S Á N G K I Ế N K I N H N G H I Ệ M
***************************************
PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG DẪN HỌC SINH
GIẢI BÀI TẬP PHẦN
VẼ ĐƯỜNG TRUYỀN
ÁNH SÁNG

Giáo viên: Cao Thị Thiện
Bộ môn: Vật Lý
Đơn vị: Trường THPT Cẩm thủy 3
Cẩm Thủy, tháng 05 năm 2012
Phần I: MỞ ĐẦU
Vật lý là một môn khoa học cơ bản của chương trình giáo dục phổ
thông, trong hệ thống giáo dục phổ thông của nước ta. Học tập tốt bộ môn vật
lý giúp con người nói chung và học sinh nói riêng có kỹ năng tư duy sáng tạo,
làm cho con người linh hoạt hơn, năng động hơn trong cuộc sống cũng như
trong công việc. Nhiệm vụ của giảng dạy bộ môn vật lý ở bậc trung học phổ
thông là thực hiện được những mục tiêu giáo dục mà Bộ Giáo dục và Đào tạo
đã đề ra: Làm cho học sinh đạt dược các yêu cầu sau:
- Nắm vững được kiến thức của bộ môn.
- Có những kỹ năng cơ bản để vận dụng kiến thức của bộ môn.
- Có hứng thú học tập bộ môn.
- Có cách học tập và rèn luyện kỹ năng hợp lý. đạt hiệu quả cao trong học tập
bộ môn vật lý.
- Hình thành ở học sinh những kỹ năng tư duy đặc trưng của bộ môn.
Trong nội dung môn Vật lý lớp 11, phần Quang hình học có tác dụng
rất tốt, giúp học sinh phát triển tư duy vật lý. Trong phần này thể hiện rất rõ
các thao tác cơ bản của tư duy vật lý là từ trực quan sinh động đến tư duy trừu
tượng, từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn khách quan, như:
- Phân tích hiện tượng và huy động các kiến thức có liên quan để đưa ra kết
quả của từng nội dung được đề cập.

– Vật lý lớp 11) mà tôi đã áp dụng trong những năm qua để được tham khảo,
rút kinh nghiệm và bổ xung.
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Kiến thức: Phần Quang hình học - nhận xét sự truyền ánh sáng tại mặt phân
cách giữa hai môi trường trong suốt, và phương pháp vận dụng kiến thức
trong việc giải các bài tập của phần này.
- Đối với học sinh trung bình, yếu: Yêu cầu nắm vững kiến thức cơ bản,
phương pháp giải và giải các bài tập đơn giản.
- Đối với học sinh khá, giỏi: Yêu cầu áp dụng phương pháp giải vào bài tập
khó, có tính chất nâng cao, vận dụng kiến thức một cách tổng hợp.
Phần II: NỘI DUNG
A/ KIẾN THỨC CƠ BẢN:
I/ Các khái niệm cơ bản:
1/ Vật sáng:
- Nguồn sáng là những vật tự phát ra ánh sáng. Ví dụ: Mặt Trời. Các loại đèn.
- Vật được chiếu sáng là những vật khi nhận được ánh sáng chiếu vào thì phát
ra ánh sáng. Ví dụ: Các vật mà mắt nhìn thấy khi có ánh sáng.
- Nguồn sáng và vật được chiếu sáng được gọi chung là vật sáng.
2/ Môi trường truyền sáng (Môi trường trong suốt) là môi trường cho hầu hết
ánh sáng truyền qua.
3/ Môi trường chắn sáng là môi trường không cho ánh sáng truyền qua.
4/ Tia sáng: là đường truyền của ánh sáng
Ký hiệu: Vẽ đường truyền của ánh sáng trên có mũi tên chỉ chiều truyền ánh
sáng.
5/ Chùm sáng: là tập hợp nhiều tia sáng.
Có 3 loại chùm sáng:
- Chùm sáng phân kỳ: là chùm sáng gồm các tia
sáng xuất phát từ một điểm.
- Chùm sáng song song: là chùm sáng gồm các
tia sáng đi song song với nhau.

- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới, tia tới và tia phản xạ ở hai bên pháp
tuyến tại điểm tới.
- Góc phản xạ bằng góc tới.
d/ Cách vẽ tia phản xạ:
- Vẽ pháp tuyễn tại điểm tới và xác định mặt phẳng tới.
- Xác định góc tới.
- Vẽ về phía bên kia pháp tuyễn một góc bằng góc tới, ta được tia phản xạ.
4/ Khúc xạ ánh sáng:
a/ Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị gãy khúc (đổi
phương đột ngột) khi truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền
sáng (hay trong suốt)
b/ Các khái niệm:
SKKN – Phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập phần vẽ đường truyền ánh sáng
Vật lý THPT – Cao Thị Thiện – THPT Cẩm Thủy 3 – Cẩm thủy
4
S
R
I
N
i i'
- Tia tới: Phần ánh sáng tới.
- Điểm tới: Điểm tia tới gặp mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng
- Tia khúc xạ: Phần ánh sáng khúc xạ.
- Pháp tuyến tại điểm tới: Đường thẳng vuông góc với mặt phân cách tại điểm
tới.
- Mặt phẳng tới: Mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới.
- Góc tới : Góc hợp bởi tia tới và pháp tuyến tại điểm tới
- Góc khúc xạ: Góc hợp bởi tia khúc xạ và pháp tuyến tại điểm tới.
c/ Định luật khúc xạ ánh sáng:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới, tia tới và tia khúc xạ ở hai bên pháp

1
.
Môi trường (2) có chiết suất là n
2
.
SKKN – Phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập phần vẽ đường truyền ánh sáng
Vật lý THPT – Cao Thị Thiện – THPT Cẩm Thủy 3 – Cẩm thủy
5
S
I
N
i
r
K
S
I
N
i
r
K
Chiết suất tỉ đối của môi trường (2) đối với môi trường (1) :
1
2
21
n
n
n =
Chiết suất tỉ đối của môi trường (2) đối với môi trường (1) :
2
1


1
2
gh
n
n
isin =
Điều kiện để có phản xạ toàn phần:
- Tia sáng truyền từ môi trường chiết quang đến mặt phân cách với môi
trường chiết quang kém
- Góc tới lớn hơn góc giới hạn: i > i
gh
6/ Các trường hợp đường đi của tia sáng khi truyền đến mặt phân cách giữa
hai môi trường trong suốt.
* Tia sáng truyền từ môi trường chiết quang kém đến mặt phân cách với
môi trường chiết quang hơn
→
Luôn có tia khúc xạ và góc khúc xạ nhỏ
hơn góc tới.
* Tia sáng truyền từ môi trường chiết quang đến mặt phân cách với môi
trường chiết quang kém:
- Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần: i
gh

1
2
gh
n
n
isin =

1
2
gh
n
n
isin =
- Góc tới nhỏ hơn hoặc bằng góc giới hạn (i
≤
i
gh
)
→
Có tia khúc xạ và góc
khúc xạ lớn hơn góc tới.
- Góc tới lớn hơn (i > i
gh
)
→
Phản xạ toàn phần, toàn bộ tia sáng bị phản
xạ.)
Một kỹ năng quan trọng mà học sinh cần nắm được là nhận biết được
khi truyền đến mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt thì có bao nhiêu
trường hợp có thể xảy ra. Các căn cứ để khẳng định đường đi tiếp theo của tia
sáng. Để giúp học sinh giải quyết khó khăn này, tôi đã đưa ra nhận xét như
trên làm cơ sở khi xác định đường đi tiếp của tia sáng. Sau đó làm bài tập cụ
thể có liên quan để khắc sâu.
7/ Một số kiến thức hình học phẳng có liên quan.
II/ Phương pháp giải bài tập Vật lý: 4 bước
Bước 1: Tóm tắt đầu bài, đổi đơn vị, vẽ hình (nếu có)
Bước 2: Phân tích đầu bài tìm cách giải.

thường nếu có tia khúc xạ thì ta vẽ tia khúc xạ, nếu phản xạ toàn phần thì ta
vẽ tia phản xạ). Khi đã biết tại điểm tới đó ta cần vẽ tia nào thì dùng cách vẽ
tia sáng đó như lý thuyết đã nêu. Để vẽ được tia khúc xạ cần xác định đúng
môi trường 1, môi trường 2 để sử dụng trong công thức của định luật khúc xạ
ánh sáng. Một việc quan trọng là cần xác định điểm tới, tiếp theo thuộc mặt
phân cách nào, tính góc tới tiếp theo, trong việc này cần sử dụng đến những
kiến thức hình học phẳng một cách linh hoạt.
Lời giải cụ thể như sau:
Tia tới SI song song với mặt huyền BC nên tia sáng đến mặt AB tại I
với góc tới
0
1
45i =
Tại I tia sáng truyền từ môi trường có chiết suất nhỏ đến mặt phân cách với
môi trường có chiết suất lớn hơn → Tại I có tia khúc xạ.
0
1
1
0
KK
LK
1
1
30r2
Sinr
45Sin
n
n
Sinr
Sini

8
S
I
i
1
A
B C
r
1
i
2
i
2
’
i
3
r
3
J
K
(Để xét đường đi tiếp của tia sáng tại K ta dùng một trong hai cách sau)
Cách 1: Tại K tia sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn đến mặt phân
cách với môi trường có chiết suất nhỏ hơn.
I
3
< i
gh
→ Tại K có tia khúc xạ.
0
3

Ví dụ 2: Cho một khối thuỷ tinh trong suốt có dạng khối lập phương có chiết
suất n đặt trong không khí có chiết suất là 1. Chiếu một tia sáng đến tâm mặt
trên của khối lập phương trên có góc tới là i
1
có mặt phẳng tới song song với
bên.
a/ Với i
1
= 45
0
và
2n =
. Hãy vẽ tiếp đường đi của tia sáng?
b/ Với i
1
đã cho. Hãy tìm điều kiện của n để sau khi khúc xạ ở mặt trên, tia
sáng phản xạ toàn phần ở mặt bên và ló ra ở mặt đáy?
Giải
Đường truyền của tia sáng sẽ
gặp mặt của khối lập phương là mặt
phân cách giữa hai môi trường truyền
sáng. Sử dụng nhận xét về đường đi
của tia sáng trên tại từng điểm tới để
khẳng định tại các điểm tới ta cần vẽ
tia nào.
Tia tới và pháp tuyến tại điểm
tới đều nằm trong tiết diện thẳng của
lăng kính, nên mặt phẳng tiết diện
thẳng là mặt phẳng tới. Vì vậy tia
khúc xạ hoặc tia phản xạ cũng nằm

’
i
3
r
3
A
B
C
D
S
N
Tia sáng đến mặt trên của khối lập phương tại I với góc tới i
1
= 45
0
.
0
1
1
0
KK
LK
1
1
30r2
Sinr
45Sin
n
n
Sinr

Nếu BJ < BC
→
tia sáng đến mặt bên BC
Nếu BJ > BC
→
tia sáng đến mặt đáy DC
Nếu BJ = BC
→
tia sáng đến C, vị trí giao của hai mặt phân cách.
Trong bài toán này tôi trình bày chi tiết cách 2)
Gọi cạnh của hình lập phương là a.
Gọi J là giao của tia khúc xạ tại I với đường thẳng BC.
Ta có
a
2
3a
30tan2
a
rtan2
a
BJ
0
1
<===

BJ < BC nên sau khi khúc xạ tia sáng đến mặt BC tại J với góc tới
0
2
60i =
(dùng hình học phẳng để tính i

3
3
0
LK
KK
3
3
45r
2
1
Sinr
30Sin
n
n
Sinr
Sini
=→=→=
(vẽ tia khúc xạ)
Cách 2: Tại I tồn tại tia sáng SIJ, theo nguyên lý thuận nghịch của chiều
truyền ánh sáng thì sẽ tồn tại tia sáng JIS, mà ta có i
3
= i
1
. Như vậy tại K có tia
khúc xạ và góc khúc xạ
0
13
45ir ==
. (vẽ tia khúc xạ)
Ta thấy tia tới vat tia ló cùng hướng nên góc lệch của tia sáng bằng 90

1
1
1
1
=→=

(Cần phân tích và chọn cách xác định điều kiện để tia sáng đến mặt bên BC,
sau đó phân tích để sở dụng được điều kiện đó ta cần tính những gì).
n
isinn
rsin1rcos
1
22
1
2
1
−
=−=

1
22
1
1
1
1
isinn
isin
rcos
rsin
rtan

+ r
1
= 90
0
.
Tại J tia sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn đến mặt phân cách với
môi trường có chiết suất nhỏ hơn
Ta có
n
1
Sini
gh
=
→ Để có phản xạ toàn phần: i
2
> i
gh
→ sini
2
> sini
gh
.
1
2
1
22
gh1
isin1n
n
1

Điều kiện để bài toán có kết quả:
0
1111
2
30i
2
1
isinisin5isin1 ≥→≥→≤+
Ví dụ 3: Cho hai khối chất rắn trong suốt
được ghép như hình vẽ. Khối ADE là một
lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác
vuông cân AD = AE = a, có chiết suất là
3
. Khối ABCD là một hình lập phương
cạnh a và có chiết suất n, hệ thống đặt
trong không khí có chiết suất là 1. Một tia
sáng đơn sắc chiếu đến mặt DE theo
phương vuông góc với mặt này tại I với IE
< ID.
a/ Với n = 1,5. Hãy vẽ tiếp đường đi của
tia sáng?
b/ Cho
4
6a
IE =
. Để tia sáng ló ra tại
trung điểm của DC thì chiết suất n phải là
bao nhiêu?
Giải
a/ Với n = 1,5. Hãy vẽ tiếp đường đi của tia sáng.

Nên i
1
’ = i
1
= 45
0
.
SKKN – Phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập phần vẽ đường truyền ánh sáng
Vật lý THPT – Cao Thị Thiện – THPT Cẩm Thủy 3 – Cẩm thủy
12
D
E
A
BC
I
S
D
E
A
BC
I
S
J
K
M
i
1
i
1
’

3
2
rsin
2
3
3
n
Sinr
Sini
2
2
2
=→==
(vẽ tia khúc xạ)
3
1
rsin1rcos
2
2
2
=−=
r
2
> 45
0
→ Tia sáng đến mặt DC tại M với góc tới i
3
có i
3
+ r

isin3
rsin
5,1
1
n
1
Sinr
Sini
=→==→==
(vẽ tia khúc xạ)
b/ Cho
4
6a
IE =
. Để tia sáng ló ra tại trung điểm của DC thì chiết suất n phải
là bao nhiêu?
Yêu cầu của đầu bài là tìm điều kiện của chiết suất n để tia sáng ló ra tại
trung điểm của DC. Trước hết hãy xét vị trí của điểm I là trường hợp nào. Ta
có:
2aDE =
và
2
2a
4
6a
<
. Như vậy ta vẫn có IE < ID nên trong khối
ADE tia sáng vẫn đi như trong câu a đến mặt AD tại K.
Hướng dẫn học sinh xác định để tia sáng ló ra tại trung điểm M của DC thì
cần những điều kiện nào, điều kiện đó thể hiện như thế nào.

2IEJE ===
JK // DE
2
3a
JEDK ==→
a
2
a
2
3a
DMDKKM
2
2
22
=






+









2n =
Tại K tia sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn đến mặt
phân cách với môi trường có chiết suất nhỏ hơn.
ghK22ghK
iiisin
2
2
3
2
Sini <→=>=
→ Tại K có tia khúc xạ và r
2
> i
2
=
45
0
.
Như vậy tia sáng đến mặt DC tại M với góc tới i
3
với i
3
+ r
2
= 90
0
→ i
3
= 30
0

không khí?
b/ Vẽ đường đi của tia sáng (1) cách tia sáng đi qua tâm O một khoảng
2
R
và
tính góc lệch của tia này khi đi ra khỏi khối thuỷ tinh.
c/ Vẽ đường đi của tia sáng (2) cách tia sáng đi qua tâm O một khoảng
2
3R
SKKN – Phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập phần vẽ đường truyền ánh sáng
Vật lý THPT – Cao Thị Thiện – THPT Cẩm Thủy 3 – Cẩm thủy
14
d/ Xác định vùng trên mặt cầu có tia sáng ló ra?
e/ Chứng minh rằng: khoảng cách từ O tới giao điểm G của tia sáng không đi
qua tâm O ló ra ngoài với tia sáng đi qua tâm O phụ thuộc vào góc tới i của
tia sáng trên mặt cầu.
Giải
Đây cũng là bài toán vẽ tiếp đường truyền của tia sáng khi truyền tới
mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng. Giáo viên cũng hướng dẫn
học sinh giải bài này như các ví dụ trên. Tuy nhiên cần củng cố thêm cho học
sinh một vài kiến thức có liên quan.
- Pháp tuyến của mặt phân cách là mặt cầu tại một điểm trùng với bán kính
tại điểm đó.
- Các cách chứng minh một đại lượng phụ thuộc vào đại lượng khác. ở đây ta
sử dụng cách tìm biểu thức của đại lượng y theo đại lượng x, nếu trong biểu
thức có đại lượng x thì khẳng định được y phụ thuộc vào x, nếu trong biểu
thức không có đại lượng x thì khẳng định được y không phụ thuộc vào x,
- Một số kiến thức hình học có liên quan.
Lời giải cụ thể của bài như sau:
a/ Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần đối với một tia sáng từ thuỷ tinh ra

nên tại I có tia khúc xạ
0
0
45r
2
1
rsin
30sin
n
1
rsin
isin
=→=→=
(vẽ tia khúc xạ)
Góc lệch của tia sáng: δ = r – i = 45
0
.
SKKN – Phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập phần vẽ đường truyền ánh sáng
Vật lý THPT – Cao Thị Thiện – THPT Cẩm Thủy 3 – Cẩm thủy
15
O
I
i
r
c/ Vẽ đường đi của tia sáng (2) cách tia
sáng đi qua tâm O một khoảng
2
3R
Tại mặt phẳng bán cầu, tia sáng (2) có góc
tới bằng 0 nên tia sáng (2) đi thẳng tới mặt

2
là giao của đường thẳng
qua O với mặt cầu. Tại I
2
tia sáng (2) truyền từ môi trường có chiết suất lớn
đến mặt phân cách với môi trường có chiết suất nhỏ hơn
Mà i
2
> i
gh
→ tại I
2
tia sáng phản xạ toàn phần và đến mặt cầu tại I
3
với góc tới
i
3
= 60
0

Tại I
3
tia sáng (2) truyền từ môi trường có chiết suất lớn đến mặt phân cách
với môi trường có chiết suất nhỏ hơn
Mà i
3
> i
gh
→ tại I
2

2
I
1
O
I
G
i
r
O
I
3
I
2
I
1
i
3
’
i
3
i
2
i
1
i
2
’
i
1
’

isin21isinicosisin2R
OG
IGOsin
OI
OIGsin
OG
2
−−
=→=
( )
2
isin21icos2R
OG
2
−−
=→
Như vậy OG phụ thuộc vào góc tới i của tia sáng trên mặt cầu.
Phần III: KẾT LUẬN
1/Kết quả thực hiện đề tài:
Trước một thực trạng trong học sinh khi học ở THCS, việc học bộ môn
vật lý vẫn chưa được coi trọng (coi là môn phụ, đặc biệt là từ khi bỏ thi tót
nghiệp THCS) nên học sinh khi bước vào cấp THPT, tỷ lệ học sinh biết cách
học tập bộ môn vật lý rất thấp, Việc vận dụng kiến thức toán học vào học tập
bộ môn vật lý nói chung và giải các bài tập vật lý nói riêng gặp rất nhiều khó
khăn, Kỹ năng thực hiện các thao tác tư duy đặc trưng trong học tập vật lý rất
kém. Tôi đã suy nghĩ là làm sao giúp cho học sinh có kỹ năng học tập bộ
môn, phất triển được tư duy vật lý, làm học sinh say mê với bộ môn vật lý là
bộ môn khoa học rất có giá trị cho bản thân các học sinh sau này trong tư duy,
suy luận các vấn đề của cuộc sống một cách khoa học, và logíc, giúp mỗi con
người thực hiện nhiệm vụ của bản thân với sự say mê, có được sáng tạo có lợi

Năm học: 2010 – 2011
Nội dung thống kê Lớp chọn Lớp đại trà
Tỷ lệ HS biết cách nhận xét về đường đi tiếp của tia
sáng khi tới mặt phân cách giữa 2 môi trường
100% 100%
Tỷ lệ HS biết cách vẽ và vẽ được đường đi của các tia
sáng trong các trường hợp cơ bản của chương
100% 87%
Tỷ lệ HS vận dụng cách giải trên vào các bài toán
nâng cao
78% 62%
Tỷ lệ học sinh vận dụng được cách giải trên trong
phát triển tư duy Vật lý
50% 24%
Năm học: 2011 – 2012
Nội dung thống kê Lớp chọn Lớp đại trà
Tỷ lệ HS biết cách nhận xét về đường đi tiếp của tia
sáng khi tới mặt phân cách giữa 2 môi trường
100% 100%
Tỷ lệ HS biết cách vẽ và vẽ được đường đi của các tia
sáng trong các trường hợp cơ bản của chương
100% 88%
Tỷ lệ HS vận dụng cách giải trên vào các bài toán
nâng cao
76% 65%
Tỷ lệ học sinh vận dụng được cách giải trên trong
phát triển tư duy Vật lý
63% 30%
2/ Lời bình:
Qua những năm vận dụng phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập