Bài giảng phân tích chương trình vật lý phổ thông - Chương 10

Học thuyết về ánh sáng là một trong những học thuyết quan trọng của vật lýhiện đại. Học thuyết này dựa trên quan niệm về lưỡng tính sóng - hạt của ánhsáng. Quang học trong chương trình bậc trung học phổ thông hiện nay thườngđược chia thành hai phần: quang hình học và quang lý.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng phân tích chương trình vật lý phổ thông - Chương 10 bµi gi¶ng ph©n tÝch ch−¬ng tr×nh vËt lÝ phæ th«ng - 2004 ch−¬ng 10 d¹y häc phÇn QUANG H×nh Häc1. Më ®Çu1.1. CÊu t¹o ch−¬ng tr×nh Häc thuyÕt vÒ ¸nh s¸ng lµ mét trong nh÷ng häc thuyÕt quan träng cña vËt lýhiÖn ®¹i. Häc thuyÕt nµy dùa trªn quan niÖm vÒ l−ìng tÝnh sãng - h¹t cña ¸nhs¸ng. Quang häc trong ch−¬ng tr×nh bËc trung häc phæ th«ng hiÖn nay th−êng®−îc chia thµnh hai phÇn: quang h×nh häc vµ quang lý. Ch−¬ng tr×nh vËt lý cña n−íc ta b¾t ®Çu tõ líp 6 vµ ®−îc tæ chøc theo cÊu trócbËc v× vËy quang häc b¾t ®Çu ®−îc nghiªn cøu mét c¸ch s¬ l−îc ë líp 9 bËc trunghäc c¬ së, ®Õn n¨m líp 11 bËc trung häc phæ th«ng phÇn quang h×nh häc l¹i ®−îcnghiªn cøu, ®µo s©u vÒ mÆt ®Þnh l−îng, sau ®ã c¸c tÝnh chÊt sãng vµ tÝnh chÊtl−îng tö cña ¸nh s¸ng ®−îc nghiªn cøu ë líp 12 (quang lý). Lµm nh− thÕ cãnhiÒu kh¶ n¨ng phï hîp víi nhËn thøc häc sinh h¬n vµ phï hîp víi lÞch sö ph¸ttriÓn cña m«n quang häc. C¸ch lµm nµy cã nh−îc ®iÓm c¬ b¶n lµ t¸ch rêi phÇnquang h×nh häc víi b¶n chÊt sãng cña ¸nh s¸ng, do ®ã qua phÇn quang h×nh hächäc sinh sÏ kh«ng thÊy râ b¶n chÊt vËt chÊt cña ¸nh s¸ng, còng nh− néi dung vËtlý cña c¸c kh¸i niÖm vµ c¸c ®Þnh luËt c¬ b¶n. V× thÕ khi d¹y häc phÇn quang lýcÇn l−u ý bæ sung nh÷ng thiÕu sãt ®ã. Ngµy nay, ë nhiÒu n−íc, phÇn quang h×nh häc ®−îc tr×nh bµy theo thuyÕtsãng ¸nh s¸ng. C¸ch tiÕp cËn nµy cã nhiÒu lîi ®iÓm lµ gióp cho häc sinh hiÓu râb¶n chÊt ¸nh s¸ng. VÝ dô nh− lµm s¸ng tá h¬n kh¸i niÖm tia s¸ng, nªu râ ®−îc ýnghÜa vËt lý cña chiÕt suÊt, t¹o ®−îc sù thèng nhÊt gi÷a c¸c hiÖn t−îng ph¶n x¹,khóc x¹ vµ c¸c hiÖn t−îng giao thoa, nhiÔu x¹... Tuy nhiªn, v× kiÕn thøc vÒ sãngkh«ng ®−îc ®Ò cËp ®Õn ë cÊp trung häc c¬ së nªn ®Õn ®©y c¶ s¸ch gi¸o khoa ph©nban vµ hiÖn hµnh ®Òu kh«ng cßn sù lùa chän nµo kh¸c. Quang h×nh häc lµ phÇn quan träng ®−îc tr×nh bµy t−¬ng ®èi ®Çy ®ñ vÒ mÆt®Þnh tÝnh còng nh− mÆt ®Þnh l−îng. Quang h×nh häc cã nhiÒu øng dông trong ®êisèng vµ kü thuËt nªn viÖc d¹y häc quang h×nh häc cã t¸c dông rÊt lín trong viÖcgi¸o dôc kü thuËt tæng hîp cho häc sinh. C¸c bµi tËp vÒ quang h×nh häc còngth−êng gÆp trong thùc tÕ ®êi th−êng cña häc sinh. 96 bµi gi¶ng ph©n tÝch ch−¬ng tr×nh vËt lÝ phæ th«ng - 2004 Khi d¹y häc quang h×nh häc cÇn tËn dông kiÕn thøc mµ häc sinh ®· häc ë líp9, cÇn khai th¸c tèi ®a c¸c kinh nghiÖm sèng cña häc sinh ®ång thêi cÇn ®i s©uvµo b¶n chÊt vËt lý cña vÊn ®Ò, ®Ò cao mÆt ®Þnh l−îng theo nh− ch−¬ng tr×nh. Quang h×nh häc lµ c¬ së cña quang kü thuËt, ®−îc x©y dùng dùa vµo 4 ®ÞnhluËt: ®Þnh luËt (nguyªn lý) truyÒn th¼ng ¸nh s¸ng trong m«i tr−êng ®ång chÊt vµ®¼ng h−íng, ®Þnh luËt vÒ tÝnh ®éc lËp cña c¸c chïm tia s¸ng, ®Þnh luËt ph¶n x¹¸nh s¸ng vµ ®Þnh luËt khóc x¹ ¸nh s¸ng. Quang h×nh häc kh«ng gi¶i thÝch b¶n chÊt cña c¸c hiÖn t−îng quang häc mµchØ dùa trªn c¸c quan niÖm thuÇn tóy h×nh häc ®Ó nghiªn cøu. V× vËy c¸c vÊn ®Ònªu ra chØ cã ý nghÜa vÒ mÆt h×nh häc h¬n ý nghÜa vËt lý. ChØ cã ®Þnh luËt khóc x¹¸nh s¸ng lµ cã ý nghÜa vËt lý. Trong khi d¹y häc cÇn cã biÖn ph¸p gióp häc sinhn¾m v÷ng c¸c ®Þnh luËt c¬ b¶n ®ã vµ øng dông chóng trong viÖc nghiªn cøu sùtruyÒn tia s¸ng vµ sù t¹o ¶nh qua c¸c dông cô quang häc. MÆt kh¸c còng cÇn nªucho häc sinh thÊy râ giíi h¹n øng dông cña c¸c ®Þnh luËt quang h×nh häc. ViÖc södông réng r·i c¸c thÝ nghiÖm biÓu diÔn lµ mét trong c¸c biÖn ph¸p quan träng ®Ó®¶m b¶o c¸c yªu cÇu nãi trªn.1.2. §Æc ®iÓm ChuyÓn tõ häc nhiÖt vµ c¬ sang häc quang h×nh, häc sinh gÆp mét sè khãkh¨n. Mét trong sè c¸c khã kh¨n ®ã lµ häc sinh kh«ng n¾m ®−îc ph−¬ng ph¸p®Æc thï khi nghiªn cøu c¸c vÊn ®Ò quang h×nh häc. §Ó xÐt sù t¹o thµnh ¶nh do c¸c dông cô quang häc ®èi víi häc sinh líp 11ng−êi ta ph¶i dùa vµo gi¶ thiÕt lµ c¸c dông cô quang häc ®ã cho ¶nh ®iÓm vµ ¶nhph¼ng mµ sö dông ph−¬ng ph¸p c¬ b¶n lµ nghiªn cøu sù truyÒn cña vµi tia ®ÆcbiÖt xuÊt ph¸t tõ vËt ®i qua dông cô quang häc ®ã. Sau khi ®æi ph−¬ng truyÒn bëic¸c dông cô nµy, nÕu c¸c tia c¾t nhau thËt th× t¹o thµnh ¶nh thËt, nÕu ®−êng kÐodµi cña chóng c¾t nhau th× t¹o thµnh ¶nh ¶o. Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông khinghiªn cøu sù t¹o ¶nh bëi g−¬ng cÇu, khóc x¹,b¶n mÆt song song, l¨ng kÝnh vµthÊu kÝnh. §Ó nghiªn cøu sù t¹o thµnh ¶nh bëi hÖ ghÐp ng−êi ta theo ph−¬ngph¸p: ¶nh cña vËt qua dông cô quang häc thø nhÊt ®−îc dïng lµm vËt ®èi víidông cô quang häc thø hai vµ cø thÕ cho ®Õn dông cô quang häc cuèi cïng (th«ngth−êng ta chØ h¹n chÕ ë hÖ hai gåm hai dông cô quang häc).II. PH¢N TÝch Néi DUNG KiÕn Thøc2.1. Tia s¸ng - §iÓm s¸ng - Nguån s¸ng Tia s¸ng, ®iÓm s¸ng lµ c¸c kh¸i niÖm mang tÝnh m« h×nh. Cã thÓ ®Þnh nghÜatia s¸ng lµ ®−êng truyÒn (ph−¬ng truyÒn) cña n¨ng l−îng, tøc lµ ®−êng däc theo®ã n¨ng l−îng ¸nh s¸ng ®−îc t¶i ®i hay lµ ®−êng th¼ng vu«ng gãc víi mÆt ®Çusãng ¸nh s¸ng, hay lµ mét nöa ®−êng th¼ng kÎ t ...