Giáo án thực hành dạy học vật lí phổ thông - Vật lí 11 - Bài 27: Phản xạ toàn phần - Trần Thị An Thanh

Trần Thị An Thanh-K38.102.098 Thực hành dạy học vật lý phổ thông 
1 
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 
I. MỤC TIÊU 
1. Kiến thức : 
- Thông qua việc quan sát thí nghiệm, nêu được nhận xét về hiện tượng phản xạ toàn 
phần. 
- Phát biểu được hiện tượng phản xạ toàn phần là gì? 
- Nêu được điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần. Tính được igh 
- Viết và giải thích được ý nghĩa của các đại lượng trong biểu thức tính góc giới hạn phản 
xạ toàn phần. 
- Nêu được một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần. Trình bày được cấu tạo 
và tác dụng dẫn sáng của sợi quang, cáp quang. 
2. Kỹ năng : 
- Vận dụng các công thức đã học để giải bài tập về hiện tượng phản xạ toàn phần. 
3. Thái độ : 
- Yêu thích môn học, tích cực phát biểu xây dựng bài. 
II. CHUẨN BỊ 
1. Giáo viên : 
- Các thiết bị của hộp quang học: vòng tròn chia độ, khối nhựa bán trụ và chùm laze, hộp 
nhựa trong đựng nước trà. 
- Sưu tầm một số ứng dụng của cáp quang. 
2. Học sinh : 
- Ôn lại định luật phản xạ ánh sáng và định luật khúc xạ ánh sáng. 
- Ôn lại khái niệm về chiết suất của các môi trường. 
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 
Hoạt động 1:Kiểm tra bài cũ(7p) 
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học 
sinh 
Câu 1: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng ánh Dựa trên kiến thức đã 
Trần Thị An Thanh-K38.102.098 Thực hành dạy học vật lý phổ thông 
2 
sáng bị 
a. giảm cường độ khi truyền qua mặt phân cách giữa hai 
môi trường trong suốt. 
b. hắt lại môi trường cũ khi truyền qua mặt phân cách 
giữa hai môi trường trong suốt. 
c. gãy khúc khi truyền qua mặt phân cách hai môi trường 
trong suốt. 
d. thay đổi màu sắc khi truyền qua mặt phân cách giữa 
hai môi trường trong suốt. 
Câu 2: Biểu thức của định luật khúc xạ ánh sáng: 
a. 
1
2
sin .s inr
n
i
n

 . 
b. 1 2sinr. sin .n i n . 
c. 1 2sin .sinr .i n n . 
d. 1 2.sin .sinrn i n . 
Câu 3: Chiết suất tuyệt đổi của một môi trường là chiết xuất 
tỉ đối của môi trường đó so với 
a. không khí. 
b. chân không. 
c. nước. 
d. chính nó. 
Câu 4: Một tia sáng truyền đến mặt thoáng của nước. Tia 
này cho một tia phản xạ ở mặt thoáng và một tia khúc xạ. 
Người ta vẽ các tia sáng này quên ghi lại chiều truyền trong 
hình vẽ. Tia nào dưới đây là tia tới? 
a. Tia S1I. 
b. Tia S2I. 
c. Tia S3I. 
học từ bài trước trả lời 
câu hỏi. 
Trần Thị An Thanh-K38.102.098 Thực hành dạy học vật lý phổ thông 
3 
d. Các tia S1I, S2I, S3I đều có thể. 
Hoạt động 2 : giới thiệu bài mới(3p) 
Bây giờ chúng ta sẽ xét bài toán sau: 
Chiếu 1 tia sáng từ nước( n1=4/3) vào 
không khí(n2=1), tính góc khúc xạ trong 2 
trường hợp 
a. Góc tới i=300 
b. Góc tới i=600 
Giải: 
Tại sao khi tăng góc tới lên 600 thi ta không 
tính được góc khúc xạ hay không xuất hiện 
tia khúc xạ, liệu có hiện tượng mới nào xảy 
ra hay không? Bài học hôm nay sẽ nghiên 
cứu điều này. 
Chính là hiện tượng Phản xạ toàn phần. 
Ta có: 1
1 2
2
.sin .sinr sinr .sin
n
n i n i
n
   
a. 0 0
4 2
sin sin30 41,8
3 3
r r    
b. 0
4
sin sin60 1,155 1
3
r    (vô lý) 
Cá nhân nhận thức được vấn đề cần nghiên 
cứu. 
Trước khi tìm hiểu về hiện tượng Phản xạ toàn phần, ta sẽ đi khảo sát sự truyền ánh sáng 
vào môi trường chiết quang kém. 
Hoạt động 3: nghiên cứu sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém (15p) 
Trần Thị An Thanh-K38.102.098 Thực hành dạy học vật lý phổ thông 
4 
Hoạt động của giáo 
viên 
Hoạt động của học 
sinh 
Nội dung ghi bảng 
-Ta tiến hành thí 
nghiệm 27.1 sgk: 
chiếu chùm tia sáng 
song song hẹp( coi 
như 1 tia sáng) từ 
khối nhựa trong suốt 
hình bán trụ vào 
không khí. 
-Chỉ rõ tia tới, tia 
khúc xạ và tia phản 
xạ. 
-Ta tăng góc tới i và 
khảo sát sự thay đổi 
của góc phản xạ và 
góc khúc xạ. 
-Yêu cầu học sinh trả 
lời C1. 
Yêu cầu học sinh trả 
lời C2 
-Vì tại mặt cong của 
bán trụ thì i=0 tia tới 
truyền theo phương 
bán kính truyền 
thẳng. 
Khi ánh sáng truyền 
từ môi trường chiết 
quang kém sang hơn 
thì: 
- Luôn có tia khúc xạ. 
I.Sự truyền ánh sáng từ môi trường 
chiết quang hơn sang kém: (n1>n2) 
1. Thí nghiệm: 
Góc tới Chùm tia khúc 
xạ 
Chùm tia 
phản xạ 
i nhỏ Lệch xa pháp 
tuyến 
Rất sáng 
Rất mờ 
tăng i Tia sáng mờ đi 
và tiến về gần 
mặt phân cách 
giữa hai môi 
trường 
Sáng dần 
lên 
i=igh Gần như sát 
măt phân cách 
Rất mờ 
Rất sáng 
i>igh Không còn Rất sáng 
Trần Thị An Thanh-K38.102.098 Thực hành dạy học vật lý phổ thông 
5 
Bổ sung: khi i=900 
thì 
r = rgh (góc giới hạn 
khúc xạ) 
-Ta sẽ đi chứng tỏ 
rằng khi ánh sáng 
truyền sang môi 
trường chiết quang 
kém thì r > i. 
- Tia khúc xạ lệch 
gần pháp tuyến hơn 
so với tia tới. 
- Theo định luật 
KXAS: 
1 2
1
2
.sin .sin
sinr .sin
n i n r
n
i
n

 
Vì 1 2n n nên 
sin sinr i r i   
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần: 
Trần Thị An Thanh-K38.102.098 Thực hành dạy học vật lý phổ thông 
6 
-Khi i tăng thì r cũng 
tăng 
(r > i), khi r=90
0
 thì 
i= igh 
Ta có: 
0
1 2.sin .sin90ghn i n 
suy ra: 
 2 2 1
1
sin gh
n
i n n
n
  
-Khi ta tăng tiếp góc 
tới i>igh thì có tia 
khúc xạ không? Vì 
sao? 
- Cá nhân tiếp thu ghi 
nhớ. 
-Khi i>igh thì 
sin sin ghi i 
Áp dụng ĐLKX ánh 
sáng 
1
2
1 1 2
2 2 1
sinr .sin
.sin . 1gh
n
i
n
n n n
i
n n n
 
  
sinr 1  (vô lý) 
 Không có tia 
khúc xạ, toàn 
bộ tia sáng bị 
phản xạ ở mặt 
phân cách 2 
môi trường. 
Khi đó ta nói 
có hiện tượng 
PXTP xảy ra. 
Khi i tăng thì r cũng tăng 
(r > i), khi r=90
0
 thì i= igh 
Ta có: 01 2.sin .sin90ghn i n suy ra: 
 2 2 1
1
sin gh
n
i n n
n
 
--Khi i>igh thì sin sin ghi i 
Áp dụng ĐLKX ánh sáng 
1 1 1 2
2 2 2 1
sinr .sin .sin . 1gh
n n n n
i i
n n n n
   
sinr 1  (vô lý) 
 Không có tia khúc xạ. 
Trần Thị An Thanh-K38.102.098 Thực hành dạy học vật lý phổ thông 
7 
Hoạt động 4:Tìm hiểu khái niệm hiện tượng phản xạ toàn phần.(15p) 
- Phản xạ toàn phần 
là hiện tượng phản 
xạ toàn bộ tia sáng 
tới, xảy ra giữa mặt 
phân cách hai môi 
trường trong suốt. 
- Khi có phản xạ 
toàn phần thì không 
có tia khúc xạ. 
- Yêu cầu học sinh 
phân biệt phản xạ 
toàn phần (PXTP) 
với phản xạ thường? 
Nêu một số ví dụ về 
hiện tượng phản xạ 
toàn phần.( ảo tượng, 
kim cương sáng lóng 
lánh) 
- Cá nhân tiếp thu. 
-PXTP: cường độ tia 
tới bằng cường độ tia 
phản xạ. 
Phản xạ thường: cường 
độ tia phản xạ bé hơn 
cường độ tia tới. 
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần: 
1. Định nghĩa: 
Phản xạ toàn phần là hiện tượng 
phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy 
ra giữa mặt phân cách hai môi 
trường trong suốt. 
Trần Thị An Thanh-K38.102.098 Thực hành dạy học vật lý phổ thông 
8 
- Nếu tia sáng đi từ 
không khí vào thủy 
tinh (n1< n2) 
Áp dụng định luật 
KXAS: 
2
1
sin
sin
i n
r n
 
Vì n1< n2 nên 
sin r r<i 
Khi imax= 90
0
 thì 
r < 90
0
 vẫn có tia 
khúc xạ. 
Vậy điều kiện để xảy 
ra hiện tượng PXTP 
là gì? 
 Ví dụ1: vẽ đường 
truyền tia sáng trong 
trường hợp sau: 
Ví dụ 2 trang 170 
sgk. GV hướng dẫn 
2 1n n 
ghi i 
2. Điều kiện để xảy ra phản xạ 
toàn phần: 
a. Ánh sáng truyền từ một môi 
trường tới môi trường chiết 
quang kém hơn. 
 2 1n n 
b. Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc 
giới hạn 
ghi i . Trong đó: 
2
1
sin gh
n
i
n
 
Trần Thị An Thanh-K38.102.098 Thực hành dạy học vật lý phổ thông 
9 
HS giải: 
Đặt n và n’ lần lượt 
là chiết suất của 
nước và thủy tinh. 
Trên hình 27.5a ta 
thấy tia (1) như thế 
nào (PXTP), từ đó ta 
thu được điều gì? 
Trên hình 27.5b ta 
thấy tia (2) truyền ra 
sao? (khúc xạ vào 
thủy tinh). 
GV kết luận : vậy tia 
(2) PXTP và không 
khúc xạ ra không 
khí. 
Vì tia (1) PXTP nên: 
sin sin
1
sin
gh ghi i i i
i
n
  
 
Tia (2) khúc xạ vào 
thủy tinh nên: 
.sin '.sin
1 1
sinr .sin . sin '
' ' '
' .
gh
gh
n i n r
n n
i i
n n n n
r i

    
 
Vì tia (1) PXTP nên: 
sin sin
1
sin
gh ghi i i i
i
n
  
 
Tia (2) khúc xạ vào thủy tinh nên: 
.sin '.sin
1 1
sinr .sin . sin '
' ' '
' .
gh
gh
n i n r
n n
i i
n n n n
r i

    
 
vậy tia (2) PXTP và không khúc xạ ra 
không khí. 
Hoạt động 5: tìm hiểu ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: cáp quang.(5p) 
-Dùng hình vẽ 27.7 sgk để 
mô tả cấu tạo của cáp quang. 
Gồm 2 phần chính: 
+Phần lõi trong suốt có chiết 
suất lớn (n1). 
+Phần vỏ cũng trong suốt, có 
chiết suất nhỏ hơn phần lõi 
III. Ứng dụng của hiện 
tượng PXTP: Cáp quang. 
1. Cấu tạo: gồm 2 phần 
chính: 
+Phần lõi trong suốt có 
chiết suất lớn (n1). 
+Phần vỏ cũng trong suốt, 
Trần Thị An Thanh-K38.102.098 Thực hành dạy học vật lý phổ thông 
10 
(n2). 
 Ngoài cùng là một số lớp 
vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo 
cho cáp độ bền và độ dai cơ 
học. 
-Hiện tượng PXTP xảy ra ở 
đâu? 
Cáp quang ứng dụng trong 
việc -Truyền thông tin với 
nhiều ưu điểm so với cáp 
đồng: 
+Dung lượng tín hiệu lớn. 
+Nhỏ, 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. 
-Nội soi trong y học. 
-Xảy ra ở mặt phân cách 
giữa lõi và vỏ làm cho ánh 
sáng truyền đi được trong 
sợi quang 
có chiết suất nhỏ hơn phần 
lõi (n2). 
2. Ứng dụng: 
(sgk) 
Hoạt động 6: Củng cố -dặn dò(4p) 
Hoàn thành phiếu học tập số 2: 
Câu 1: Câu nào dưới đây không đúng? 
a. Khi chùm sáng PXTP thì không có chùm sáng khúc xạ. 
b. Khi có sự PXTP, cường độ ánh sáng phản xạ gần như bằng cường độ chùm sáng 
tới. 
c. Ta luôn luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn 
Trần Thị An Thanh-K38.102.098 Thực hành dạy học vật lý phổ thông 
11 
sang môi trường có chiết suất lớn hơn. 
d. Ta luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi 
trường có chiết suất nhỏ hơn. 
Câu 2: Chọn đáp án sai: khi ánh sáng đi từ môi trường chiết suất lớn qua môi trường 
chiết suất nhỏ thì 
a. khi tăng góc tới i thì tia phản xạ yếu dần còn tia khúc xạ sáng dần lên. 
b. khi góc tới i>igh thì không còn tia khúc xạ. 
c. khi góc tới i=igh thì tia khúc xạ truyền đi sát mặt phân cách. 
d. góc giới hạn xác định bởi sin nhogh
lon
n
i
n
 . 
Câu 3: Chọn cụm từ thích hợp điền vào các chỗ trống cho hợp nghĩa: “Hiện tượng 
phản xạ toàn phần xảy ra khi tia sáng truyền theo chiều từ môi trường sang môi 
trường và góc tới phảigóc giới hạn phản xạ toàn phần.” 
a. kém chiết quang, chiết quang hơn, lớn hơn. 
b. kém chiết quang, chiết quang hơn, nhỏ hơn hoặc bằng. 
c. chiết quang hơn, kém chiết quang, lớn hơn. 
d. chiết quang hơn, kém chiết quang, nhỏ hơn hoặc bằng. 
Câu 4: Một chùm tia sáng hẹp truyền từ môi trường có chiết suất n1 sang môi trường 
có chiết suất n2, 1 2n n , i có giá trị thay đổi. Trường hợp nào sau đây có hiện tượng 
PXTP? 
a. Chùm tia sáng gần như sát mặt phân cách 2 môi trường. 
b. Góc tới thỏa mãn điều kiện 1 2sin /i n n . 
c. Góc tới thỏa mãn điều kiện 1 2sin /i n n . 
d. Không có trường hợp nào xảy . 
Yêu cầu về nhà: 
-Làm bài tập 6,7,8,9 sgk. 
-Đọc trước bài 28 Lăng Kính. 
Trần Thị An Thanh-K38.102.098 Thực hành dạy học vật lý phổ thông 
12