Giáo án Vật lí 12 Bài tập tán sắc và giao thoa ánh sáng

Ngày soạn: 10/02/2024
Tiết 44: BÀI TẬP TÁN SẮC VÀ GIAO THOA ÁNH SÁNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức
- Ôn lại các công thức về tán sắc và giao thoa ánh sáng.
- Hiểu được bản chất của hiện tượng giao thoa và tán sắc ánh sáng. 2. Năng lực a. Năng lực chung
- Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu.
- Năng lực trình bày và trao đổi thông tin.
- Năng lực nêu và giải quyết vấn đề.
- Năng lực hoạt động nhóm.
b. Năng lực đặc thù môn học
- Hiểu được bản chất và giải thích được hiện tượng giao thoa và tán sắc ánh sáng.
- Luyện kĩ năng giải bài toán về tán sắc và giao thoa ánh sáng.
- Biết cách xác định khoảng vân và số vân quan sát được trong 1 số trường hợp cụ thể. 3. Phẩm chất
- Có thái độ hứng thú trong học tập.
- Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan.
- Có tác phong làm việc của nhà khoa học.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên
- Chuẩn bị hệ thống các câu hỏi và bài tập trắc nghiệm khách quan, cũng như bài tập tự luận có
trong SGK và SBT thuộc bàitán sắc ánh sáng và giao thoa ánh sáng.
- Hình vẽ hoặc thí nghiệm mô phỏng hình vẽ thí nghiệm 25.1 và 25.2 2. Học sinh
- Phải nắm chắc phương pháp xác định vị trí vân giao thoa và khoảng vân.
- Ôn lại các kiến thức đã học ở lớp 11 về lăng kính, thấu kính.
- Ôn lại sự giao thoa của sóng cơ học
- SGK, vở ghi bài, giấy nháp.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1: Mở đầu: Ôn lại kiến thức cũ thông qua các câu hỏi kiểm tra bài a. Mục tiêu:
- Ôn lại các công thức về tán sắc và giao thoa ánh sáng.
- Hiểu được bản chất của hiện tượng giao thoa và tán sắc ánh sáng.
- Hiểu được bản chất và giải thích được hiện tượng giao thoa và tán sắc ánh sáng.
- Biết cách xác định vị trí vân sáng, vân tối.
b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên
c. Sản phẩm: Các kiến thức trọng tâm được hệ thống lại.
d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước

Bước 1
Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: (Có thể hoạt động cá nhân hoặc tổ chức game thi đua giữa các nhóm)
- Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau:
Câu 1: Nêu định nghĩa hiện tượng tán sắc ánh sáng? Thế nào là ánh sáng đơn sắc?
Câu 2: Nêu CT xác định vị trí vân sáng, vân tối, khoảng vân.
Câu 3:Mối liên hệ giữa bước sóng và màu sắc ánh sáng. Bước 2
Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo cá nhân (hoặc nhóm nếu lập game) Bước 3
Báo cáo kết quả và thảo luận
- Cá nhân hoặc đại diện 1 nhóm trả lời.
- Học sinh các nhóm thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4
Giáo viên tổng kết hoạt động 1
Hoạt động 2: Hình thành kiến thức
Hoạt động 2.1: Giải một số bài tập tán sắc ánh sáng a. Mục tiêu:
- Hiểu được bản chất và giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng.
- Luyện kĩ năng giải bài toán về tán sắc ánh sáng.
- Rèn kĩ năng giải nhanh các bài tập liên quan đến tán sắc ánh sáng.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm:
Bài tập tán sắc ánh sáng: BT4: B
BT5: A = 5o ; nđỏ = 1,643 ; ntím = 1,685 Dtím/đỏ = ?
Giải: Góc lệch của tia đỏ so với tia tới:
Dđỏ = (nđỏ – 1)A = 3,215o
Góc lệch của tia tím so với tia tới:
Dtím = (ntím – 1)A = 3,425o
Góc lệch giữa tia tím và tia đỏ sau khi ló ra khỏi lăng kính:
Dtím/đỏ = Dtím – Dđỏ = 0,21o
BT6: h = 1,2m ; tani = 4/3 ; nđ = 1,328 ;nt = 1,343
Độ dài vệt sáng tạo ở đáy bể?
Giải: Ta có: tani = 4/3  i = 53o
Góc khúc xạ của tia đỏ và tia tím :
siniđ = nsinrđ sinrđ = 0,602  rđ = 37,04o
sinit = nsinrt sinrt = 0,596  rt = 36,56o Ta có :
tanrđ = DH/IH  DH = IH.tanrđ = 0,906m
tanrt = TH/IH  TH = IH.tanrt = 0,890m
 Độ dài vệt sáng tạo ở đáy bể : L = DH – TH = 0,016m = 16mm


d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1
Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ:
GV: Yêu cầu hs làm BT 4, 5, 6 sgk trang 125 Hướng dẫn:
BT5: Tính góc lệch của tia đỏ và tia tím so với tia tới khi A, i nhỏ? Từ đó tính
góc lêch giữa tia tím và tia đỏ.
BT6: -Khi chiếu xiên góc AS trắng vào mặt nước, ta thấy hiện tượng gì?
- Vẽ đường đi của tia sáng đỏ và tím? Và tính góc khúc xạ của hai tia này?
- Dựa vào hình học xác định bề rộng quang phổ. Bước 2
Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo cá nhân (hoặc nhóm nếu lâp mini game) Bước 3
Báo cáo kết quả và thảo luận
- Cá nhân hoặc đại diện 1 nhóm trình bày.
- Học sinh các nhóm thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4
Giáo viên tổng kết hoạt động 2.1.
Hoạt động 2.2: Giải một số bài tập giao thoa ánh sáng a. Mục tiêu:
- Hiểu được bản chất và giải thích được hiện tượng giao thoa ánh sáng.
- Luyện kĩ năng giải bài toán về giao thoa ánh sáng.
- Rèn kĩ năng giải nhanh các bài tập liên quan đến giao thoa ánh sáng.
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm:
Bài tập giao thoa ánh sáng: BT6 : A BT7 : C
BT8 : a = 2mm ; D = 1,2m ; i = 0,36 mm , f ? Giải: Bước sóng: Tần số:
BT9 : = 600nm ; a = 1,2mm ; D = 0,5m  a. i = ? ; b. xs4 = ?
Giải: a. Khoảng vân:
b. Vị trí vân sáng bậc 4: xs4 = 4.i = 4.0,25 = 1mm
d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1
Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ:
GV: Yêu cầu hs làm BT 6, 7, 8, 9 sgk trang 133