Giáo án KHTN 9 kết nối bài 7: Lăng kính

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV thông báo cho HS về định nghĩa lăng kính.

- GV chiếu hình ảnh lăng kính (hình 7.1) cho HS quan sát và giới thiệu một số loại lăng kính có trong phòng thí nghiệm.

- GV chiếu hình ảnh các phần tử của lăng kính (hình 7.2) và mặt phẳng tiết diện chính (hình 7.3) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK, thảo luận theo nhóm đôi, tìm hiểu về cấu tạo của lăng kính và trả lời nội dung Hoạt động (SGK – tr35): Hãy chỉ ra góc chiết quang, mặt bên, cạnh và đáy của lăng kính có trong phòng thí nghiệm.

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về nội dung cấu tạo của lăng kính.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra và nhận xét để đưa ra kết luận.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận 

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân về các nội dung:

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr35)

(HS chỉ ra các phần tử của lăng kính).

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết nội dung Cấu tạo của lăng kính và chuyển sang nội dung Hiện tượng tán sắc ánh sáng.

I. CẤU TẠO CỦA LĂNG KÍNH

- Lăng kính là một khối trong suốt, đồng chất, được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song, thường có dạng lăng trụ hình tam giác.

- Hai mặt phẳng giới hạn ở trên được gọi là các mặt bên của lăng kính, giao tuyến của hai mặt bên được gọi là cạnh của lăng kính. Mặt đối diện với cạnh là đáy của lăng kính.

- Góc A hợp bởi hai mặt bên của lăng kính được gọi là góc chiết quang hay góc ở đỉnh của lăng kính. Một mặt phẳng bất kì vuông góc với các cạnh của lăng kính được gọi là mặt phẳng tiết diện chính.

- Đặc trưng của lăng kính về phương diện quang học: góc chiết quang A; chiết suất n của chất làm lăng kính.

PHIẾU HỌC TẬP

Thực hiện lần lượt các thí nghiệm theo hướng dẫn trong SGK và hoàn thành nội dung dưới đây:

Thí nghiệm 1

- Mô tả đường đi của tia sáng qua lăng kính.

- Viết ra thứ tự các màu xuất hiện trên màn.

- Trả lời câu hỏi: Những màu sắc khác nhau cho biết điều gì về thành phần của chùm ánh sáng chiếu tới?

Thí nghiệm 2

- Trả lời câu hỏi: Khi chiếu ánh sáng qua tấm kính lọc sắc đến mặt bên lăng kính, ánh sáng có bị tách thành nhiều màu không?

- So sánh góc lệch của tia sáng màu đỏ và màu tím.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành 4 – 6 nhóm.

- GV phát dụng cụ thí nghiệm và phiếu học tập cho các nhóm.

- GV yêu cầu HS làm việc nhóm, thực hiện lần lượt các thí nghiệm theo nội dung Hoạt động (SGK – tr35,36)

Thí nghiệm 1: Tìm hiểu hiện tượng tán sắc ánh sang

Chuẩn bị:

- Lăng kính gắn trên giá (1);

- Đèn chiếu ánh sáng trắng có khe hẹp (2);

- Màn hứng chùm sáng (3);

- Nguồn điện và dây nối (4);

- Tấm kính lọc sắc màu đỏ và tấm kính lọc sắc màu tím (5).

Tiến hành:

+ Bố trí thí nghiệm như Hình 7.4.

+ Chiếu chùm ánh sáng trắng từ đèn vào mặt bên của lăng kính, dùng màn chắn dịch chuyển phía sau lăng kính để hứng vệt sáng trên màn.

Thí nghiệm 2

Chuẩn bị:

- Dụng cụ thí nghiệm như thí nghiệm 1.

Tiến hành:

+ Bố trí thí nghiệm như Hình 7.4.

+ Chiếu ánh sáng trắng từ đèn vào mặt bên của lăng kính.

+ Lần lượt dùng kính lọc sắc màu đỏ và màu tím chắn vào khe hẹp của nguồn sáng.

+ Dùng màn chắn dịch chuyển phía sau lăng kính để hứng vệt sáng trên màn.

- Sau khi các nhóm trình bày nội dung phiếu học tập, GV kết luận về hiện tượng tán sắc ánh sáng, giới thiệu quang phổ của ánh sáng trắng, thông báo tác dụng của lăng kính và khái niệm ánh sáng màu.

- GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời nội dung Câu hỏi (SGK – tr36)

Ở hoạt động khởi động, hãy giải thích sự tán sắc ánh sáng mặt trời qua lăng kính.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, tiến hành thí nghiệm, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra và nhận xét để đưa ra kết luận.

- GV quan sát, hướng dẫn và hỗ trợ các nhóm trong quá trình thí nghiệm (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận 

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân về các nội dung:

*Trả lời Phiếu học tập

(Đính kèm phía dưới Hoạt động).

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr36)

- Ánh sáng mặt trời là ánh sáng trắng, nên khi đi qua lăng kính sẽ bị tán sắc thành nhiều màu (đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím).

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết nội dung Hiện tượng tán sắc ánh sáng và chuyển sang nội dung Sự truyền ánh sáng đơn sắc qua lăng kính.

II. HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG

- Khi chiếu một chùm ánh sáng trắng hẹp đi qua lăng kính, ta sẽ thu được dải màu từ đỏ đến tím. Dải màu này là quang phổ của ánh sáng trắng. Hiện tượng này gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng.

- Tác dụng của lăng kính: tách riêng các chùm sáng màu có sẵn trong chùm sáng trắng cho mỗi chùm đi theo một phương khác nhau (tán sắc ánh sáng).

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

TRẢ LỜI PHIẾU HỌC TẬP

Thí nghiệm 1:

+ Mô tả đường đi của tia sáng qua lăng kính: tia sáng bị khúc xạ ở các mặt bên của lăng kính, tia ló ra khỏi lăng kính bị lệch về phía đáy.

+ Thứ tự các màu xuất hiện trên màn: đỏ – cam – vàng – lục – lam – chàm – tím.

+ Câu trả lời: Những màu sắc khác nhau cho biết chùm ánh sáng chiếu tới lăng kính được tạo thành từ nhiều thành phần khác nhau.

Thí nghiệm 2:

+ Câu trả lời: Khi chiếu ánh sáng qua tấm kính lọc sắc đến mặt bên lăng kính, ánh sáng không bị tách thành nhiều màu.

+ So sánh góc lệch của tia sáng màu đỏ và màu tím: tia tím bị lệch nhiều hơn tia đỏ.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV đặt vấn đề: Từ kết quả thí nghiệm (2) cho thấy, khi đi qua lăng kính, ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc nhưng bị khúc xạ tại hai mặt bên của lăng kính và tia ló bị lệch về phía đáy của lăng kính so với tia tới.

- GV chiếu hình ảnh đường truyền của tia sáng qua lăng kính (hình 7.6) cho HS quan sát và giới thiệu góc lệch D.

- GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK và trả lời nội dung Hoạt động (SGK – tr37)

Quan sát Hình 7.6 và cho biết:

1. Khi ánh sáng truyền từ không khí vào lăng kính, tại sao tia khúc xạ IJ lệch gần pháp tuyến hơn so với tia tới SI?

2. Khi ánh sáng truyền từ lăng kính ra không khí, tại sao tia khúc xạ JR lệch xa pháp tuyến hơn so với tia tới IJ? 3. Dựa vào sự truyền sáng qua lăng kính, hãy giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng. Biết rằng chiết suất của lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau, chiết suất lớn nhất với tia tím, chiết suất nhỏ nhất với tia đỏ.

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về các đặc điểm chính của đường truyền ánh sáng qua lăng kính.

- Để củng cố kiến thức, GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và trả lời nội dung Câu hỏi (SGK – tr37)

1. Hình vẽ nào trong Hình 7.7 chỉ đúng đường đi của tia sáng qua lăng kính khi lăng kính đặt trong không khí?

2. Một lăng kính thủy tinh có chiết suất n = 1,41. Mặt phẳng tiết diện chính của lăng kính là tam giác đều ABC. Chiếu một tia sáng nằm trong mặt phẳng tiết diện chính tới mặt bên AB của lăng kính với góc tới i₁ = 45⁰. Vẽ đường truyền của tia sáng qua lăng kính.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra và nhận xét để đưa ra kết luận.

- GV quan sát, hướng dẫn và hỗ trợ các nhóm trong quá trình thảo luận (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận 

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân về các nội dung:

*Trả lời Hoạt động (SGK – tr37)

1. Lăng kính đặt trong không khí, chiết suất n_{lăng kính} > n_{không khí}.

Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng: sini1sinr1=n1, góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới nên tia khúc xạ IJ lệch gần pháp tuyến hơn so với tia tới SI.

2. Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng: sinr2sini2=n1, góc khúc xạ lớn hơn góc tới nên tia khúc xạ JR lệch xa pháp tuyến hơn so với tia tới IJ.

3. Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc. Chiết suất của lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau là khác nhau. Chiết suất lớn nhất với tia tím, chiết suất nhỏ nhất với tia đỏ. Do đó tia đỏ lệch ít nhất, tia tím lệch nhiều nhất, nên góc lệch của chúng khi đi qua lăng kính là khác nhau, kết quả là khi ló ra khỏi lăng kính chúng không trùng phương nữa mà bị tách ra thành một dải màu từ đỏ đến tím. 

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr37)

1. Khi tia sáng truyền từ không khí đến mặt bên của lăng kính thì tia ló ra khỏi lăng kính lệch về phía đáy so với tia tới, vậy nên hình C đúng.

2. 

Áp dụng định luật ánh sáng tại điểm tới I và J.

Tính ra góc ló i₂ = 45⁰.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết nội dung Sự truyền ánh sáng đơn sắc qua lăng kính và chuyển sang nội dung Màu sắc của vật.

III. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC QUA LĂNG KÍNH

- Đường đi của tia sáng đơn sắc qua lăng kính: khi tia sáng truyền từ không khí đến mặt bên của lăng kính thì tia ló ra khỏi lăng kính lệch về phía đáy so với tia tới.