Mở đầu (trang 25) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 5: Tại sao khi trong cốc không có nước thì ta không thể nhìn thấy đồng xu (hình a), còn nếu vẫn giữ nguyên vị trí đặt mắt và cốc nhưng rót nước vào cốc thì ta lại nhìn thấy đồng xu (hình b)?
Trả lời:
- Ta nhìn thấy được đồng xu khi đổ nước vào vì lúc này đường truyền của tia sáng đã bị lệch hướng khiến chúng ta có thể nhìn thấy.
I. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Hoạt động (trang 25) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 5: Thí nghiệm 1: Tìm hiểu hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Chuẩn bị:
- Một bảng thí nghiệm có gắn tấm nhựa in vòng tròn chia độ;
- Một bản bán trụ bằng thủy tinh;
- Đèn 12 V – 21 W có khe cài bản chắn sáng;
- Nguồn điện (biến áp nguồn).
Tiến hành:
- Bố trí thí nghiệm như Hình 5.1.
- Chiếu một chùm sáng tới SI (điểm tới I là tâm của bản bán trụ).
- Quan sát đường đi của chùm sáng.
Trả lời câu hỏi sau:
Chùm sáng truyền từ không khí vào thủy tinh bị gãy khúc (lệch khỏi phương truyền) tại đâu?
Trả lời:
Chùm sáng truyền từ không khí vào thủy tinh bị gãy khúc (lệch khỏi phương truyền) tại mặt phân cách giữa hai môi trường (không khí và thủy tinh).
Câu hỏi (trang 26) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 5: Một tia sáng truyền tới mặt nước tạo ra một tia phản xạ và một tia khúc xạ (Hình 5.3) hãy vẽ vào vở và bổ sung chiều mũi tên của các tia sáng.
Trả lời:
II. Định luật khúc xạ ánh sáng
Hoạt động 1 (trang 26) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 5: Thí nghiệm 2: Tìm mối liên hệ giữa góc khúc xạ và góc tới
Chuẩn bị:
Dụng cụ nghiên cứu như thí nghiệm 1.
Tiến hành:
- Bố trí thí nghiệm như Hình 5.1.
- Chiếu tia sáng đến mặt phân cách tại điểm tới I (tâm của đường tròn chia độ) lần lượt với góc 0o, 20o, 40o, 60o, 80o.
- Đọc giá trị của góc khúc xạ tương ứng và hoàn thành vào vở theo mẫu tương tự Bảng 5.1.
Trả lời câu hỏi và thực hiện các yêu cầu sau:
1. Tia khúc xạ nằm ở phía nào của pháp tuyến so với tia tới?
2. So sánh độ lớn góc tới và góc khúc xạ.
3. Nhận xét tỉ số giữa sin góc tới i và sin góc khúc xạ r.
Trả lời:
1. Tia khúc xạ nằm ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.
2. Độ lớn của góc tới lớn hơn góc khúc xạ.
3. Tỉ số giữa sin góc tới i và sin góc khúc xạ r là một hằng số có giá trị không đổi (≈1,50).
Hoạt động 2 (trang 27) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 5: Thí nghiệm 3: Khảo sát phương của tia khúc xạ
Chuẩn bị:
- Bản bán trụ bằng thuỷ tinh trong suốt;
- Một tấm xốp mỏng có gắn bảng chia độ;
- Bốn chiếc đinh ghim giống nhau;
- Một tấm nhựa phẳng.
Tiền hành:
- Bố trí thí nghiệm như Hình 5.4.
- Cắm các đinh ghim tại O và A để xác định pháp tuyến OA.
- Cắm đinh ghim ở B để xác định tia tới là BO.
Lưu ý: Để các đinh ghim ở O, A, B sao cho mũ đinh có chiều cao bằng bề dầy bản bán trụ thuỷ tinh. Khi đó mặt phẳng tới đi qua ba đầu đinh ghim ở O, A, B song song với tấm xốp.
- Đặt mắt để nhìn vào mặt phẳng của bản bán trụ sao cho đầu mũ đinh ghim ở O che khuất ảnh đầu mũ đinh ghim ở B.
- Cắm đinh ghim ở C trên đường truyền sáng từ O tới mắt sao cho đầu mũ đinh ghim ở C che khuất ảnh đầu đinh ghim ở B và O. Khi đó tia khúc xạ sẽ là tia OC.
- Bỏ bản bán trụ thuỷ tinh ra, dùng tấm nhựa phẳng để kiểm tra các tia BO, OA, OC có đồng phẳng hay không?
Trả lời câu hỏi sau:
Kết quả thí nghiệm cho thấy tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng nào?
Trả lời:
- Bỏ bản bán trụ thuỷ tinh ra, dùng tấm nhựa phẳng để kiểm tra các tia BO, OA, OC có đồng phẳng
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng chưa tới.
Câu hỏi 1 (trang 27) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 5: Hình 5.5 mô tả hiện tượng khúc xạ khi tia sáng truyền từ môi trường nước ra không khí. Chỉ ra điểm tới, tia tới, tia khúc xạ, vẽ pháp tuyến tại điểm tới. So sánh độ lớn của góc khúc xạ và góc tới.
Trả lời:
- Độ lớn của góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
Câu hỏi 2 (trang 28) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 5: Quan sát đường truyền của tia sáng trong hình 5.6, vận dụng kiến thức đã học để trả lời câu hỏi mở bài.
Trả lời:
- Ở cốc không có nước thì ánh sáng từ đồng xu truyền vào mắt chúng ta, ở đây không có sự thay đổi hình ảnh từ đồng xu đến mắt ta do ánh sáng chỉ truyền trong không khí. Nên ta không thể nhìn thấy hình ảnh đồng xu khi trong cốc không có nước. Còn ở cốc có nước thì ánh sáng từ đồng xu từ nước truyền vào mắt ta.
- Tại mặt phân cách giữa nước và không khí thì tia sáng bị gãy khúc (lệch khỏi phương truyền ban đầu). Nên sự gãy khúc này có thể làm cho hình ảnh của đồng xu chệch đi so với vị trí ban đầu. Điều này khiến ta có thể nhìn thấy được đồng xu.
III. Chiết suất của môi trường
Câu hỏi 1 (trang 28) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 5: Khi một tia sáng đi từ môi trường này sang môi trường khác, chiết suất tỉ đối của hai môi trường cho ta biết điều gì về đường đi của tia sáng đó
Trả lời:
Khi một tia sáng đi từ môi trường (1) này sang môi trường (2), chiết suất tỉ đối của hai môi trường n21 cho ta biết:
+ Nếu n21 > 1 thì đường đi của tia khúc xạ trong môi trường (2) đi gần pháp tuyến của mặt phân cách hơn tia tới.
+ Nếu n21 < 1 thì đường đi của tia khúc xạ trong môi trường (2) đi xa pháp tuyến của mặt phân cách hơn tia tới.
Câu hỏi 2 (trang 28) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 5: Tính chiết suất của nước. Biết tia sáng truyền từ không khí với góc tới là i = 60° thì góc khúc xạ trong nước là r = 40°
Trả lời:
- Chiết suất của nước là: n =