Nhận biết
Chỉ ra góc chiết quang, hai mặt bên, cạnh, đáy; nêu tên các màu chính của quang phổ.
01 · Mục tiêu bài học
Sau bài học, em có thể vẽ được đường truyền ánh sáng qua lăng kính, giải thích tán sắc ánh sáng trắng, nhận biết ánh sáng đơn sắc và giải thích màu sắc của vật dựa trên ánh sáng được phản xạ tới mắt.
Thông hiểu
Giải thích sự tán sắc ánh sáng trắng và vì sao tia tím thường lệch nhiều hơn tia đỏ trong thủy tinh.
Thực hành
Dự đoán, quan sát và ghi nhận đường truyền tia đơn sắc, quang phổ qua lăng kính; so sánh khi dùng tấm lọc màu.
Vận dụng
Vẽ sơ đồ tia qua hai mặt, dùng kiến thức phản xạ – hấp thụ để giải thích màu của vật dưới các ánh sáng khác nhau.
Khởi động: Tại sao chùm sáng trắng đi qua lăng kính lại thành một dải màu như cầu vồng, trong khi chùm sáng đỏ đơn sắc không tách thành bảy màu?
02 · Kiến thức trọng tâm
I. Cấu tạo của lăng kính
Lăng kính là khối trong suốt, đồng chất, được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song; dạng quen thuộc là lăng trụ tam giác. Trong tiết diện chính, hai cạnh tương ứng với hai mặt bên cắt nhau tại đỉnh A, cạnh đối diện là đáy BC.
(7.1)Góc chiết quang A = ∠BAC
Góc chiết quang A và chiết suất n là hai đại lượng đặc trưng cơ bản về mặt quang học của lăng kính. Mặt phẳng tiết diện chính vuông góc với các cạnh lăng kính.
II. Hiện tượng tán sắc ánh sáng
Khi chiếu chùm ánh sáng trắng hẹp qua lăng kính, trên màn xuất hiện dải màu biến thiên từ đỏ đến tím. Hiện tượng ánh sáng trắng tách thành những ánh sáng màu khác nhau gọi là tán sắc ánh sáng.
ĐỏDa camVàngLụcLamChàmTím
Quan sát: Lăng kính không tự sinh ra bảy màu mới; nó làm các thành phần màu có trong ánh sáng trắng đi theo những phương khác nhau. Thủy tinh thông thường có chiết suất đối với tia tím lớn hơn tia đỏ nên tím lệch nhiều hơn đỏ khi cả hai đều ló ra.
III. Sự truyền ánh sáng đơn sắc qua lăng kính
Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu xác định và không bị tán sắc khi qua lăng kính. Tuy vậy, tia đơn sắc vẫn bị khúc xạ tại các mặt phân cách.
- Ở mặt bên thứ nhất, tia đi từ không khí vào thủy tinh, thường lệch gần pháp tuyến.
- Trong lăng kính, tia truyền thẳng giữa các mặt phân cách.
- Ở mặt thứ hai, khi có tia ló từ thủy tinh ra không khí, tia lệch xa pháp tuyến; phương tia ló thường lệch về phía đáy so với phương tia tới.
(7.2)nkhông khí sin i1 = nlăng kính sin r1
(7.3)nlăng kính sin r2 = nkhông khí sin i2
(7.4)r1 + r2 = A; D = i1 + i2 − A
(7.4) là quan hệ hình học mở rộng dùng khi vẽ/tính sơ đồ trong tiết diện chính và tia sáng có tia ló; không áp dụng công thức góc ló khi xảy ra phản xạ toàn phần tại mặt thứ hai. i1, r1, r2, i2 đều đo với pháp tuyến của từng mặt.
IV. Màu sắc của vật
Mắt thấy màu của vật phụ thuộc ánh sáng chiếu tới và thành phần ánh sáng vật phản xạ, truyền tới mắt. Dưới ánh sáng trắng, một vật có màu thường phản xạ mạnh các thành phần tương ứng với màu nhìn thấy và hấp thụ nhiều thành phần khác.
Phản xạ mạnh nhiều màu của ánh sáng nhìn thấy; dưới đèn màu đỏ có thể trông đỏ.
Hấp thụ phần lớn các thành phần nhìn thấy; chỉ ít ánh sáng phản xạ đến mắt.
Dưới ánh sáng trắng, phản xạ thành phần tạo cảm giác xanh; dưới đèn đỏ có thể trở nên rất tối.
Không có ánh sáng truyền từ vật tới mắt thì không quan sát được màu của vật.
Tránh nhầm: “Vật màu đỏ” không có nghĩa là vật luôn phát ra ánh sáng đỏ. Màu sắc còn phụ thuộc nguồn sáng; mô hình màu RGB sau đây là cách minh họa gần đúng, không thay thế phổ phản xạ thật của từng chất.
03 · Quan sát và khám phá
Mô phỏng 1 · Tia sáng và sự tán sắc qua lăng kính
Chọn ánh sáng trắng hoặc ánh sáng đơn sắc, điều chỉnh góc chiết quang và hướng tia tới. Đường truyền được tính theo định luật Snell ở hai mặt của một lăng kính đặt trong không khí.
Góc chiết quang50°
Góc tới mặt 1 (đỏ)—
Góc lệch đỏ—
Góc lệch tím—
Ánh sáng trắng tách thành nhiều tia màu
Quan sát: Khi chọn “trắng”, chú ý đỏ ở phía đỉnh (lệch ít) và tím ở phía đáy (lệch nhiều). Đổi sang tia đỏ đơn sắc: chỉ còn một tia đỏ, không có bảy tia mới.
Mô phỏng 2 · Nhật kí thí nghiệm tán sắc
Ở mô phỏng 1, hãy thử ba hướng chùm tới và các góc chiết quang khác nhau; bấm Ghi thí nghiệm để lập bảng đo, so sánh góc lệch đỏ/tím. Chỉ ghi góc lệch khi tia màu tương ứng ló ra.
| STT | A | Hướng tới | Loại ánh sáng | D đỏ | D tím | Nhận xét |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Chưa có thí nghiệm nào được ghi. | ||||||
Mô phỏng 3 · Vì sao màu vật thay đổi theo ánh sáng?
Chọn màu của vật và màu ánh sáng chiếu tới. Phần mô phỏng dùng phản xạ RGB định tính để minh họa vật chỉ phản xạ được những thành phần mà nguồn sáng cung cấp.
Mẫu vật dưới ánh sáng được chọnXanh lam
Ánh sáng chiếuTrắng
Mắt nhận ánh sáng được vật phản xạ.
Dưới ánh sáng trắng, bề mặt xanh lam có xu hướng nhìn xanh lam.
Mô hình RGB đơn giản để trực quan hóa, không dự đoán chính xác màu sắc quang phổ hoặc sự cảm nhận màu của vật liệu thực tế.
04 · Luyện tập và kiểm tra
4.1 · 12 ví dụ có lời giải
Ví dụ từ nhận diện lăng kính, đường đi tia sáng và thí nghiệm tán sắc tới các bài tính góc, liên hệ màu sắc đời sống. Mở từng ví dụ để xem đề và cách giải.
4.2 · 36 câu tự luyện
Gồm 12 câu Nhận biết (NB), 12 câu Thông hiểu (TH), 12 câu Vận dụng (VD). Trả lời từng câu để nhận phản hồi tức thì, chưa tính vào điểm kiểm tra.
Đã làm: 0/36 · Đúng: 0/36
4.3 · Kiểm tra cuối bài (22 câu · 10 điểm)
Phần I: 10 câu trắc nghiệm ABCD, mỗi câu 0,25 điểm (2,50 điểm).
Phần II: 6 câu Đúng/Sai (DS), mỗi câu gồm 4 ý (tối đa 6,00 điểm).
Phần III: 6 câu Trả lời ngắn (TNN), mỗi câu 0,25 điểm (1,50 điểm); trả lời bằng số, không ghi đơn vị và tối đa 4 ký tự.
Điểm DS theo số ý đúng: 0 ý = 0; 1 ý = 0,10; 2 ý = 0,25; 3 ý = 0,50; 4 ý = 1,00 điểm. Đáp án không hiện trước khi nộp kiểm tra.
05 · Sơ đồ tư duy
Hệ thống sáu ý chính về lăng kính và màu sắc của vật. Cuộn ngang trên màn hình nhỏ khi cần thiết.
06 · Em có biết?
Cầu vồng sau mưa
Giọt nước phân tách các thành phần màu của ánh sáng Mặt Trời qua khúc xạ, phản xạ bên trong và khúc xạ khi đi ra. Cầu vồng không đơn giản là “một lăng kính tam giác khổng lồ”.
Quang phổ trong máy đo
Lăng kính và cách tử có thể tách các thành phần ánh sáng theo bước sóng, hỗ trợ quan sát quang phổ trong thiết bị phân tích.
Vật đổi màu dưới đèn sân khấu
Cùng một áo có thể trông rất khác dưới đèn đỏ, lam hoặc trắng do phổ chiếu tới và phần ánh sáng áo phản xạ thay đổi.
Đĩa Newton
Đĩa có các dải màu, khi quay nhanh, mắt có thể cảm nhận màu nhạt gần trắng. Kết quả phụ thuộc độ sáng, tỉ lệ màu và sắc tố, nên không nhất thiết trắng hoàn toàn.
Ghi nhớ: Ánh sáng đơn sắc vẫn có thể khúc xạ nhưng không bị tán sắc; ánh sáng trắng phân tách vì chiết suất đối với từng màu khác nhau. Không nhầm tia tím lệch nhiều hơn với quy tắc đúng cho mọi hình dạng/bố trí không có tia ló.
Biên soạn mới dựa trên mục tiêu và bốn mạch kiến thức của Khoa học tự nhiên 9, Bài 7 – Lăng kính (Kết nối tri thức với cuộc sống). Sơ đồ là SVG tự dựng, không sao chép hình minh họa từ SGK. Nguồn đối chiếu: SGK và SGV KHTN 9 (NXB Giáo dục Việt Nam).