Giáo án Vật lý 12 nâng cao - Bài 35: Tán sắc ánh sáng

Bài 35 (SGK Vật lí 12 nâng cao)
TÁN SẮC ÁNH SÁNG
I. Mục tiêu: 
	+ Kiến thức: 
	- Mô tả và giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng.
	- nắm vững khái niệm ánh sáng trắng, ánh sáng đơn sắc.
	+ Kỹ năng: giải thích hiện tượng cầu vồng, quầng của ánh trăng ..
II. Chuẩn bị: 
GV: 
- Chuẩn bị ba thí nghiệm khảo sát: 	TN về tán sắc ánh sáng.
	TN với ánh sáng đơn sắc.
	TN tổng hợp ánh sáng trắng.
	- Soạn phần trình chiếu bằng PowerPoint:	các câu hỏi chuẩn bị kiến thức và phần củng cố.
	Hình vẽ các thí nghiệm và kết quả thí nghiệm.
HS: 
	- Oân lại các kiến thức về lăng kính: 	Đường truyền của tia sáng đơn sắc qua lăng kính.
	Công thức lăng kính.
III. Dự kiến ghi bảng: 
TÁN SẮC ÁNH SÁNG
1. Thí nghiệm về tán sắc ánh sáng: 
	a. Sơ đồ thí nghiệm: 
	b. Kết quả thí nghiệm: 
	Chùm sáng trắng của mặt trời, sau khi qua LK đã bị phân tách thành các chùm sáng có màu khác nhau từ đỏ đến tím. Chùm sáng màu đỏ bị lệch ít nhất, chùm sáng màu tím bị lệch nhiều nhất.
Dải màu từ đỏ đến tím gọi là quang phổ của ánh sáng Mặt Trời.
2. Aùnh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc: 
	a. Thí nghiệm của Niu-tơn về ánh sáng đơn sắc: 
	Kết quả thí nghiệm: 
- Chùm sáng màu vàng không bị tán sắc.
- Góc lệch của các chùm tia có màu khác nhau khi truyền qua lăng kính là khác nhau.
 Aùnh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc mà chỉ bị lệch khi đi qua lăng kính.
b. Tổng hợp các ánh sáng đơn sắc thành ánh sáng trắng: 
c. Kết luận: Aùnh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc, có màu từ đỏ đến tím. Aùnh sáng trắng là một trường hợp của ánh sáng phức tạp, hay ánh sáng đa sắc.
3. Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng: 
Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm ánh sáng đơn sắc khác nhau.
Chiết suất của các chất trong suốt biến thiên theo màu sắc của ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím.
4. Ứng dụng sự tán sắc ánh sáng: máy quang phổ, hiện tượng cầu vồng..
IV. Tổ chức các hoạt động dạy học: 
Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
Hoạt động 1: Chuẩn bị kiến thức (5 phút)
HS thảo luận nhóm ôn lại kiến thức cũ và phát biểu. 
* GV nêu các câu hỏi về sự truyền tia sáng đơn sắc qua lăng kính và góc lệch của tia sáng.
* GV chốt lại: 
- Tia sáng đơn sắc qua lăng kính bị khúc xạ về phía đáy LK.
- Góc lệch D phụ thuộc chiết suất n, n lớn thì D lớn. 
Hoạt động 2: Khảo sát các thí nghiệm (20 phút)
Thí nghiệm 1: Về sự tán sắc ánh sáng
* HS tìm hiểu bố trí TN 1.
* Quan sát, phát hiện và phát biểu.
- Ngoài khúc xạ còn thấy chùm tia ló là chùm sáng gồm nhiều màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím giống màu cầu vồng, gồm bảy sắc.
- Theo chiều từ đỉnh đến đáy LK, màu sắc chùm tia ló biến thiên từ đỏ đến tím.
* Phát biểu kết luận về hiện tượng tán sắc ánh sáng.
* Từ câu hỏi của GV, HS đề xuất cách kiểm tra xem có phải Lk làm đổi màu ánh sáng? 
Thí nghiệm 2: Với ánh sáng đơn sắc 
* HS quan sát, phát biểu, nhận xét: không phải LK là nguyên nhân gây ra hiện tượng tán sắc.
* HS rút ra kết luận về ánh sáng đơn sắc.
* HS phát hiện nghi vấn rằng: ánh sáng trắng gồm nhiều thành phần đơn sắc từ đỏ đến tím.
* HS đề xuất cách kiểm tra nghi vấn trên.
Thí nghiệm 3: Tổng hợp ánh sáng trắng
* HS tìm hiểu bố trí thí nghiệm 3.
* Quan sát kết quả và rút ra kết luận về ánh sáng trắng.
* GV dùng hình ảnh cầu vồng để đặt vấn đề vào bài.
* GV dùng màn hình trình chiếu (hoặc tranh vẽ trên khổ giấy lớn) giúp HS tìm hiểu mục đích và bố trí thí nghiệm.
* GV định hướng HS quan sát để phát hiện xem khi chiếu ánh sáng trắng qua LK thì ngoài khúc xạ còn có hiện tượng gì nữa xảy ra? Sau đó tiến hành thí nghiệm.
* GV giúp HS rút ra kết luận về hiện tượng tán sắc ánh sáng.
* GV nhấn mạnh nhiệm vụ trọng tâm của bài là phải giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng.
* GV đặt câu hỏi: có phải LK làm đổi màu ánh sáng? 
* GV nêu một phương án TN: dùng ánh sáng đơn sắc cho qua LK và tiến hành thí nghiệm 2.
* Trở lại với hiện tượng tán sắc ánh sáng, GV đặt vấn đề: ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc khi đi qua LK, vậy tại sao ánh sáng trắng qua LK lại bị phân tán thành nhiều thành phần đơn sắc biến thiên liên tục từ đỏ đến tím? Các em có ý kiến gì về cấu trúc của ánh sáng trắng không? 
* GV nêu một số phương án TN tổng hợp ánh sáng trắng và đưa ra một số phương án khả thi, tiến hành TN 3.
* Trở lại vấn đề trọng tâm của bài là hiện tượng tán sắc ánh sáng. GV đưa ra vấn đề: Đành rằng ánh sáng trắng là tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc nhưng vì sao qua LK các thành phần đơn sắc lại tách ra và tạo nên sự tán sắc? 
Hoạt động 3: Giải thích hiện tượng (5 phút)
* HS thảo luận nhóm, dùng kiến thức đã chuẩn bị để đưa ra lời giải thích: các thành phần đơn sắc bị khúc xạ với những góc lệch khác nhau nên chiết suất của LK với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau.
* Căn cứ lời giải thích của HS, GV nhấn mạnh: Qua hiện tượng tán sắc, chúng ta đã có một phát hiện quan trọng là: chiết suất của một môi trường trong suốt có quan hệ với màu sắc ánh sáng. Điều này có ý nghĩa trong việc kết luận về bản chất sóng của ánh sáng.
Hoạt động 4: Tìm hiểu ứng dụng của hiện tượng tán sắc ánh sáng(7 phút)
* HS quan sát, thảo luận và đưa ra các cách giải thích riêng.
* GV dùng màn hình trình chiếu cho HS xem ảnh cầu vồng ở nhiều cảnh khác nhau, cả ở những thác nước và yêu cầu HS giải thích.
* GV kết luận nguyên nhân gây ra cầu vồng và giới thiệu Bài đọc thêm: Cầu vồng để HS tham khảo.
* GV nêu thêm một ứng dụng quan trọng hơn nữa: Đó là chế tạo máy phân tích quang phổ (giới thiệu sơ qua) 
Hoạt động 5: Củng cố bài (8 phút)
* HS thảo luận nhóm, từng nhóm đưa ra câu trả lời, giải thích và tranh luận.
* GV dùng màn hình trình chiếu nêu hai câu hỏi: Hiện tượng tán sắc có phải chỉ xảy ra với ánh sáng trắng hay không? Có phải chỉ xảy ra với LK hay không? Và hai câu hỏi trắc nghiệm.
* GV sau khi đưa ra đáp án và kết luận thì yêu cầ HS về tự suy nghĩ câu hỏi: vì sao trong các hiện tượng khúc xạ ta không thấy rõ sự tán sắc? Và giao bài tập về nhà.