Thực hiện thí nghiệm để rút ra được điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần và xác định được góc tới hạn.
Vận dụng kiến thức về phản xạ toàn phần để giải thích một số hiện tượng đơn giản thường gặp trong thực tế.

2. Về năng lực

Năng lực chung:

Năng lực tự chủ và tự học: Chủ động, tích cực thực hiện những công việc của bản thân trong học tập thông qua việc tham gia đóng góp ý tưởng, đặt câu hỏi và trả lời các yêu cầu của GV đưa ra.
Năng lực giao tiếp hợp tác: Thảo luận nhóm, tiến hành thí nghiệm về sự truyền ánh sáng giữa hai môi trường và tìm hiểu về hiện tượng phản xạ toàn phần.
Năng lực giải quyết vấn đề: Xác định và phân tích được các ví dụ về hiện tượng phản xạ toàn phần, biết đặt các câu hỏi khác nhau về nội dung bài học.

Năng lực đặc thù:

Nhận thức khoa học tự nhiên:

+ Nhận biết và nêu được điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần.

+ Nêu được biểu thức xác định góc tới hạn phản xạ toàn phần.

+ Nhận biết được một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần.

Tìm hiểu tự nhiên:

+ Tiến hành được thí nghiệm tìm hiểu về phản xạ toàn phần.

Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học:

+ Vận dụng được kiến thức và kĩ năng về khoa học tự nhiên để giải thích những hiện tượng thường gặp trong cuộc sống có liên quan tới phản xạ toàn phần.

Năng lực số:

1.1.TC2b: HS tìm được thông tin thông qua việc quan sát, truy cập nội dung số trong video, tổ chức được tìm kiếm dữ liệu, thông tin và nội dung trong môi trường số.
2.1.TC2a: HS lựa chọn và sử dụng được các công nghệ số đơn giản (phần mềm trắc nghiệm/màn hình) để tương tác trả lời câu hỏi
6.2.TC2a: Tối ưu hóa việc sử dụng các công cụ AI để mô tả hiện tượng ảo ảnh.

3. Phẩm chất

Trung thực trong việc báo cáo kết quả thí nghiệm về hiện tượng phản xạ toàn phần.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Đối với giáo viên

SGK Khoa học tự nhiên 9, Kế hoạch bài dạy.
Video AI tạo bằng công cụ AI được dùng để khởi động bài học .
Hình vẽ và đồ thị trong SGK: Hình ảnh bố trí thí nghiệm về phản xạ toàn phần, hình ảnh hiện tượng ảo ảnh trên đường nhựa, hình ảnh đường đi của tia sáng qua các lớp không khí trên đường nhựa khi trời nắng,…
Video thí nghiệm minh họa sự truyền ánh sáng trong sợi quang:

https://www.youtube.com/watch?v=XrWB0KLXpn8

Máy chiếu, máy tính (nếu có).
Phiếu học tập.

2. Đối với học sinh

HS mỗi nhóm: Dụng cụ thí nghiệm: 1 bảng thí nghiệm có gắn tấm nhựa in vòng tròn chia độ; 1 bản bán trụ bằng thủy tinh; 1 đèn loại 12 V – 21 W có khe cài bản chắn sáng; nguồn điện.
HS cả lớp:

+ SGK, SBT Khoa học tự nhiên 9.

+ Hình vẽ liên quan đến nội dung bài học và các dụng cụ học tập theo yêu cầu của GV.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

1. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

a. Mục tiêu: HS nhận biết được trường hợp sự khúc xạ ánh sáng không xảy ra khi cho ánh sáng đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường.

b. Nội dung: GV tổ chức cho HS thảo luận theo nhóm về nội dung phần khởi động, từ đó định hướng HS vào nội dung của bài học.

c. Sản phẩm học tập: Câu trả lời của HS và nhu cầu tìm hiểu về hiện tượng phản xạ toàn phần.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS: Xem video AI được thiết kế để phục vụ bài dạy và trả lời câu hỏi xuất hiện trong video đó

1.1.TC2b: HS tìm được thông tin thông qua việc quan sát, truy cập nội dung số trong video

- GV yêu cầu HS hoàn thành bài toán: Một tia sáng từ môi trường 1 là nhựa trong suốt có chiết suất n₁ = 1,49 sang môi trường 2 là không khí có chiết suất n₂ = 1. Tính góc khúc xạ và vẽ tia khúc xạ trong hai trường hợp:

kenhhoctap

+ Góc tới i = 30⁰.

+ Góc tới i = 60⁰.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS áp dụng kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng và định luật khúc xạ ánh sáng, giải quyết bài toán theo yêu cầu của GV.

- HS thảo luận, dự đoán, đưa ra các câu hỏi và câu trả lời.

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

- GV mời 1 – 2 HS trả lời câu hỏi.

Gợi ý trả lời:

- Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: n₁.sini = n₂.sinr

Với i = 30⁰, r = 48,16⁰.

kenhhoctap

Với i = 60⁰, không tìm được góc r.

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

- GV không chốt đáp án mà dựa trên câu trả lời của HS để dẫn dắt vào bài mới: Khi ánh sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường, ánh sáng có thể vừa bị phản xạ, vừa bị khúc xạ. Trong trường hợp ánh sáng truyền từ nhựa trong sang không khí, có các giá trị của góc tới mà ta không thể tìm được giá trị của góc khúc xạ. Khi đó, ánh sáng đã bị phản xạ toàn phần. Vậy "Hiện tượng phản xạ toàn phần có đặc điểm gì và xảy ra trong điều kiện nào?", chúng ta cùng tìm hiểu bài học ngày hôm nay. - Bài 6: Phản xạ toàn phần.

2. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tìm hiểu sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ hơn

a. Mục tiêu: HS thực hiện được thí nghiệm để rút ra được điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần và xác định được góc tới hạn.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS tiến hành thí nghiệm, tìm hiểu sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ hơn.

c. Sản phẩm:

- Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để nêu được kiến thức về sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ hơn.

- HS hoàn thành phiếu học tập.

PHIẾU HỌC TẬP

1. Kết quả thí nghiệm

Góc tới	Tia khúc xạ	Tia phản xạ
i nhỏ
i = …	Bắt đầu không nhìn thấy
i > …	Không còn nhìn thấy

2. Trả lời câu hỏi

- Góc khúc xạ lớn hơn hay nhỏ hơn góc tới?

- Khi nào sẽ xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ.

d. Tổ chức thực hiện:

…………………………………………..

Hoạt động 2. Tìm hiểu hiện tượng phản xạ toàn phần

a. Mục tiêu: HS nêu được hiện tượng phản xạ toàn phần và điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS đọc thông tin SGK, hình thành kiến thức về hiện tượng phản xạ toàn phần và điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần.

c. Sản phẩm: Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để nêu được kiến thức về hiện tượng phản xạ toàn phần.

d. Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS: Thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và nêu định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần.

- GV yêu cầu HS: Lập luận để xác định được góc tới hạn xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

- GV gợi ý: Áp dụng công thức của định luật khúc xạ ánh sáng khi góc tới bằng góc tới hạn (góc khúc xạ bằng 90⁰).

- GV yêu cầu HS: Thảo luận nhóm đôi và trả lời nội dung Hoạt động (SGK – tr31)

1. Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần trong trường hợp tia sáng chiếu từ bản bán trụ thủy tinh (chiết suất n₁ = 1,5) ra không khí (chiết suất n₂ = 1).

2. Sử dụng dụng cụ thí nghiệm ở Hình 6.1 xác định giá trị i_th, so sánh kết quả với câu 1 và rút ra nhận xét.

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về nội dung góc tới hạn phản xạ toàn phần.

- GV yêu cầu HS: Căn cứ vào kết quả thí nghiệm, rút ra điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

- GV yêu cầu HS: Thảo luận theo nhóm đôi và trả lời nội dung Câu hỏi (SGK – tr31)

Chiếu một tia sáng từ nước tới mặt phân cách giữa nước và không khí. Biết chiết suất của nước và không khí lần lượt là n₁ = 4/3, n₂ = 1.

a) Tính góc khúc xạ trong trường hợp góc tới bằng 30⁰.

b) Khi góc tới bằng 60⁰ thì có tia khúc xạ không? Tại sao?

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về điều kiện để có phản xạ toàn phần.

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 Hoạt động (SGK – tr31)

1. Vận dụng công thức tính góc tới hạn:

kenhhoctap

2. (HS tiến hành thí nghiệm: chiếu chùm sáng hẹp truyền từ bản bán trụ ra không khím tăng dần góc tới i sao cho góc khúc xạ r = 90⁰, xác định giá trị i_th, so sánh kết quả với câu 1 và rút ra nhận xét).

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr31)

a) Từ công thức của định luật khúc xạ ánh sáng:

kenhhoctap

b) Khi góc tới bằng 60⁰ thì không có tia khúc xạ, vì góc tới lớn hơn i_th nên xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

- 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 phản xạ toàn phần và chuyển sang nội dung Một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần.

II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

1. Định nghĩa

- Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.

2. Góc tới hạn phản xạ toàn phần

- Khi có tia khúc xạ, ta có:

n₁sini = n₂sinr

suy ra

+ Nếu n₁ > n₂ thì: sinr > sini, do đó: r > i. Tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn so với tia tới.

- Khi tăng góc tới i thì góc khúc xạ r cũng tăng (r > i). Khi r bằng 90⁰ thì i đạt giá trị i_th gọi là góc tới hạn phản xạ toàn phần. Khi đó ta có:

n₁sini_th = n₂sin90⁰

Khi i ≥ i_th thì không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách. Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần.

3. Điều kiện để có phản xạ toàn phần

- Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n₂ với n₁ > n₂.

- Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥ i_th.

Hoạt động 3. Tìm hiểu một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần

a. Mục tiêu: HS áp dụng được kiến thức về phản xạ toàn phần để tìm hiểu về một số ứng dụng của hiện tượng này.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS đọc thông tin SGK, nêu được một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần.

c. Sản phẩm: Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để nêu được ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần.

d. Tổ chức thực hiện:

…………………………………………..

3. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

a. Mục tiêu: HS áp dụng được kiến thức về phản xạ toàn phần để giải bài tập.

b. Nội dung: GV trình chiếu câu hỏi, HS suy nghĩ, thảo luận và trả lời.

c. Sản phẩm học tập: HS đưa ra được các đáp án đúng.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức trò chơi trắc nghiệm trên phần mềm Quizizz (hoặc PowerPoint tương tác).

2.1.TC2a: HS lựa chọn và sử dụng được các công nghệ số đơn giản (phần mềm trắc nghiệm/màn hình) để tương tác trả lời câu hỏi

Câu 1: Hiện tượng phản xạ toàn phần chỉ xảy ra khi nào?

A. Ánh sáng đi trong hai môi trường có chiết suất bằng nhau.

B. Ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ sang môi trường có chiết suất lớn hơn.

C. Ánh sáng đi trong hai môi trường có chiết suất rất lớn.

D. Ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn.

Câu 2: Khi tia sáng truyền từ môi trường (1) có chiết suất n₁ sang môi trường (2) có chiết suất n₂ với góc tới i thì góc khúc xạ là r. Biểu thức nào sau đây đúng?

A. n₁sinr = n₂sini.

B. n₁sini = n₂sinr.

C. n₁cosr = n₂cosi.

D. n₁tani = n₂tanr.

Câu 3: Sợi quang được ứng dụng trong nội soi, trang trí, truyền thông tin,… Sợi quang có thể cho ánh sáng đi từ đầu này đến đầu bên kia mà hầu như không làm giảm cường độ sáng. Tính chất này có được là do khi tia sáng truyền trong sợi quang nếu gặp lớp vỏ sẽ bị phản xạ toàn phần.

Một sợi quang với lõi có chiết suất n_l = 1,5, phần vỏ bọc có chiết suất n_v = 1,4. Chiếu chùm tia tới hợp với mặt trước của phần lõi một góc 2α như hình vẽ. Tìm giá trị α để các tia sáng có thể truyền được trong ống của sợi quang?

kenhhoctap