Giáo án Vật lý Lớp 12 - Chương V: Sóng ánh sáng - Tiết 42, Bài 25: Giao thoa ánh sáng

Ngày soạn: /	/ Ngày dạy: /	/
Tiết 41
MỤC TIÊU BÀI HỌC
Về kiến thức

SỰ GIAO THOA ÁNH SÁNG
o0o
Mô tả được thí nghiệm về nhiễu xạ ánh sáng và thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng.
Viết được các công thức cho vị trí của các vân sáng, tối và cho khoảng vân i.
Nhớ được giá trị phỏng chưng của bước sóng ứng với vài màu thông dụng: đỏ, vàng, lục.
Nêu được điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng.
Về kĩ năng
Vận dụng các công thức đã học vào giải bài tập trong SGK
Về thái độ
Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu các vấn đề mới trong khoa học
Năng lực hướng tới
a, Phẩm chất năng lực chung
Phẩm chất: Tự lập, tự tin, tự chủ; Có trách nhiệm bản thân và cộng đồng
Năng lực chung: Năng lực tự học; năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực giao tiếp; Năng lực hợp tác; Năng lực sử dụng ngôn ngữ; Năng lực tính toán.
b, Năng lực chuyên biệt môn học
Năng lực sử dụng ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực thực hành, thí nghiệm
PHƯƠNG PHÁP-KĨ THUẬT
Phương pháp
PP dạy học Gợi mở - vấn đáp, PP thuyết trình, PP hoạt động nhóm, PP công tác độc lập
Kĩ thuật dạy học
Kĩ thật dặt câu hỏi, kĩ thuật XYZ
CHUẨN BỊ
Chuẩn bị của giáo viên:
Gíao án, tranh, ảnh trong SGK.
SGK, SGV, một số dụng cụ thí nghiệm
Giao một số câu hỏi trong bài học mới cho học sinh tìm hiểu trước ở nhà.
Chuẩn bị của học sinh:
Đọc trước bài học, tự tìm thông tin trong SGK sách tham khảo, mạng để trả lời các câu hỏi trong SGK và các câu hỏi giáo viên giao về nhà cho HS tiết trước.
HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Ổn định lớp
Kiểm tra bài cũ
Bài mới
Họat động của giáo viên
Họat động của học sinh
Nội dung
HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (2’)
Mục tiêu:	HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp
thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Mô tả hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
O càng nhỏ ® D’ càng lớn so với D.
Nếu ánh sáng truyền thẳng thì tại sao lại có hiện tượng như trên?
® gọi đó là hiện tượng nhiễu xạ ánh
sáng ® đó là hiện tượng như thế nào? Chúng ta tìm hiểu bài học hôm nay
HS ghi nhớ
HS đưa ra phán đoán
Tiết 41
SỰ GIAO THOA ÁNH SÁNG
HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức (20’)
Mục tiêu: - Mô tả được thí nghiệm về nhiễu xạ ánh sáng và thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng.
Viết được các công thức cho vị trí của các vân sáng, tối và cho khoảng vân i.
Nhớ được giá trị phỏng chưng của bước sóng ứng với vài màu thông dụng: đỏ, vàng, lục.
Nêu được điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng.
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan
Định hướng phát triển năng lực: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Hoạt động của GV
Hoạt động của hs
Nội dung
Mô tả hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
O càng nhỏ ® D’ càng lớn so với D.
Nếu ánh sáng truyền thẳng thì tại sao lại có hiện tượng như trên?
® gọi đó là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng ® đó là hiện tượng như thế nào?
Chúng ta chỉ có thể giải thích nếu thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng, hiện tượng này tương tự như hiện tượng nhiễu xạ của
sóng trên mặt nước khi gặp vật cản.
HS ghi nhận kết quả thí nghiệm và thảo luận để giải thích hiện tượng.
HS ghi nhận hiện tượng.
HS thảo luận để trả lời.
I. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
S	O
D D’
Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.
Mỗi ánh sáng đơn sắc coi như một sóng có bước sóng xác định.
-	Mô	tả	bố	trí	thí nghiệm Y-âng
- HS đọc Sgk để tìm hiểu kết quả thí nghiệm.
II. Hiện tượng giao thoa ánh sáng
1. Thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng
- Hệ những vạch sáng, tối ® hệ vận giao thoa.
- HS ghi nhận các kết quả thí nghiệm.
M
F1
A
Đ	F	O
F2	B L
K
Vân sáng
Vân tối
Ánh sáng từ bóng đèn Đ ® trên M trông thấy một hệ vân có nhiều màu.
Đặt kính màu K (đỏ) ® trên M chỉ có một màu đỏ và có dạng những vạch sáng đỏ và tối xen kẽ, song song và cách đều nhau.
Giải thích:
Hai sóng kết hợp phát đi từ F1, F2 gặp nhau trên M đã giao thoa với nhau:
+ Hai sóng gặp nhau tăng cường lẫn nhau ® vân sáng.
+ Hai sóng gặp nhau triệt tiêu lẫn nhau ® vân tối.
2. Vị trí vân sáng
H	A
d1
F1	d	x
a	I	2	O
F2	D
B
M
Gọi a = F1F2: khoảng cách giữa hai nguồn kết hợp.
D = IO: khoảng cách từ hai nguồn tới màn M.
l: bước sóng ánh sáng.
d1 = F1A và d2 = F2A là quãng đường đi của hai sóng từ F1, F2 đến một điểm A trên vân sáng.
O: giao điểm của đường trung trực của F1F2 với màn.
x = OA: khoảng cách từ O đến vân sáng ở A.
- Hiệu đường đi d
- Y/c Hs giải thích tại
- Kết quả thí nghiệm có
sao lại xuất hiện những
thể giải thích bằng giao
vân sáng, tối trên M?
thoa của hai sóng:
+ Hai sóng phát ra từ F1, F2 là hai sóng kết hợp.
+ Gặp nhau trên M đã
- Trong thí nghiệm này,
giao thoa với nhau.
có thể bỏ màn M đi
- Không những “được”
được không?
mà còn “nên” bỏ, để ánh
sáng từ F1, F2 rọi qua kính lúp vào mắt, vân
quan sát được sẽ sáng
hơn.	Nếu	dùng	nguồn
laze thì phải đặt M.
- Vẽ sơ đồ rút gọn của
thí nghiệm Y-âng.
- HS dựa trên sơ đồ rút
- Lưu ý: a và x thường
gọn cùng với GV đi tìm
rất	bé	(một,	hai
hiệu đường đi của hai
milimét). Còn D thường
sóng đến A.
từ vài chục đến hàng
trăm xentimét, do đó lấy gần đúng: d2 + d1 » 2D
- Để tại A là vân sáng
- Tăng cường lẫn nhau hay d2 – d1 = kl
thì hai sóng gặp nhau
tại A phải thoả mãn điều kiện gì?
Làm thế nào để xác định vị trí vân tối?
Lưu ý: Đối với vân tối không có khái niệm bậc giao thoa.
GV nêu định nghĩa khoảng vân.
Công thức xác định khoảng vân?
Tại O, ta có x = 0, k = 0 và d = 0 không phụ thuộc l.
Quan sát các vân giao thoa, có thể nhận biết vân nào là vân chính giữa không?
Y/c HS đọc sách và cho biết hiện tượng giao thoa ánh sáng có ứng dụng để làm gì?
® x = k lD
k	a
với k = 0, ± 1, ±2, 
Vì xen chính giữa hai vân sáng là một vân tối nên:
d2 – d1 = (k’ + 1 )l
2
x = (k '+ 1) lD
k '	2	a
với k’ = 0, ± 1, ±2, 
Ghi nhận định nghĩa.
i = x	- x = lD [(k +1) - k]
k +1	k	a
® i = lD
a
Không, nếu là ánh sáng đơn sắc ® để tìm sử dụng ánh sáng trắng.
HS đọc Sgk và thảo luận về ứng dụng của hiện tượng giao thoa.
d = d - d = 2ax 
2	1	d + d
2	1
Vì D >> a và x nên:
d2 + d1 » 2D
® d - d = ax
2	1	D
Để tại A là vân sáng thì: d2 – d1 = kl
với k = 0, ± 1, ±2, 
Vị trí các vân sáng:
x = k lD
k	a
k: bậc giao thoa.
- Vị trí các vân tối
x = (k '+ 1) lD
k '	2	a
với k’ = 0, ± 1, ±2, 
Khoảng vân
Định nghĩa: (Sgk)
Công thức tính khoảng vân:
i = lD
a
c. Tại O là vân sáng bậc 0 của mọi bức xạ: vân chính giữa hay vân trung tâm, hay vân số 0.
4. Ứng dụng:
- Đo bước sóng ánh sáng.
Nếu biết i, a, D sẽ suy ra được l:
l = ia
D
Y/c HS đọc Sgk và cho biết quan hệ giữa bước sóng và màu sắc ánh sáng?
Hai giá trị 380nm và 760nm được gọi là giới
- HS đọc Sgk để tìm hiểu
III. Bước sóng và màu sắc
Mỗi bức xạ đơn sắc ứng với một bước sóng trong chân không xác định.
Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy có: l = (380 ¸ 760) nm.
Ánh sáng trắng của Mặt Trời là
hạn của phổ nhìn thấy được ® chỉ những bức xạ nào có bước sóng nằm trong phổ nhìn thấy là giúp được cho mắt nhìn mọi vật và phân biệt được màu sắc.
- Quan sát hình 25.1 để
biết bước sóng của 7 màu trong quang phổ.
hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên liên tục từ 0 đến ¥.
4. Nguồn kết hợp là
Hai nguồn phát ra ánh sáng có cùng bước sóng
Hiệu số pha dao động của hai nguồn không đổi theo thời gian
HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10') Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học
Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Câu 1: Yếu tố nào sau đây của ánh sáng đơn sắc quyết định màu của nó?
Bước sóng trong môi trường
Tần số
Tốc độ truyền sóng
Cường độ của chùm ánh sáng
Câu 2: Khi một chùm sáng đơn sắc truyền qua các môi trường, đại lượng không thay đổi là
A. tần số	B. bước sóng
C. tốc độ	D. cường độ
Câu 3: Chiết suất của môi trường trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc trong một chùm ánh sáng trắng
nhỏ khi tần số ánh sáng lớn
lớn khi tần số ánh sáng lớn
tỉ lệ nghịch với tần số ánh sáng
tỉ lệ thuận với tần số ánh sáng
Câu 4: Trong thí nghiệm Y – âng về giao thoa ánh sáng, hiệu dường đi của các sóng từ hai khe S1, S2 đến vân tối thứ ba kể từ vân trung tâm có trị số là
A. 2λ	B. 3λ	C. 2,5λ	D. 1,5λ
Câu 5: Tần số nào dưới đây ứng với tần số của bức xạ màu tím? A. 7,3.1012 Hz	B. 1,3.1013 Hz
C. 7,3.1014 Hz	D. 1,3.1014 Hz
Câu 6: Trong thí nghiệm giao thoa Y – âng về giao thoa ánh sáng với ánh sáng đơn sắc, nếu tăng khoảng cách giữa hai khe S1 và S2 thì hệ vân giao thoa thu được trên màn có
khoảng vân tăng
số vân tăng
hệ vân chuyển động dãn ra hai phia so với vân sáng trung tâm
số vân giảm
Câu 7: Một ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong không khí là 0,651 μm và trong chất lỏng trong suốt là 0,465 μm. Chiết suất của chất lỏng trong thí nghiệm đối với ánh sáng đó là
A. 1,35 B. 1,40 C. 1,45 D. 1,48
Câu 8: Tiến hành thí nghiệm giao thoa ánh sáng Y – âng trong không khí, khoảng vân
đo được là i. Nếu đặt toàn bộ thí nghiệm trong nước có chiết suất n thì khoảng vân là
A. i B. ni C. i/n D. n/i
Câu 9: Chiếu ánh sáng đơn sắc vào hai khe của thí nghiệm giao thoa ánh sáng Y – âng cách nhau 1 mm thì trên màn phía sau hai khe, cách mặt phẳng chưa hai khe 1,3 m ta thu được hệ vân giao thoa, khoảng cách từ vân trung tâm đến vân sáng bậc 5 là 4,5 mm. Ánh sáng chiếu tới thuộc vùng màu
A. đỏ B. vàng C. lục D. tím
Hướng dẫn giải và đáp án
Câu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Đáp án
B
A
B
C
C
B
B
C
A
HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’) Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập
Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực
sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Bài 9 (trang 133 SGK Vật Lý 12): Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc, bước sóng λ = 600mm chiếu sáng hai khe F1, F2 song song với F và cách nhau 1,2mm. Vân giao thoa được quan sát trên một màn M song song với mặt phẳng chứa F1, F2 và cách nó 0,5m.
Tính khoảng vân.
Xác định khoảng cách từ vân sáng chính giữa đến vân sáng bậc 4.
Thực hiện nhiệm vụ học tập:
- HS sắp xếp theo nhóm, chuẩn bị bảng phụ và tiến hành làm việc theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV
Bài 9 (trang 133 SGK Vật
Lý 12):
Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp: 0,25 mm
Khoảng cách từ vân sáng chính giữa đến vân sáng bậc 4 là: x4 = 4.i = 4.0,25 = 1 (mm)
HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’) Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức
Phương pháp dạy học: dạy học nêu và giải quyết vấn đề
Định hướng phát triển năng lực:	Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp.
Vẽ sơ đồ tư duy cho bài học
Hướng dẫn về nhà
- Làm tất cả các bài tập trong SGK trang 132 và SBT
- Chuẩn bị bài mới