Giáo án Bài 7. Lăng kính

Kích thích tò mò, huy động hiểu biết về ánh sáng trắng và khối trong suốt; xác định nhiệm vụ học tập của bài.

GV đưa câu hỏi mở: Khi chiếu chùm sáng trắng hẹp qua một khối thuỷ tinh trong suốt có hình dạng đặc biệt, vì sao trên màn lại xuất hiện dải nhiều màu? Vì sao chùm đỏ đơn sắc chiếu qua cùng khối đó lại không tạo ra dải màu như vậy? HS ghi dự đoán cá nhân vào vở, sau đó chia sẻ với bạn cùng bàn.

Mỗi HS ghi ít nhất 1 dự đoán ban đầu về nguyên nhân tạo dải màu và 1 câu hỏi cần tìm hiểu. Lớp xác định được nhiệm vụ: tìm hiểu lăng kính, tán sắc, màu vật và giải thích tình huống chùm trắng – chùm đỏ đơn sắc.

Nêu được đặc điểm cấu tạo của lăng kính theo mô hình học; nhận biết lăng kính khúc xạ ánh sáng hai lần và lệch về phía đáy.

HS quan sát mô phỏng 'Lăng kính thuỷ tinh góc chiết quang $45^\circ$ trên bàn xoay có vạch chia' và chùm sáng trắng hẹp. Nhiệm vụ: (1) Mô tả hình dạng lăng kính, chỉ rõ hai mặt khúc xạ và góc chiết quang; (2) Quan sát đường đi của chùm sáng khi qua lăng kính, nhận xét hướng lệch; (3) Điền thông tin vào Phiếu học tập số 1, phần A.

Lăng kính là khối trong suốt có hai mặt phẳng khúc xạ không song song theo mô hình học. Chùm sáng trắng qua lăng kính khúc xạ hai lần và lệch về phía đáy. Lăng kính chỉ phân tách thành phần sẵn có trong ánh sáng trắng, không tự tạo năng lượng ánh sáng.

Giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng trắng khi qua lăng kính, dựa trên sự phụ thuộc của chiết suất vào màu; nhận biết thứ tự màu và góc lệch của các màu.

HS quan sát mô phỏng 'Chùm tia ló tách thành 7 màu' trên màn trắng, sau đó đặt giá kính lọc đỏ và quan sát. Nhiệm vụ: (1) Ghi thứ tự các màu trên dải, từ đỏ đến tím; (2) So sánh góc lệch của màu đỏ và màu tím; (3) Quan sát khi đặt kính lọc đỏ trên đường đi chùm sáng, nêu hiện tượng; (4) Hoàn thành phần B của Phiếu học tập số 1 và giải thích vì sao có tán sắc.

Ánh sáng trắng qua lăng kính tách thành dải màu đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím; đỏ lệch ít nhất, tím lệch nhiều nhất. Chiết suất của thuỷ tinh lớn dần từ đỏ đến tím nên các màu lệch khác nhau. Khi qua kính lọc đỏ chỉ còn một vệt đỏ: lăng kính lệch chùm đỏ nhưng không tách thêm màu.

Nêu được màu của vật phụ thuộc cả ánh sáng tới và khả năng hấp thụ, phản xạ của vật; nhận biết vật có thể tối dưới ánh sáng màu không phải màu của vật.

HS quan sát mô phỏng: thay màn trắng bằng tấm bìa đỏ, quan sát vạch đỏ sáng trên bìa; sau đó chiếu ánh sáng lục lên bìa đỏ và quan sát màu bìa. Nhiệm vụ: (1) Ghi màu bìa trong từng trường hợp; (2) Hoàn thành phần C của Phiếu học tập số 1.

Dưới ánh sáng trắng, bìa đỏ chỉ có vạch đỏ sáng trên màn bìa; dưới ánh sáng lục, bìa đỏ trông tối vì hấp thụ phần lớn ánh sáng xanh lục. Màu vật phụ thuộc ánh sáng tới và khả năng hấp thụ/phản xạ của vật.

Phân biệt đúng ba khái niệm lăng kính, tán sắc, màu vật và nhận diện được quan niệm sai về năng lượng ánh sáng.

HS làm Phiếu học tập số 2, phần 1 (câu 1 đến câu 5) cá nhân trong 4 phút, sau đó đổi chéo kiểm tra cặp đôi. Đề và đáp án:

1. Đặc điểm của lăng kính: A. mọi tấm kính đều tán sắc như nhau; B. khối trong suốt có hai mặt phẳng khúc xạ không song song theo mô hình học; C. gương phẳng đơn thuần. Đáp án: B.
2. Đặc điểm của tán sắc: A. ánh sáng trắng luôn chỉ có một màu; B. lăng kính tạo màu từ không có ánh sáng; C. ánh sáng trắng phân tách thành thành phần màu vì chiết suất phụ thuộc màu. Đáp án: C.
3. Ghép khái niệm với đặc điểm: Lăng kính – khối trong suốt có hai mặt phẳng khúc xạ không song song theo mô hình học; Tán sắc – ánh sáng trắng phân tách thành thành phần màu vì chiết suất phụ thuộc màu; Màu vật – phụ thuộc ánh sáng tới và khả năng hấp thụ/phản xạ của vật.
4. Nhận định 'Lăng kính tự tạo thêm các màu từ năng lượng không có' là đúng hay sai? Đáp án: Sai.
5. Thuật ngữ mô tả 'phụ thuộc ánh sáng tới và khả năng hấp thụ/phản xạ của vật' là gì? Đáp án: Màu vật.

Đáp án: 1-B; 2-C; 3: Lăng kính – khối trong suốt có hai mặt phẳng khúc xạ không song song; Tán sắc – ánh sáng trắng phân tách thành thành phần màu do chiết suất phụ thuộc màu; Màu vật – phụ thuộc ánh sáng tới và khả năng hấp thụ/phản xạ của vật; 4: Sai, vì lăng kính phân tách thành phần sẵn trong ánh sáng trắng, không tự tạo năng lượng ánh sáng; 5: Màu vật.

Vận dụng mô hình tán sắc để giải thích tình huống chùm trắng tạo dải màu còn chùm đỏ đơn sắc không tách dải; bác bỏ quan niệm sai về lăng kính; giải thích màu của vật dưới nguồn sáng màu khác.

HS làm việc theo cặp đôi trong 6 phút trên Phiếu học tập số 2, phần 2 (câu 6 đến câu 8):
6. Vì sao chùm trắng qua lăng kính tạo dải màu còn chùm đỏ đơn sắc không tách dải trắng?
7. Một vật đỏ dưới nguồn chỉ phát xanh có nhất thiết nhìn đỏ sáng không?
8. Một bạn khẳng định: 'Lăng kính tự tạo thêm các màu từ năng lượng không có.' Hãy bác bỏ bằng một lí do khoa học, chỉ ra một hệ quả của cách hiểu sai và viết lại kết luận đúng.

Câu 6: Chùm trắng có nhiều thành phần bị lệch khác nhau nên tách thành dải màu; chùm đỏ đơn sắc chỉ có một thành phần màu đỏ, chỉ bị lệch theo chiết suất với màu đó, không tự tạo các màu còn lại nên không tách dải trắng. Thang chấm: 40% xác định đúng dữ kiện và quan hệ khoa học; 40% suy luận theo mô hình; 20% kết luận.
Câu 7: Không; vật có thể hấp thụ phần lớn ánh sáng xanh nên tối. Màu thấy phụ thuộc cả nguồn và vật, không chỉ vật. Thang chấm: 40% nêu đúng cơ chế; 40% áp dụng vào tình huống; 20% nêu điều kiện hoặc hạn chế.
Câu 8: Lí do: lăng kính phân tách thành phần sẵn trong ánh sáng trắng, không tự tạo năng lượng ánh sáng. Hệ quả: dự đoán một chùm đỏ đơn sắc sinh đủ mọi màu qua lăng kính (sai). Kết luận đúng: Lăng kính chỉ phân tách các thành phần sẵn có trong ánh sáng trắng. Thang chấm: 40% lí do; 30% hệ quả; 30% phát biểu sửa đúng.

Vận dụng kiến thức về màu vật và tán sắc để dự đoán, giải thích hiện tượng quan sát trong đời sống; rèn kỹ năng lập luận khoa học.

GV nêu tình huống: Một chiếc áo màu đỏ được đặt dưới đèn chỉ phát ánh sáng xanh lam trong một cửa hàng. Theo em, áo sẽ trông đỏ sáng hay tối? Vì sao? Nếu dùng ánh sáng trắng chiếu vào chiếc áo đó thì màu quan sát được là gì? Nhóm 4 người thảo luận 6 phút, ghi kết quả ra giấy A4 hoặc bảng phụ. Sau đó, GV giao về nhà: xem lại mô phỏng và thí nghiệm ảo 'Khúc xạ và tán sắc ánh sáng qua lăng kính' (neoedu.vn/phong-thi-nghiem-vat-li/thi-nghiem/tan-sac-anh-sang-qua-lang-kinh) và hoàn thành phiếu báo cáo.

Dự đoán dự kiến: áo đỏ dưới đèn xanh lam trông tối vì áo hấp thụ phần lớn ánh sáng xanh lam và phản xạ rất ít; dưới ánh sáng trắng áo trông đỏ vì phản xạ chủ yếu thành phần màu đỏ. Kết luận: màu quan sát được phụ thuộc cả nguồn sáng và khả năng hấp thụ, phản xạ của vật.