Tán sắc ánh sáng lớp 12

Ngày soạn : Ngày giảng :

TIẾT 5: TÁN SẮC ÁNH SÁNG

Bài 24 - SGK lớp 12

A. Mục tiêu

C1. Mô tả được hiện tượng tác sắc ánh sáng qua lăng kính

Mức độ thể hiện cụ thể: [thông hiểu].

 Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Niu-tơn (1672).

Một chùm ánh sáng trắng truyền qua lăng kính bị phân tích thành các thành phần ánh sáng có màu khác nhau: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím, trong đó ánh sáng đỏ lệch ít nhất, ánh sáng tím lệch nhiều nhất.

 Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn

Chùm sáng đơn sắc khi đi qua lăng kính thì vẫn giữ nguyên màu của nó (không bị tán sắc).

 Kết luận:

- Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc.

- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính.

B. Thiết bị dạy học

GV: Chuẩn bị trước hai thí nghiệm về hiện tượng tán sắc ánh sáng và thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc (có thể dùng đèn chiếu ánh sáng trắng vào khe hẹp F).

HV: Ôn tập các kiến thức:

- Cách vẽ đường đi của tia sáng đơn sắc qua lăng kính.

- Công thức tính góc lệch cực tiểu của lăng kính.

C. Gợi ý dạy học

Hoạt động 1: Giới thiệu chương: Sóng ánh sáng

Hoạt động của GVHoạt động của HVKết quả mong đợi- GV đặt vấn đề (2) (xem ghi chú), giới thiệu sơ lược các vấn đề nghiên cứu trong chương này- HV theo dõi (2) Ghi chú: GV có thể đặt vấn đề như sau: Chúng ta đã nghiên cứu về sự truyền ánh sáng trong các môi trường trong suốt. Tuy nhiên, bản chất của ánh sáng là gì? Nhiều nhà bác học đã nghiên cứu để trả lời câu hỏi này. Về mặt lí thuyết Mắc-xoen đã cho rằng ánh sáng chính là sóng điện từ có bước sóng ngắn.

Nội dung I. Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Niu-tơn

Hoạt động 2: Tìm hiểu thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Niu-tơn

Hoạt động của GVHoạt động của HVKết quả mong đợi- GV đặt vấn đề (3); Mô tả dụng cụ và cách bố trí thí nghiệm, vẽ Hình 24.1 SGK (chưa vẽ đường truyền tia sáng)- HV nghe, quan sát vẽ Hình 24.1 SGK- Phát dụng cụ thí nghiệm cho mỗi nhóm HV, hướng dẫn, yêu cầu HV làm thí nghiệm và báo cáo kết quả- Làm thí nghiệm theo nhóm; nhóm trưởng trình bày cách thực hiện thí nghiệm và kết quả thu được; HV khác bổ sung thêm- HV đưa ra nhận xét về kết quả thí nghiệm- Xác nhận những kết luận đúng. Đề nghị HV vẽ bổ sung đường truyền ánh sáng vào hình đã vẽ ở trên

- GV yêu cầu HV nhận xét, kết quả

- HV vẽ đường truyền tia sáng vào hình, HV khác bổ sung

- HV nhận xét, HV khác bổ sungHV vẽ được đường truyền ánh sáng vào hình đã vẽ ở trên3) Ghi chú: GV có thể đặt vấn đề: Vì sao dưới ánh sáng Mặt Trời ta nhìn thấy mọi vật có màu sắc khác nhau? Có nhiều cách trả lời cho câu hỏi này. Năm 1672, Niu-tơn tiến hành thí nghiệm để nghiên cứu về vấn đề này.

Nội dung II. Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn

Hoạt động 3: Tìm hiểu thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn

Hoạt động của GVHoạt động của HVKết quả mong đợi- GV đặt vấn đề (4); sau đó lấy ý kiến phán đoán của HV cách giải thích nào đúng-HV nêu ý kiến cá nhân, HV khác tranh luận- Dẫn dắt, yêu cầu HV hãy đề xuất phương án thí nghiệm?

(cần những dụng cụ gì? Bố trí thế nào? Tiến hành thế nào?)

- Hướng dẫn thảo luận:

+ Cơ sở lí thuyết là gì?- Các nhóm đề xuất ý kiến; Nhóm khác bổ sung thêm- Có thể nhiều phán đoán khác nhau:- HV thảo luận, mỗi người nêu một ý kiến, phán đoán khác nhau, người khác bổ sung + Nếu thủy tinh nhuộm màu cho ánh sáng, thì khi chiếu ánh sáng một màu vào thủy tinh, ánh sáng đó sẽ đổi màu.+ Tạo ra ánh sáng một màu để chiếu vào lăng kính bằng cách nào?- HV đề xuất các phương án tạo ra ánh sáng một màu để chiếu vào lăng kính - HV đề xuất tạo ra ánh sáng một màu để chiếu vào lăng kính hoặc nêu như SGK.- Tổng kết, lựa chọn phương án khả thi, nếu chọn phương án 2:

Phát lăng kính thứ hai và màn M đã rạch khe F'Làm thí nghiệm theo nhóm và trình bày kết quả (hoặc vẽ hình).

- Nhận dụng cụ, lắp đặt(Nếu không có điều kiện làm TN thì yêu cầu HV mô tả bằng hình vẽ và GV thông báo kết quả TN).+ Yêu cầu các nhóm HV làm thí nghiệm và báo cáo kết quả

- Hướng dẫn thảo luận. Xác nhận ý kiến đúng.

- Thông báo: Niu-tơn gọi chùm sáng này là chùm sáng đơn sắc.- Đại diện nhóm HV báo cáo kết quả từ - Câu trả lời đúng là: Ánh sáng đơn sắc có đặc điểm là không bị đổi màu khi qua lăng kính.- Vậy ánh sáng đơn sắc có đặc điểm gì?

- Kết luận.- HV độc lập suy nghĩ hoặc có thể trao đổi theo nhóm để nêu ý kiến(4) Ghi chú: GV có thể nêu vấn đề như sau: Vì sao chiếu ánh sáng Mặt Trời qua lăng kính P thì phía sau lăng kính lại thu được dải sáng nhiều màu? Thời Niu-tơn có nhiều người cũng làm thí nghiệm này và đưa ra các cách giải thích khác nhau, như: Lăng kính thuỷ tinh đã nhuộm màu cho ánh sáng; Ánh sáng Mặt Trời chứa nhiều ánh sáng màu khác nhau, lăng kính chỉ có nhiệm vụ tách các màu ra.

Nội dung III. Ứng dụng của hiện tượng tán sắc - Tổng kết bài

Hoạt động 5: Tìm hiểu các ứng dụng của hiện tượng tán sắc

và tổng kết bài học

Hoạt động của GVHoạt động của HVKết quả mong đợi- GV Phát phiếu học tập cho các nhóm HV. Nội dung gồm các câu hỏi:

1. Ánh sáng đơn sắc là gì? Cho ví dụ.

2. Ánh sáng trắng là gì? Cho ví dụ.

3. Hiện tượng tán sắc ánh sáng là gì? Nguyên nhân gây ra sự tán sắc ánh sáng là gì?HV trả lời câu hỏi theo Phiếu học tập - Độc lập suy nghĩ

- Thảo luận nhóm

- Đại diện nêu ý kiến- HV nêu được các ví dụ về ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng, hiện tượng tán sắc ánh sáng và nguyên nhân tán sắc ánh sáng (xem SGK)- GV yêu cầu HV làm bài tập 4, hướng dẫn

thảo luận từng câu hỏi. Xác nhận ý kiến đúng.

- Giao nhiệm vụ về nhà:

+ Đọc phần: Ứng dụng.

+ Làm bài tập: 5, 6 (SGK).

+ Ôn tập về "Sự giao thoa sóng".

- Chữa bài trên phiếu học tập. 4. Một cái bể đựng đầy nước. Một tia sáng Mặt Trời rọi vào mặt bể nước thì ở đáy bể thu được:

A. dải sáng trắng.

B. dải sáng màu cầu vồng.

C. dải sáng trắng, nếu ánh sáng chiếu thẳng góc với mặt nước và dải sáng màu cầu vồng, nếu tia sáng chiếu tới mặt nước với góc tới i  0.

D. ánh sáng Mặt Trời.

- HV tìm được đáp án đúng là

Câu 4: C.D. Hướng dẫn bài tập

A. Trả lời các câu C

C1- Khi một tia sáng truyền qua một lăng kính thì tia ló bao giờ cũng bị lệch về phía đáy lăng kính so với phương của tia tới.

B. Trả lời câu hỏi và bài tập

1. Xem mục I SGK. Cần trình bày cách bố trí thí nghiệm và kết quả

quan sát được.

2. Xem mục II SGK. Cần trình bày cách bố trí thí nghiệm và kết luận rút ra về ánh sáng đơn sắc.

3. Ánh sáng vẫn bị tán sắc và sự tán sắc thể hiện rõ ở phần mép của chùm tia ló.

4. B.

5. Coi góc A là nhỏ, ta có thể áp dụng công thức: D = (n - 1)A.

Với nđ = 1,643 thì Dđ = 0,643 . 5 = 3,215o  3,22o

Với nt = 1,685 thì Dt = 0,685 . 5 = 3,425o  3,43o

Góc giữa tia tím và tia đỏ là:

D = Dt - Dđ = 3,43o - 3,22o = 0,21o ; D = 12,6'.

6. sinrđ =1sini (H.24.1)nđTa lại có: sin2 i =

sini = = 0,8; do đó: sinrđ = = 0,6024 và sinrt = = 0,5956

Hình 24.1 cosrđ = = =

cosrt = 0,79819  0,7982 ; tanrđ = = 0,7547

cosrt = = =

cosrt = 0,8033 ; tanrđ =  0,7414

Độ dài TĐ của vệt sáng là:

TĐ = IH (tanrđ - tanrt) = 120 (0,7547 - 0,7414)

TĐ = 1,596 ; TĐ  1,6 cm.