tăng
dần. GV hỗ trợ HS khi cần thiết, hỗ trợ trực tiếp hay qua các mạng xã hội.
2.2.3. Nội dung chuẩn bị
2.2.3.1. Chuẩn bị của Giáo viên
- GV xây dựng kế hoạch thiết kế các bài học đối với các kiến thức về sóng ánh
sáng, các thí nghiệm sao cho HS có thể vận dụng các kiến thức đã học để giải
quyết vấn đề có trong bài học, đặc biệt các bài học này cần phát triển được
NLTN của HS.
- GV cần xem lại HS đã được học kiến thức nào về ánh sáng, các thí nghiệm đã
được học ở các lớp dưới.
- Các thí nghiệm về Sóng ánh sáng đã được cải tiến.

2.2.3.2. Chuẩn bị của học sinh
- Ôn lại và nghiên cứu các tài liệu mà GV đã cung cấp, tìm kiếm thông tin về các
kiến thức phần Sóng ánh sáng.
- Hs cũng cần tìm hiểu về NLTN, các thí nghiệm liên quan qua các kênh thông
tin khác nhau như các tài liệu GV cung cấp và internet…
- Hs cần sẵn sàng tham gia các hoạt động mà GV đưa ra, sẵn sàng tham gia hoạt
động nhóm, tích cực, chủ động, sáng tạo, động lập, tự chủ giải quyết các nhiệm
vụ, sẵn sàng chia sẻ, giúp đỡ, tìm kiếm sự hỗ trợ…
- Hs chuẩn bị sẵn tâm thế, tích cực tham gia thảo luận, thuyết trình trước lớp.
- Hs chuẩn bị các phương án chế tạo các thiết bị đơn giản và vật mẫu.
2.2.4. Tiến trình xây dựng kiến thức khoa học về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12
nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh
2.2.4.1. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức phần Tán sắc ánh sáng
1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết
Trong những ngày hè, sau những cơn mưa rào trên nền trời thường xuất hiện
một dải cầu vồng với nhiều màu sắc vắt ngang qua vòm trời.
Thí nghiệm: Thí nghiệm về sự TSAS
Ánh sáng từ đèn, sau khi qua lăng kính sẽ không những bị lệch về phía đáy
15


lăng kính mà còn bị tách thành nhiều chùm sáng khác nhau theo thứ tự: đỏ,
cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Chùm ánh sáng đỏ bị lệch ít nhất, chùm ánh
sáng tím bị lệch nhiều nhất.
2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết
Nguyên nhân nào đã làm cho chùm ánh sáng trắng khi đi qua lăng kính không
những bị lệch về đáy lăng kính mà còn bị tách thành nhiều chùm sáng có màu
khác nhau?
3. Giải quyết vấn đề
3.1. Đề xuất giả thuyết 1

Giả thuyết 1: Thủy tinh làm đổi màu ánh sáng chiếu vào nó.
3.2. Kiểm tra tính đúng đăn của giả thuyết 1
3.2.1. Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm
Ánh sáng đơn sắc qua lăng kính bị đổi màu.
3.2.2. Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra
Dụng cụ thí nghiệm: Nguồn sáng đơn sắc, lăng kính, màn quan sát..
Phương án thí nghiệm: Chiếu xiên góc ánh sáng từ nguồn sáng đơn sắc laze
qua qua lăng kính, đặt màn quan sát hứng chùm tia ló ra khỏi lăng kính.
Tiến hành thí nghiệm: Quan sát đường đi của tia đơn sắc qua lăng kính và
màu của tia ló ra khỏi lăng kính.
Kết quả: Tia ló lệch về đáy lăng kính hơn tia tới. Tia đơn sắc qua lăng kính
không đổi màu. Giả thuyết 1 chưa chính xác.
3.3. Đề xuất giả thuyết 2
Giả thuyết 2: ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc
Chiết suất của thủy tinh có giá trị khác nhau với mỗi ánh sáng đơn sắc khác
nhau.
3.4. Kiểm tra tính đúng đăn của giả thuyết 2
3.4.1. Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm
Ánh sáng trắng là tập hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau.
16


3.4.2. Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra
Dụng cụ thí nghiệm: Tấm bìa hình tròn có trục quay chia thành 7 phần mỗi
phần sơn một màu đơn sắc từ đỏ đên tím; động cơ điện.
Phương án thí nghiệm: Quay tấm bìa và quan sát màu tấm bìa khi đó.
Tiến hành thí nghiệm: Cho động cơ hoạt động, tấm bìa quay.
Kết quả: Khi tấm bìa quay với tốc độ đủ lớn, quan sát thấy tấm bìa có màu
trắng.
3.4.3. Suy luận lý thuyết về chiết suất của thủy tinh với mỗi ánh sáng

đơn sắc khác nhau có giá trị khác nhau.
Ta thấy chùm tia ló ra khỏi lăng kính gồm nhiều chùm tia đơn sắc khác
nhau và góc lệch D của mỗi chùm tia khác nhau theo thứ tự: D đỏ < Dcam
< ...< Dtím
Mà D = A(n − 1) với lăng kính có góc A nhỏ nên rõ ràng n của mỗi tia đơn sắc
khác nhau phải có giá trị khác nhau theo thứ tự: nđỏ < ncam < ....4. Kết luận:
- Hiện tượng chùm sáng trắng khi đi qua lăng kính không những bị lệch về phía
đáy lăng kính mà còn bị phân tách thành nhiều chùm ánh sáng có màu khác nhau
theo thứ tự: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím gọi là sự TSAS. Dải màu thu
được gọi là quang phổ ánh sáng trắng.
- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính.
- Ánh sáng trắng là tập hợp của các ánh sáng đơn sắc khác nhau.
2.2.4.2. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức phần Nhiễu xạ ánh sáng
1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết
Hiện tượng hai người đứng ở hai bên bức tường cao, dày vẫn có thể nghe rõ
tiếng nói của nhau, tức là âm thanh không chỉ truyền theo đường thẳng mà còn
có có thể vòng qua vật cản gọi là nhiễu xạ âm thanh.
2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết
Liệu ánh sáng có còn truyền theo đường thẳng khi đi gặp vật cản? Nếu không thì
hiện tượng xảy ra như thế nào?
17


3. Giải quyết vấn đề
3.1. Đề xuất giả thuyết
Giả thuyết 1: Ánh sáng không truyền thẳng trong mọi trường hợp.
Giả thuyết 2: Ánh sáng vẫn truyền thẳng nhưng vật cản làm nó lệch đi so với
phương truyền.
3.2. Kiểm tra tính đúng đăn của giả thuyết

3.2.1. Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm:
Kiểm nghiệm đường truyền của tia sáng qua lỗ nhỏ hoặc khe hẹp có truyền
thẳng không.
3.2.2. Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra:
Dụng cụ thí nghiệm: Nguồn sáng, khe hẹp, màn quan sát, thước kẹp.
Kế hoạch đo: Chiếu ánh sáng từ nguồn sáng qua khe hẹp lên màn quan sát.
Dùng thước kẹp đo bề rộng của khe hẹp và bề rộng của ánh sáng thu được trên
màn.
Tiến hành thí nghiệm: Đo bề rộng của khe và của vùng sáng trên màn quan
sát. Nhận xét bề rộng của vùng sáng trên màn quan sát so với khe hẹp.
4. Kết luận
Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là
hiện tượng NXAS.
Hiện tượng này chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.
2.2.4.3. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức phần Giao thoa ánh sáng
1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết
Trong thực tế, nhìn trên màng bong bóng xà phòng hoặc váng dầu ta thấy có rất
nhiều màu sắc.
Tiến hành: GTAS với ánh sáng đơn sắc.
2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết
Tại sao ánh sáng được chiếu ra từ hai khe khi gặp nhau lại tạo thành các vạch
sáng xen kẽ ở trên màn quan sát?
3. Giải quyết vấn đề
18


3.1. Đề xuất giả thuyết
Đối với sóng cơ học ta thấy có hiện tượng giao thoa khi có sự chồng chập của
hai hay nhiều sóng kết hợp. Hiện tượng nhiễu xạ ta đã chứng tỏ ánh sáng có
tính chất sóng.

Giả thuyết: Có thể xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng khi có sự chồng chập
của hai nguồn sóng ánh sáng kết hợp (có vị trí ánh sáng được tăng cường nên
sáng hơn, có vị trí ánh sáng triệt tiêu nhau nên sáng kém hơn hoặc không sáng)
3.2. Giải quyết vấn đề nhờ suy luận lý thuyết
Dựa vào kiến thức về giao thoa sóng cơ với hai nguồn kết hợp. Tương tự, ánh
sáng được chiếu từ một nguồn sáng khi qua 2 khe F1, F2 bị nhiễu xạ tạo thành
2 nguồn sáng thứ cấp thỏa mãn là hai nguồn kết hợp, cùng rọi vào màn quan
sát. Tại đây, ta có vùng 2 sóng ánh sáng từ 2 nguồn F 1, F2 gặp nhau, khi đó có
những vị trí hai sóng gặp nhau cùng pha thì tăng cường nhau tạo thành vạch
sáng, có những vị trí hai sóng gặp nhau ngược pha thì triệt tiêu nhau tạo thành
vạch tối (không màu).
Qua thí nghiệm ta thấy có xuất hiện các vạch sáng (vân sáng) xen kẽ các vị trí
không màu (vân tối). Đây là kết quả của hiện tượng giao thoa sóng. Chứng tỏ
ánh sáng có tính chất sóng.
4. Kết luận
Vậy hiện tượng giao thoa cũng xảy ra với ánh sáng.
Tại vị trí hai sóng ánh sáng gặp nhau tăng cường lẫn nhau tạo thành vạch sáng
(gọi là vân sáng), tại vị trí hai sóng ánh sáng gặp nhau triệt tiêu lẫn nhau tạo
thành vạch tối (gọi là vân tối).
2.2.4.4. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức phần sự phụ thuộc của khoảng
vân i vào a, D, λ
1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết
- Trong thí nghiệm GTAS với khe Young, khoảng cách giữa hai vân sáng liên
tiếp hoặc hai vân tối liên tiếp ta gọi là khoảng vân (i).
- Trong giao thoa sóng cơ, khoảng vân i phụ thuộc vào bước sóng theo hệ thức:
19


i = λ/2.
2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết

Trong giao thoa ánh sáng với khe Young thì khoảng vân phụ thuộc vào
những yếu tố nào? Và phụ thuộc như thế nào vào các yếu tố đó?
3. Giải quyết vấn đề
3.1. Đề xuất giả thuyết
Khoảng vân phụ thuộc đồng thời vào khoảng cách từ 2 nguồn sáng đến màn
quan sát (D), khoảng cách giữa 2 nguồn sáng (a) và bước sóng ánh sáng λ theo
i=

λD
a

hệ thức
3.2. Kiểm tra tính đúng đăn của giả thuyết
3.2.1. Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm:
- Khi a và λ không đổi, i tỉ lệ thuận với D.
- Khi D và λ không đổi, i tỉ lệ nghịch với a.
- Khi D và a không đổi, i tỉ lệ thuận với λ.
3.2.2. Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra:
Dụng cụ thí nghiệm: các nguồn sáng đơn sắc, khe Young thay đổi được độ
rộng 2 khe, các lá thép, màn quan sát, thước kẹp, giá đỡ gắn thước m.
Phương án thí nghiệm:
- Thí nghiệm 1: Giữ cố định giá trị a và λ. Thay đổi D, dùng thước m xác định
giá trị D, dùng thước kẹp đo giá trị i tương ứng từng trường hợp.
- Thí nghiệm 2: Giữ cố định giá trị D và a. Thay nguồn sáng bằng các nguồn
laze đơn sắc khác nhau. Xác định bước sóng tương ứng từng nguồn, dùng
thước kẹp đo giá trị i tương ứng.
- Thí nghiệm 3: Giữ cố định giá trị D và λ. Thay đổi a bằng cách cho lần lượt
các lá thép vào giữa khe hẹp để thay đổi a, dùng thước kẹp đo giá trị a và i
tương ứng.
Tiến hành thí nghiệm:

20


- Thí nghiệm 1: Cố định a và λ. Dịch chuyển màn quan sát trên giá đỡ, đọc
khoảng cách D tương ứng trên thước m gắn trên giá đỡ, dùng thước kẹp đo
khoảng cách giữa các vân sáng ta được i. Kết quả thu được khi D tăng thì i
cũng tăng, D giảm thì i cũng giảm. Biểu thức: i = k .D (k là hệ số)
- Thí nghiệm 2: Cố định D và a. Thay lần lượt các nguồn sáng laze khác nhau.
Dùng thước kẹp đo khoảng cách giữa các vân sáng ta được i. Kết quả thu
được khi λ tăng thì i tăng. Biểu thức: i = n.λ (n là hệ số)
- Thí nghiệm 3: Cố định D và λ. Đặt lần lượt các lá thép mỏng vào giữa hai
khe sáng. Dùng thước kẹp đo bề rộng các lá thép ta được a và dùng thước kẹp
đo khoảng cách giữa các vân sáng ta được i. Kết quả thu được khi a tăng thì i
giảm, a giảm thì i tăng. Biểu thức: i =

m
(m là hệ số)
a

- Kết quả: i phụ thuộc đồng thời vào cả 3 yếu tố khoảng cách từ 2 nguồn sáng
đến màn quan sát (D), khoảng cách giữa 2 nguồn sáng (a) và bước sóng ánh
sáng λ.
Biểu thức suy ra: i =

λD
a

4. Kết luận
Khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp (khoảng vân) phụ thuộc
vào khoảng cách giữa 2 nguồn sáng (a), khoảng cách giữa hai nguồn đến màn

quan sát (D) và bước sóng ánh sáng (λ) theo biểu thức: i =

λD
a

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Qua quá trình thực nghiệm sư phạm theo nội dung, phương pháp hướng
dẫn như đã dự kiến, từ những kết quả học sinh đã đạt được. Tôi thấy, việc tổ
chức dạy học các kiến thức về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 nhằm phát triển NLTN
của HS là có tính khả thi và đạt hiệu quả. Qua đó khơi dậy được sự hứng thú,
phát triển tư duy logic, tư duy sáng tạo và phát triển toàn diện nhân cách người
học sinh.

21


Phương pháp và hình thức dạy học kích thích HS chủ động tham gia vào
quá trình nêu giả thuyết, thiết kế phương án thí nghiệm và thực hiện thí nghiệm
bên cạnh đó HS còn tham gia vào quá trình nghiên cứu thiết kế, chế tạo các
dụng cụ và tiến hành thí nghiệm trên các dụng cụ đã chế tạo được. Thông qua
việc học sinh đề xuất các phương án thiết kế chế tạo dụng cụ thí nghiệm, tìm ra
những giải pháp kĩ thuật độc đáo, tự mình vượt qua những khó khăn, đưa ra các
dự đoán kết quả thí nghiệm và tiến hành các thí nghiệm để kiểm tra các dự đoán
đã giúp cho các em có điều kiện phát triển NLTN và các năng lực khác của bản
thân.
Tiến trình dạy học bước đầu cải thiện được tác phong học tập, tự chủ tích
cực, tự lực, kiến tạo kiến thức.
KẾT LUẬN CHUNG
Kết quả nghiên cứu của đề tài đã đạt được mục đích của đề tài đề ra là:
Thứ nhất, tiến trình tổ chức dạy học các thí nghiệm phần “Sóng ánh sáng”

Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh xây dựng được là
khả thi.
Thứ hai, khi dạy học theo tiến trình tổ chức dạy học các kiến thức “Sóng
ánh sáng” Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm đã xây dựng đảm bảo
được chuẩn kiến thức và kĩ năng.
Thứ ba, khi dạy học theo tiến trình tổ chức dạy học các kiến thức “Sóng
ánh sáng” Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm đã xây dựng thì năng
lực thực nghiệm của học sinh được phát triển.
KIẾN NGHỊ
Qua điều tra thực tiễn và qua quá trình thực nghiệm ở trường phổ thông, tôi xin
đề xuất một số kiến nghị:
-Bổ sung nhiều bộ thí nghiệm về Sóng ánh sáng để cho nhiều học sinh có
thể làm.
-Cần khai thác các bộ thí nghiệm để học sinh có thể giải thích được, nêu lên
được các giả thuyết để từ đó có thể thiết kế các phương án thí nghiệm và thực
hiện các phương án đã thiết kế.
22


XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG
ĐƠN VỊ

Thanh Hóa, ngày.... tháng ... năm...
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của
mình viết, không sao chép nội dung của
người khác.

Nguyễn Thị Mai Anh

23

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên), Nguyễn Thượng
Chung, Tô Giang, Trần Chí Minh, Ngô Quốc Quýnh (2011), Sách giáo khoa Vật lí
12, NXB Giáo dục Việt Nam, Hà Nội
2. Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Vũ Thanh Khiết (Chủ biên), Nguyễn Đức
Hiệp, Nguyễn Ngọc Hưng, Nguyễn Đức Thâm, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Túy,
Phạm Quý Tư (2010), Sách giáo khoa Vật lí 12 nâng cao, NXB Giáo dục Việt
Nam, Hà Nội.
3. Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên kiêm chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Tô
Giang, Trần Chí Minh, Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh (2011), Sách giáo viên Vật lí 12,
NXB Giáo dục.
4. Bộ Giáo Dục và Đào tạo (2010), Hướng dẫn thực hiện chuẩn kiến thức, ki
năng môn vật lí lớp 12, NXB Giáo dục, Hà Nội.
5. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2015), Dự thảo chương trình giáo dục phổ thông
tổng thể, Hà Nội.
6. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2014), Hướng dẫn dạy học và kiểm tra đánh giá
theo định hướng phát triển năng lực học sinh cấp trung học phổ thông môn Vật
lí, Hà Nội.
7. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2015), Tài liệu hỏi – đáp về chương trình giáo dục
phổ thông tổng thể, Hà Nội.

24


8. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (2007), Tổ chức hoạt động nhận
thức cho học sinh trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông, NXB Đại học Quốc
Gia Hà Nội, Hà Nội.
9. Phạm Hữu Tòng (2002), Lí luận dạy học vật lí ở trường phổ thông, NXB Đại

học Sư phạm, Hà Nội.
10. Phạm Đình Cương (2005), Thí nghiệm vật lí ở trường THPT, NXB Giáo Dục.
11. Bộ môn Phương pháp giảng dạy, Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà
Nội (2012), Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm vật lí phổ thông, Hà Nội.
12. Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực hiện chương trình, SGK lớp 12 môn vật lí
(2007), NXB giáo dục.
13. Thái Ngọc Ánh, Nguyễn Quang Đức, Phạm Chí Tam, Nguyễn Công Phúc
(2014), Thiết kế, chế tạo một số thiết bị thí nghiệm sử dụng trong dạy học về
sóng ánh sáng lớp 12, Báo cáo khoa học, Sở GDĐT Quảng Trị.

25