Giáo án dạy học Vật lí lớp 11 - Bài 27: Phản xạ toàn phần - Năm học 2015-2016 - Trần Thị Cẩm Ly

GIÁO ÁN GIẢNG DẠY
Giáo viên hướng dẫn	: Trần Thị Cẩm Ly
Sinh viên thực tập	: Nguyễn Thị Kiều My
Bộ môn	: Vật lý
Tiết (theo chương trình)	: 51
Tại lớp	: 11A1
Ngày	: 24/02/2016
Bài 27	PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. Mục tiêu
1. Kiến thức
- Trình bày được hiện tượng phản xạ toàn phần và nêu được điều kiện xảy ra hiện tượng này.
- Trình bày được cấu tạo trong cáp quang và nêu được ứng dụng của cáp quang.
2. Kỹ năng
- Vận dụng được công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần.
- Giải thích một số hiện tượng trong thực tế
3. Thái độ
Học sinh có thái độ học tập tích cực, nghiêm túc, tham gia phát biểu xây dựng bài.
II. Kiến thức trọng tâm
Hiện tượng phản xạ toàn phần và điều kiện để có phản xạ toàn phần
III. Chuẩn bị
1. Giáo viên
- Sách giáo khoa và sách bài tập vật lý 11 cơ bản.
- Tranh ảnh hình 27.1, 27.2.
- Dụng cụ thí nghiệm hình 27.1.
2. Học sinh
Ôn lại kiến thức về khúc xạ ánh sáng và phản xạ ánh sáng
IV. Tiến trình dạy – học
1. Ổn định lớp, kiếm tra bài cũ (5 phút)
- Phát biểu và viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng?
- So sánh góc tới và góc khúc xạ khi cho ánh sáng truyền từ môi trường thủy tinh sang môi trường không khí?
2. Hoạt động dạy học
Đặt vấn đề (1 phút): Vào những ngày nắng nóng (lúc trưa nắng), mặt đường nhựa khô ráo, trời im gió nhưng nhìn từ xa có vẻ như ướt nước. Tại sao lại có hiện tượng đó, nguyên nhân của hiện tượng đó là gì? Bài học hôm nay sẽ giúp chúng ta trả lời câu hỏi này. Bài 27. Phản xạ toàn phần.
Hoạt động 1: Tìm hiểu sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém.
Thời gian
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của
học sinh
Nội dung cơ bản
15 phút
Bố trí thí nghiệm hình 27.1.
- Dụng cụ thí nghiệm: Tiến hành thí nghiệm với các dụng cụ sau:
+ Bảng chia độ
+ Nguồn sáng laze
+ Khối thủy tinh hình bán nguyệt.
- Tiến hành thí nghiệm:
+ Chiếu một chùm tia sáng hẹp tới mặt cong của bán trụ theo phương bán kính, lúc này tia sáng trùng với pháp tuyến của bán trụ tại điểm tới cho nên tia sáng truyền thẳng đi vào trong khối bán trụ, ta đi khảo sát sự truyền ánh sáng từ khối bán trụ đi vào không khí.
Yêu cầu học sinh trả lời câu C1
+ Ta tiến hành thí nghiệm tăng góc tới i và khảo sát sự thay đổi của tia khúc xạ và tia phản xạ.
Yêu cầu học sinh quan sát về tia khúc xạ, tia phản xạ tại các vị trí i nhỏ, i có giá trị đặc biệt và i lớn, chú ý độ sáng của hai tia và nhận xét.
- Khi góc tới tia khúc xạ và phản xạ thay đổi như thế nào?
- Khi tăng dần góc tới i đến giá trị thì tia khúc xạ và phản xạ thay đổi như thế nào?
- Khi thì tia khúc xạ và phản xạ thay đổi ra sao?
Giáo viên nhận xét và kết luận: tia khúc xạ không còn nữa chứng tỏ toàn bộ tia tới đã bị phản xạ tại mặt phân cách. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần. Và góc giới hạn để không còn tia khúc xạ gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần. Nó được xác định như thế nào, chúng ta đi qua phần 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
Yêu cầu học sinh rút ra công thức tính igh.
Gợi ý:
- Dựa vào định luật khúc xạ ánh sáng: 
- Khi 
- Khi tăng dần góc tới i cho tới lúc tia khúc xạ là là ở mặt phân cách r=900 thì 
- Rút ra công thức tính 
Giáo viên nhận xét và rút ra kết luận.
Khi , không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.
Lưu ý: đây là trường hợp (để học sinh dễ rút ra điều kiện có phản xạ toàn phần).
Quan sát cách bố trí thí nghiệm.
Học sinh quan sát thí nghiệm.
Học sinh trả lời câu C1: Khi chiếu tia sáng đi vào đúng bán kính thì góc tới sẽ bằng 0, do đó tia sáng truyền thẳng.
Học sinh nêu kết quả thu được:
- Khi chiếu tia sáng từ thủy tinh vào không khí với góc có 1 phần tia sáng bị phản xạ, một phần bị khúc xạ tại mặt phân cách.
- Khi tăng dần góc tới thì thấy góc khúc xạ cũng tăng dần đến 1 giá trị nhất định thì tia khúc xạ nằm sát mặt phân cách
- Khi i tiếp tục tăng thì không còn tia khúc xạ nữa, chỉ còn tia phản xạ rất sáng
Áp dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng theo dạng đối xứng:
Khi : vì , lúc này nếu tăng i thì r nó sẽ tăng.
Khi thì r=900
Học sinh lắng ghe
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn
1. Thí nghiệm
Góc tới
Chùm tia khúc xạ
Chùm tia phản xạ
r>i
Rất sáng
Rất mờ
r ~ 90o
Rất mờ
Rất sáng
Không còn
Rất sáng
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
+ Vì 
+ Khi i tăng thì r cũng tăng (r > i). Khi r đạt giá trị cực đại 900 thì i đạt giá trị igh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần. Ta có:
+ Khi , thì . Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:
 (vô lý)
Không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách. Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần.
Hoạt động 2: Tìm hiểu hiện tượng phản xạ toàn phần.
Thời gian
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của
học sinh
Nội dung cơ bản
10 phút
Yêu cầu học sinh nêu định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần.
Giáo viên đưa ra giả thiết: Nếu chiếu tia sáng từ không khí vào thủy tinh (n2 > n1) thì có xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần khổng?
Gợi ý:
- Dựa vào định luật khúc xạ ánh sáng: 
- thì r<i, khi imax=900 thì r như thế nào?
Giáo viên nhận xét và đưa ra câu trả lời đúng
Vậy để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần thì cần có điều kiện gì? Ta sẽ vào phần 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
Yêu cầu học sinh nêu điều kiện để có phản xạ toàn phần từ kết quả thí nghiệm.
Giáo viên nhận xét
Nêu định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần.
Học sinh trả lời:
Nếu chiếu chùm tia sáng từ không khí vào thủy tinh ():
Áp dụng ĐLKXAS:
Vì nên → r < i.
Khi imax=900 thì r < 900 vẫn có tia khúc xạ
Không xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
Nêu điều kiện để có 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 ánh sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
+ Ánh sáng truyền từ một môi trường tới một môi trường chiết quang kém hơn: 
+ Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn .
Hoạt động 3: Tìm hiểu ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: Cáp quang.
Thời gian
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của
học sinh
Nội dung cơ bản
8 phút
Đặt vấn đề: Yêu cầu học sinh nêu một số ví dụ về ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần.
Hiện tượng phản xạ toàn phần có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, một trong những ứng dụng quan trọng đó là cáp quang
Giới thiệu cấu tạo cáp quang.
Giới thiệu công dụng của cáp quang trong việc truyền tải thông tin.
Giới thiệu công dụng của cáp quang trong việc nội soi.
Giới thiệu công dụng của cáp quang trong việc trang trí
Học sinh trả lời
- Kính tiềm vọng, ống nhòm
- Cáp quang
Học sinh lắng nghe và ghi bài
Ghi nhận công dụng của cáp quang trong việc truyền tải thông tin.
Ghi nhận công dụng của cáp quang trong việc nội soi.
III. Cáp quang
1. Cấu tạo
Cáp quang là bó sợi quang.
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.
2. Công dụng
* Truyền thông tin.
- Ưu điểm:
+ Dung lượng tín hiệu lớn.
+ Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn.
+ Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài, bảo mật tốt.
+ Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện)
- Nhược điểm:
+ Nối cáp rất khó khăn, dây cáp dẫn càng thẳng càng tốt. 
+ Chi phí - Chi phí hàn nối và thiết bị đầu, cuối cao hơn so với cáp đồng
* Nội soi trong y học.
* Trang trí
Hoạt động 4: Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà.
Thời gian
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
7 phút
Giải quyết vấn đề đặt ra ở đầu bài: lúc trưa trời nắng, mặt đường nhựa khô ráo, lớp không khí càng ở gần mặt đường có nhiệt độ càng cao, vì nhận được nhiệt tỏa ra từ mặt đường nóng. Nhiệt độ càng cao thì chiết suất lớp không khí càng nhỏ. Do đó, càng lên cao, chiết suất của không khí càng tăng. Ta tưởng tượng chia không khí trên bề mặt đường nhựa thành nhiều lớp mỏng chiết suất của các lớp này tăng dần khi càng lên cao. Xét một tia sáng đi xiên từ một điểm A (đám mây), từ lớp khí (1) xuống lớp khí (2), góc khúc xạ sẽ lớn hơn góc tới( vì ). Cứ như vậy, tia sáng bị gãy khúc liên tiếp như hình vẽ. Khi tia sáng xuống thấp tới lớp khí dưới có góc tới lớn hơn góc giới hạn, tia sáng sẽ bị phản xạ toàn phần, hắt lên và đi vào mắt.
Cho học sinh tóm tắt những kiến thức cơ bản.
Yêu cầu học sinh về nhà làm các bài tập trang sách giáo khoa và sách bài tập.
Học sinh lắng nghe
Tóm tắt những kiến thức cơ bản.
Ghi các bài tập về nhà.
V. Rút kinh nghiệm tiết dạy
	Giáo viên hướng dẫn	Sinh viên thực tập
	Trần Thị Cẩm Ly	Nguyễn Thị Kiều My