第一篇：教案 光的等厚干涉與應用

教案 光的等厚干涉與應用

林一仙 一 目的

1、觀察光的等厚干涉現(xiàn)象，加深理解干涉原理

2、學習牛頓環(huán)干涉現(xiàn)象測定該裝置中平凸透鏡的曲率半徑

3、掌握讀數(shù)顯微鏡的使用方法

4、掌握逐差法處理數(shù)據(jù)的方法 二

儀器

讀數(shù)顯微鏡，鈉光燈，牛頓環(huán)裝置 三

原理

牛頓環(huán)裝置是一個曲率半徑相當大的平凸透鏡放在一平板玻璃上，這樣兩玻璃間形成空氣薄層厚度e與薄層位置到中央接觸點的距離r，凸透鏡曲率半徑R的關(guān)系為：

r2e?

2R

(a)

圖20—1 根據(jù)干涉相消條件易得第K級暗紋的半徑與波長λ及牛頓環(huán)裝置中平凸透鏡的凸面曲率半徑R存在下述關(guān)系：

(b)

R?2K?2r2K?4K?d2K

根據(jù)dK與K成正比的性質(zhì)采取逐差法處理實驗數(shù)據(jù)

dm?dn?4?R(m?n)

四 教學內(nèi)容和步驟

1、牛頓環(huán)裝置的調(diào)整，相應的提出問題，怎樣將干涉圖樣調(diào)到裝置的中心？

2、顯微鏡的調(diào)節(jié)，焦距怎么調(diào)？叉絲怎樣調(diào)節(jié)？干涉圖樣不清晰怎么辦？反光鏡怎么用？刻度尺怎么讀？

3、讀數(shù)方法，要防止螺距差。讀完一組之后要把牛頓環(huán)轉(zhuǎn)90度再重新讀一組。

4、用逐差法處理數(shù)據(jù)，忽略儀器誤差。五 注意事項

1、儀器輕拿輕放，避免碰撞。

2、鏡頭不可用手觸摸，有灰塵時用擦鏡紙輕輕拂去不能用力擦拭。調(diào)焦及調(diào)鼓輪時不可超出可調(diào)范圍。為防止產(chǎn)生螺距誤差，測量過程中鼓輪只能往一個方向轉(zhuǎn)動，不許中途回倒鼓輪。六 主要考核內(nèi)容

1、預習報告內(nèi)容是否完整，原理圖、公式、表格等是否無誤。

2、看是否將干涉圖樣調(diào)出來，數(shù)據(jù)是否有誤等。

第二篇：光的干涉教案

光的干涉

【教學目標】

1、知識與技能：

（1）在學生已有幾何光學知識的基礎(chǔ)上引導學生回顧人類對光的本性的認識發(fā)展過程（2）在復習機械波干涉的基礎(chǔ)上使學生了解產(chǎn)生光的干涉的條件和楊氏實驗的設(shè)計原理。

（3）使學生掌握在雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的原因及條件，并了解其有關(guān)計算，明確可以利用雙縫干涉的關(guān)系測定光波的波長。

（4）通過干涉實驗使學生對光的干涉現(xiàn)象加深認識。

2、過程與方法

在教學的主要設(shè)置了兩個探究的問題

（1）在機械波產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的知識基礎(chǔ)上，學生通過自主學習掌握光的干涉條件，在雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的原因及條件。

（2）小組合作學習探究相鄰兩條亮條紋（或暗條紋）的間距與什么因素有關(guān)。

3、情感態(tài)度價值觀

培養(yǎng)學生合作的精神、團隊的意識和集體的觀念，培養(yǎng)學生循著科學家足跡自主探究科學知識的能力，從而真正實現(xiàn)使每個學生都得到發(fā)展的目標。

【教學重點】

（1）使學生知道雙縫干涉產(chǎn)生的條件，掌握干涉圖樣的特征。（2）理解雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的條件

（3）理解相鄰的亮條紋（或暗條紋）的間距，并能應用這一規(guī)律解決實際問題 【教學難點】

(1)對雙縫干涉圖樣中亮條紋和暗條紋產(chǎn)生原因的正確理解(2)理解影響雙縫干涉圖樣中相鄰亮條紋(或暗條紋)間距的因素 【教學方法】 類比、實驗、分組探究 【教學工具】

PPT課件、玩具激光光源、光柵（雙縫）【教學過程】 課題引入：

問一：在日常生活中，我們見到許多光學的現(xiàn)象，這些自然現(xiàn)象是如何形成的？ 圖片展示：如光的直線傳播、彩虹、“海市蜃樓”

引入：自然界中的光現(xiàn)象如此豐富多彩，人們不禁要問光的本質(zhì)到底是什么？ 新課教學：

一、兩大學說之爭：

在17世紀以牛頓為代表的一派認為：“光是一種物質(zhì)微粒，在均勻的介質(zhì)中以一定的速度傳播”

以惠更斯為代表的一派認為：“光是在空間傳播的某種波” 學生討論：你贊同誰的觀點？并說一說贊同的原因。

二、光的干涉：

（一）假設(shè)：光是一種波，則必然會觀察到波的特有現(xiàn)象。學生回顧：機械波的特有現(xiàn)象——干涉

引導：只要能看到光的干涉現(xiàn)象，就能說明光具有波性

（二）實驗探究：

1、我們怎樣才能使兩列光相遇時發(fā)生干涉現(xiàn)象？ 演示：兩個單獨的激光光源相遇

設(shè)問：為什么看不到干涉現(xiàn)象？產(chǎn)生干涉現(xiàn)象必須有什么條件？

學史介紹：實際上很難找到兩個能相互干涉的光源，一直到1801年英國物理學家托馬斯·楊在實驗室里成功的觀察到了光的干涉。

2、托馬斯·楊雙縫干涉實驗介紹：

介紹實驗裝置，在擋板上開兩條很窄的狹縫，當一束單色光投射到擋板時，兩條狹縫相當于兩個完全相同的光源——相干光源。

光的干涉條件：相干光源

3、演示實驗：雙縫干涉實驗

思考：光通過雙縫后墻上出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？這又說明了什么？ 師生小結(jié)：光具有波動性

引導學生參閱課本彩圖中的雙縫干涉圖樣 小組討論：光的干涉圖樣有什么特征？

得出實驗現(xiàn)象：中央亮條紋、明暗相間、間距相等的條紋 設(shè)問(現(xiàn)象解釋)：你該如何解釋光屏上出現(xiàn)的亮條紋（暗條紋）？

光屏上何處出現(xiàn)亮條紋，何處出現(xiàn)暗條紋？即產(chǎn)生的條件是什么？ 小組討論：形成共識，派代表闡述原因。光屏上出現(xiàn)亮條紋（或暗條紋）的條件： 亮條紋：?s?2n??2?暗條紋：?s??2n?1??（n=0、1、2、3…）（n=0、1、2、3…）

引導學生參閱課本彩圖，比較三種干涉圖樣相鄰亮條紋（或暗條紋）間距有什么區(qū)別。過渡：干涉圖樣相鄰亮條紋（或暗條紋）間距Δx到底與哪些因素有關(guān)？

4、分組探究：

猜想：影響干涉圖樣相鄰亮條紋（或暗條紋）間距Δx的因素 探究方法：控制變量法、歸納法

（1）利用現(xiàn)有實驗資料探究：其他條件不變，雙縫間距d減小，Δx如何改變。學生參閱課本彩圖，通過對比分析得出結(jié)論。

（2）實驗方法和數(shù)學方法：其他條件不變，雙縫與屏的距離L增大，△X如何變化？ 實驗演示，學生觀察現(xiàn)象。

多媒體輔助演示：用干涉圖樣從幾何角度可以定性說明L與△X的關(guān)系（3）學生自主探究：其他條件不變，波長λ增大，△X如何變化？ 探究工具：幾張干涉圖樣、直尺、兩種顏色的記號筆。

小組探究的結(jié)果：雙縫的間距d越小，屏到擋板間的距離L越大，光的波長λ越大

則相鄰兩條亮條紋（或暗條紋）的間距Δx越大。（4）理論證明： ?x?

（三）規(guī)律應用： 1測光的波長（1）小組討論：

你能否根據(jù)所學的知識，設(shè)計一測量某種可見光波長的方案？

（2）學生代表小結(jié)： 由?x?L? d雙縫的間距d，屏到擋板間的距離L，相鄰兩條亮條紋（或明條紋）的間距Δx。就能知道這種可見光的波長

（3）實例：雙縫的間距d=0.18mm，光屏到檔板的距離L=90cm，相鄰兩條亮條紋的間距Δx =3.50mm，則此單色光的波長為多少？

（4）各種色光的波長測定及介紹：（光的波長單位往往用納米）學生閱讀課本表格

小結(jié)：紅光波長最大，紫光波長最小。因此紅光的干涉條紋間距最大，紫光最小。Ld?可知：???x，只要測出： dL2、白光的干涉現(xiàn)象：

如果用白光做雙縫干涉實驗，在屏上會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ 媒體展示 【復習鞏固】 師生回顧本節(jié)重點內(nèi)容 【課后反思】

1、中央亮條紋為什么是白的來兩側(cè)的為彩色條紋？

2、兩側(cè)彩色條紋的分布有沒有規(guī)律？紅色在外還是紫色在外側(cè)？ 【板書設(shè)計】

光的干涉

1、干涉條件：相干光源

2、干涉圖樣：中央亮條紋、明暗相間、間距相等的條紋

3、圖樣分析：

（1）光屏上出現(xiàn)亮條紋（或暗條紋）的條件： 亮條紋：?s?2n? ?2?暗條紋：?s??2n?1??（n=0、1、2、3…）

2（2）相鄰的亮條紋（或暗條紋）的間距：?x?

4、應用：（1）測波長：??【教學反思】

本節(jié)課是一堂典型的探究式課堂教學，教學中體現(xiàn)了新課程學習的理念。教學中設(shè)置兩個探究點，學生在自主學習，合作學習，探究學習的過程中不僅掌握了知識，更重要的是學會了研究問題的方法。在學習的過程中興趣盎然，積極主動地參與到教學中，從而培養(yǎng)了學習物理的興趣。

不足是：由于上課時間和器材的限制，實驗探究未能讓學生主自主研究，而是通過演示替代，另外在學生觀察了光的干涉實驗后，未能進一步追問這一現(xiàn)象說明了什么？基礎(chǔ)差點的同學可能還不能自主地把現(xiàn)象和波動性聯(lián)系上。今后的教學中就進一步注意細節(jié)的把握，努力體現(xiàn)新課改理念，最大限度地增加課堂效益。（n=0、1、2、3…）

L? d（2）白光的雙縫干涉圖樣分析：明暗相間的彩色條紋 d?x L 4

第三篇：13.2 光的干涉教案

衡陽縣一中高二物理組

全新課標理念，集體智慧結(jié)晶

第二節(jié) 光的干涉

教學目標：

（一）知識與技能

1、了解產(chǎn)生光的干涉的條件和楊氏實驗的設(shè)計原理。

2、通過干涉實驗使學生認識光的干涉現(xiàn)象和干涉條紋的特征。

3、使學生掌握在雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的原因及條件。

（二）過程與方法

1、在機械波產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的知識基礎(chǔ)上，學生通過自主實驗探究，小組合作學習探究掌握光的干涉條件，推理在雙縫干涉實驗中形成亮條紋和暗條紋的原因及產(chǎn)生亮暗條紋的條件。

2、通過觀察實驗，培養(yǎng)學生對物理現(xiàn)象的觀察、表述、概括能力。

（三）情感態(tài)度與價值觀

1、通過“楊氏雙縫干涉”實驗的學習，滲透科學家認識事物的物理思維方法。

2、培養(yǎng)學生循著科學家足跡自主探究科學知識的能力，從而真正實現(xiàn)使每個學生都得到發(fā)展的目標。教學重點：

1、使學生知道雙縫干涉產(chǎn)生的條件，認識干涉圖樣的特征。

2、理解雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的條件。教學難點：

對雙縫干涉圖樣中亮條紋和暗條紋產(chǎn)生原因的正確理解,如何用波動說來說明明暗相間的干涉條紋，在時間上是穩(wěn)定的，空間上存在著加強區(qū)和減弱區(qū)并且互相間隔，如何理解“加強”和“減弱”。教學方法：

類比法、實驗法、分組探究法 教學用具：

PPT課件、激光光源、雙縫、紅、綠、藍、紫濾色片；激光干涉演示儀。教學過程：

（一）引入新課 衡陽縣一中高二物理組

全新課標理念，集體智慧結(jié)晶

在日常生活中，我們見到許多光學的現(xiàn)象。圖片展示：如光的直線傳播、彩虹、“海市蜃樓”

引入：自然界中的光現(xiàn)象如此豐富多彩，人們不禁要問光的本質(zhì)到底是什么？

（二）新課教學

1、兩大學說之爭

在17世紀以牛頓為代表的一派認為：“光是一種物質(zhì)微粒，在均勻的介質(zhì)中以一定的速度傳播”

以惠更斯為代表的一派認為：“光是在空間傳播的某種波”

2、光的干涉

假設(shè)：光是一種波，則必然會觀察到波的特有現(xiàn)象。波的特有現(xiàn)象有哪些？學生答：波的干涉和衍射

3、光的干涉現(xiàn)象——楊氏干涉實驗．

（1）引導：只要我們能看到光的干涉現(xiàn)象，就能說明光具有波動性。聲波發(fā)生干涉聽到有些地方強，有些地方弱。光若發(fā)生干涉在屏幕上會看到什么現(xiàn)象？

學生回答：會看到有些地方亮有些地方暗（2）楊氏實驗

1801年英國物理學家托馬斯·楊在實驗室里成功的觀察到光的干涉現(xiàn)象。請大家參照楊氏實驗利用身邊的器材進行實驗并注意實驗中看到的現(xiàn)象。（3）學生實驗探究

學生觀察到圖樣的特點：①明暗相間。②亮紋間等距，暗紋間等距。③兩縫S1、S2中垂線與屏幕相交位置是亮條紋——中央亮紋。

總結(jié)：明暗相間的條紋說明了光在傳播的共同區(qū)域發(fā)生加強和減弱，光發(fā)生了干涉現(xiàn)象。光發(fā)生干涉說明光是一種波。

既然光是一種波，我們就試著用波的理論來解釋為什么中央會出現(xiàn)亮條紋？

4、決定條紋間距的條件 衡陽縣一中高二物理組

全新課標理念，集體智慧結(jié)晶

由于S1和S2發(fā)出的兩列波到達P0點的路程一樣，所以這兩列波的波峰或波谷同時到達P0點。這兩列波總是波峰與波峰疊加、波谷與波谷疊加，他們在P0點相互加強，因此在P0這里出現(xiàn)了一個亮條紋。

其他點情況如何呢？ ［投影圖］

P1點應出現(xiàn)什么樣的條紋？

分析：因為倆列波到達P1的路程差為λ，所以這兩列波的波峰或波谷同時到達P1點，他們在P0點相互加強，因此在P0點出現(xiàn)了一個亮條紋。

同理：在P1點的上方還可以找到Δ2=|S1P2-S2P2|=2λ的P2點，Δ3=|S1P3-S2P3|= 3λ的P3點，Δn=|S1Pn-S2Pn|=nλ的Pn點，它們對應產(chǎn)生第2、3、4?條明條紋，還有明條紋的地方嗎？在P點下方，與P1、P2等關(guān)于P0對稱的點也應是明條紋。

［投影下圖］那么S1、S2發(fā)出的光在Q1點疊加又該如何呢？

分析：在Q1點倆列波的波程差是λ/2,是波峰與波谷相遇,振動步調(diào)剛好相反,所以是暗條紋。

衡陽縣一中高二物理組

全新課標理念，集體智慧結(jié)晶

總結(jié)規(guī)律：凡光程差等于波長整數(shù)倍的位置，產(chǎn)生亮條紋；凡光程差等于半波奇數(shù)倍的位置，產(chǎn)生暗條紋，即產(chǎn)生亮暗條紋條件表達式：

亮紋

光程差δ=kλ(k=0，1，2?)． 暗紋：光程差??(2k?1)

（三）課堂小結(jié)

1、托馬斯·楊在歷史上第一次解決了相干光源問題，成功做出了光的干涉實驗。光的干涉現(xiàn)象用微粒說無法解釋，而波動說可做出完善解釋，使人們認識到光具有波動性。

2、兩個相干光源發(fā)出的光在屏上某處疊加時如果同相光，光就加強，如果反相光就減弱，于是產(chǎn)生明暗條紋，其特征是在中央明紋兩側(cè)對稱地分布著明暗相間的各級干涉條紋，且相鄰明紋和相鄰暗條紋的間隔相等。

單色光：亮紋 光程差 δ=kλ(k=0，1，2?)． 暗紋：光程差 ??(2k?1)

（四）布置作業(yè)

完成“問題與練習”中的題目。

?2(k?1,2,3,4..................)

?2(k?1,2,3,4..................)

第四篇：13.2光的干涉教案[最終版]

13.2光的干涉教案

【教學目標】

1、知識與技能：

（1）在復習機械波干涉的基礎(chǔ)上使學生了解產(chǎn)生光的干涉的條件和楊氏實驗的設(shè)計原理。

（2）通過干涉實驗使學生認識光的干涉現(xiàn)象和干涉條紋的特征（3）使學生掌握在雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的原因及條件。

2、過程與方法

（1）在機械波產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的知識基礎(chǔ)上，學生通過自主實驗探究，小組合作學習探究掌握光的干涉條件，推理在雙縫干涉實驗中形成亮條紋和暗條紋的原因及產(chǎn)生亮暗條紋的條件。

(2)通過觀察實驗，培養(yǎng)學生對物理現(xiàn)象的觀察、表述、概括能力．

3、情感態(tài)度價值觀

(1)通過“楊氏雙縫干涉”實驗的學習，滲透科學家認識事物的物理思維方法．

(2)培養(yǎng)學生循著科學家足跡自主探究科學知識的能力，從而真正實現(xiàn)使每個學生都得到發(fā)展的目標。

【教學重點】

（1）使學生知道雙縫干涉產(chǎn)生的條件，認識干涉圖樣的特征。（2）理解雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的條件 【教學難點】

對雙縫干涉圖樣中亮條紋和暗條紋產(chǎn)生原因的正確理解,如何用波動說來說明明暗相間的干涉條紋，在時間上是穩(wěn)定的，空間上存在著加強區(qū)和減弱區(qū)并且互相間隔，如何理解“加強”和“減弱”．

【教學方法】 類比、實驗、分組探究 【教學工具】

多媒體課件、激光光源、雙縫、紅、綠、藍、紫濾色片；激光干涉演示儀． 【教學過程】 課題引入：

在日常生活中，我們見到許多光學的現(xiàn)象。圖片展示：如光的直線傳播、彩虹、“海市蜃樓”

引入：自然界中的光現(xiàn)象如此豐富多彩，人們不禁要問光的本質(zhì)到底是什么？ 新課教學：

一、兩大學說之爭：

在17世紀以牛頓為代表的一派認為：“光是一種物質(zhì)微粒，在均勻的介質(zhì)中以一定的速度傳播”

以惠更斯為代表的一派認為：“光是在空間傳播的某種波”

二、光的干涉：

（一）假設(shè)：光是一種波，則必然會觀察到波的特有現(xiàn)象。波的特有現(xiàn)象有哪些？學生答：波的干涉和衍射

學生回顧：機械波的特有現(xiàn)象——干涉（學生完成學案上的知識回顧）學生點評(二)教學過程設(shè)計

1．光的干涉現(xiàn)象——揚氏干涉實驗．

(1)引導：只要我們能看到光的干涉現(xiàn)象，就能說明光具有波動性。聲波發(fā)生干涉聽到有些地方強，有些地方弱。光若發(fā)生干涉在屏幕上會看到什么現(xiàn)象？

學生回答：會看到有些地方亮有些地方暗 板書：光的干涉(2)揚氏實驗．

1801年英國物理學家托馬斯·揚在實驗室里成功的觀察到光的干涉現(xiàn)象。請大家?guī)е鴮W案上的問題看課本，請學生回答學案上的問題。請大家參照楊氏實驗利用身邊的器材進行實驗 問:你們看到什么現(xiàn)象？（3）學生實驗探究：

學生回答圖樣的特點：(1)明暗相間．(2)亮紋間等距，暗紋間等距．(3)兩縫S1、S2中垂線與屏幕相交位置是亮條紋——中央亮紋．

提出問題：明暗相間的條紋說明了什么？

光在傳播的共同區(qū)域發(fā)生加強和減弱，光發(fā)生了干涉現(xiàn)象。老師陳述：光發(fā)生干涉說明光是一種波。

既然光是一種波，我們就試著用波的理論來解釋為什么中央會出現(xiàn)亮條紋？

2．運用波動理論進行分析．

由于S1和S2發(fā)出的兩列波到達P0點的路程一樣，所以這兩列波的波峰或波谷同時到達P0點。這兩列波總是波峰與波峰疊加、波谷與波谷疊加，他們在點相互加強，因此在P0這里出現(xiàn)了一個亮條紋。

過渡：該同學回答得很好，請同學們繼續(xù)研究其它亮條紋。間隔一會兒，請學生回答研究方案。．(2)屏幕上出現(xiàn)亮紋、暗紋的條件．

在示意圖中，S1和S2為一對相干光源，兩組半徑相同的同心圓表示S1和S2兩相干光源向外傳播的兩列波．學生在圖上分析。

總結(jié)規(guī)律：凡光程差等于波長整數(shù)倍的位置，產(chǎn)生亮條紋；凡光程差等于半波奇數(shù)倍的位置，產(chǎn)生暗條紋，即產(chǎn)生亮暗條紋條件表達式：

亮紋 光程差δ=kλ(k=0，1，2?)． 暗紋：光程差??(2k?1)?2(k?1,2,3,4..................)

3．用雙縫觀察白光的干涉圖樣．

讓學生猜測干涉圖樣，然后課后試驗

(三)課堂小結(jié)

1．托馬斯·揚在歷史上第一次解決了相干光源問題，成功做出了光的干涉實驗．光的干涉現(xiàn)象微粒說無法解釋，而波動說可做出完善解釋，使人們認識到光具有波動性．

2．兩個相干光源發(fā)出的光在屏上某處疊加時如果同相，光就加強，如果反相光就減弱，于是產(chǎn)生明暗條紋，其特征是在中央明紋兩側(cè)對稱地分布著明暗相間的各級干涉條紋，且相鄰明紋和相鄰暗條紋的間隔相等．

單色光：亮紋 光程差 δ=kλ(k=0，1，2?)． 暗紋：光程差 ??(2k?1)?2(k?1,2,3,4..................)

3、復色光則出現(xiàn)彩色條紋。

第五篇：《光的干涉》教學設(shè)計

選修3-4 第5-1節(jié)《光的干涉》教學設(shè)計

一、教材分析

本節(jié)主要講楊氏雙縫干涉原理和相干光源的概念。重點是雙縫干涉中波的疊加形成的明暗條紋的條件及判斷方法。要把光波的干涉和機械波的干涉聯(lián)系起來，引用路程差的概念，應用學生已有的波的疊加的知識，分析光屏上明暗條紋的分布規(guī)律，即與兩個狹縫的路程差是波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，與兩個狹縫的路程差是半個波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋。

二、教學目標

1．知識與技能

◆會觀察與描述光的雙縫干涉現(xiàn)象，認識單色光雙縫干涉條紋的特征。

◆知道單色光雙縫干涉亮、暗條紋形成的原理。

◆知道產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象的條件。

2．過程與方法

▲通過對實驗觀察分析，認識干涉條紋的特征，獲得探究活動的體驗。

▲嘗試運用波動理論解釋光的干涉現(xiàn)象。

▲體驗觀察到光的雙縫干涉以支持光的波動說的假說上升為理論的方法。

▲通過機械波的干涉向光的干涉遷移，經(jīng)歷知識同化、抽象建模的物理思維過程。3．情感態(tài)度與價值觀

●體驗探究自然規(guī)律的艱辛與喜悅。

●欣賞光現(xiàn)象的奇妙和諧。

●了解光干涉現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)對推動光學發(fā)展的意義。

三、重點難點

重點：1．觀察與描述光的雙縫干涉現(xiàn)象。

2．雙縫干涉中波的疊加形成的明暗條紋的條件及判斷方法。難點：用波動理論解釋明暗相間的干涉條紋。

四、教具準備：

⑴實驗裝置：激光器，雙縫干涉演示儀 ⑵多媒體課件：水波干涉的視頻，托馬斯·楊雙縫干涉實驗原理示意圖，PPT課件、多媒體動畫等。

五、教學過程

在光的折射一課中，從實驗中得出的折射定律sin?1sin?2?n21與從惠更斯原理得出的結(jié)論形式一致，是否可以推測光可能是一種波？

學生思考與交流后得到：如果光是一種波，則要有波的特征現(xiàn)象作實驗支持。干涉是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生干涉，因此可以用光是否具有干涉現(xiàn)象來判斷光是不是一種波。

復習提問：（課件展示下列問題及右圖）

右圖是兩列水波某時刻干涉的示意圖，S1、S2是振動情況總是相同的波源，實線代表波峰，虛線代表波谷，直線OO?是S1S2的中垂線，在此時刻介質(zhì)中a點為兩波谷疊加，b點為波峰與波谷疊加，c點為兩波峰疊加，d點是處于某種中間狀態(tài)的疊加。問：a、b、c、d中哪些是出現(xiàn)振動加強的地方，哪些是出現(xiàn)振動減弱d 地方，哪些是出現(xiàn)振動加強和減弱的中間過渡狀態(tài)？（一般情況下，學生能順利回答a、c兩點是振動加強的點，b點是振動減弱的點，對于d點可能會出現(xiàn)爭議。教師可做如下引導）

設(shè)問：b點位于什么位置呢？ 學生答：略

（教師進一步引導學生分析）既然S1S2到d點的路程差為零，根據(jù)波動理論，兩波源在d點處激起的振動總是一致的，雖然該時刻是中間狀態(tài)的疊加，但兩列波在d點處

第 1 頁 的疊加，激起d點的振動的振幅（教師強調(diào)是振幅最大，而非位移最大，即使是振動加強的點，也有位移為零的時候）仍為最大，故d點還是振動加強的地方。

（屏幕展示“水波干涉”的視頻，通過已有知識的遷移讓學生走進光的雙縫干涉）

讓學生觀察并描述穩(wěn)定水波干涉現(xiàn)象的特征：即出現(xiàn)振動總是加強和振動總是減弱的區(qū)域，且加強區(qū)和減弱區(qū)互相間隔的現(xiàn)象；指出干涉現(xiàn)象是兩列波在空間相遇疊加的結(jié)果；強調(diào)要得到穩(wěn)定干涉圖樣需要兩波源的振動情況完全相同．

一、波的特征現(xiàn)象之一 ——干涉 現(xiàn)象——振動加強與減弱的區(qū)域確定 條件——兩列波的頻率相同（必要條件）

設(shè)問1：預期的光（例如紅光）的干涉圖樣是怎樣的？

要求回答：

單色光的干涉現(xiàn)象是明暗相間的條紋．（從機械波遷移至光波）設(shè)問2：日常生活中為什么不易看到光的干涉現(xiàn)象？

學生交流后教師總結(jié)：要產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象必須要有兩個振動情況完全相同的光源，包括頻率相同、振動方向相同、相位差恒定。而普通光源發(fā)出的光，是大量原子躍遷時發(fā)出的，由不連續(xù)的波列組成，各波列的相位是無規(guī)則變化的，這是由原子發(fā)光的特點決定的。因此，兩個獨立的光源發(fā)出的光，即使是頻率相同的單色光也不能保持恒定的相位差。

設(shè)問3：如何通過實驗控制而獲得光的干涉現(xiàn)象？

學生交流后教師歸納：實驗控制的關(guān)鍵在獲取振動情況完全相同的光源，讓兩個完全相同的“相干光源”發(fā)出的光在同一空間疊加，用屏在疊加區(qū)域接收，應可得到預期的現(xiàn)象。1801年英國的托馬斯·楊想出了一個巧妙的辦法，把一個點光源發(fā)出的一束光分成兩束，從而找到了“兩個振動情況總是相同的波源”，如愿以償?shù)挠^察到了光的干涉現(xiàn)象。因為他設(shè)計的巧妙，雙縫干涉實驗被評為十大美麗物理實驗之一（排第五名，多媒體投影如右圖）。

二、雙縫干涉實驗

1．演示實驗、觀察現(xiàn)象

（屏幕顯示托馬斯·楊雙縫干涉實驗原理示意圖，如圖1所示，介紹楊氏實驗）

教師強調(diào)以下兩點：單縫的作用是獲取單一頻率的光源；雙縫屏上的兩條狹縫離的很近，到前一條狹縫的距離相等，所以兩條狹縫處光的振動情況完全相同．說明楊氏最初的實驗所用的不是狹縫，而是小孔，后來，他發(fā)現(xiàn)改用狹縫后干涉圖樣更加明亮，于是后人把他的實驗叫做雙縫干涉實驗。楊氏實驗成功獲得亮暗相間的干涉圖樣，證明光的確是一種波。

（教師采用激光作為光源演示雙縫干涉實驗）

教師操作：⑴打開激光器，直接把激光打到后背的墻（光屏）上（易觀察）．要求學生說出觀察到的現(xiàn)象——激光沿直線傳播，打到墻上是一個亮斑。

⑵在激光器前加一雙縫，讓學生再觀察實驗現(xiàn)象，并引導學生描述觀察到的現(xiàn)象。

學生活動：①在加雙縫前，請一學生來觀察雙縫，因為雙縫間距太小，大約0.1mm左右，一般很難看出是雙縫，可以讓其他同學幫助想辦法，如將雙縫屏迎著光去看便可看出。

②仔細觀察實驗現(xiàn)象，并描述加雙縫前、后在光屏上觀察到的現(xiàn)象：光到達屏上的范圍比不加雙縫時大了；屏上出現(xiàn)了明（紅）暗相間的條紋；條紋間距相等；還可以請剛才觀察雙縫的學生說出，明暗相間的條紋走向與雙縫的方向平行。

教師設(shè)問：請同學們根據(jù)剛才的觀察，歸納雙縫干涉圖樣的特征。

學生討論后回答：⑴亮暗相間的條紋；⑵ 條紋間距相等；⑶ 光到達的范圍比“直線傳播”的大。

第 2 頁 教師設(shè)問：為什么會出現(xiàn)這樣的圖樣？怎樣用波動理論解釋光的干涉現(xiàn)象。

三、比較推理、分析現(xiàn)象

我們可以仿照機械波的干涉，用波動理論來分析屏上明暗條紋的分布情況： ⑴中央明條紋(課件投影右圖)S1、S2到P0點距離相同，所以這兩列波的波峰或波谷同時到達P0點，在這一點，兩列波的波峰與波峰疊加，波谷與波谷疊加，他們在P0點相互加強，因此這里出現(xiàn)明條紋。

⑵第一亮條紋

S1、S2到P1點距離不相同，S2到P1的距離比S2到P1的距離大一個波長?。所以當S1的波峰(或波谷)到達P1點時，S2的波峰(或波谷)也到達P1點。在這一點，兩列波的波峰與波峰疊加，波谷與波谷疊加，他們在P1點相互加強，因此這里也出現(xiàn)明條紋。

⑶第一暗條紋

S1、S2到Q1點距離不相同，S2到Q1的距離比S2到Q1的距離大半個波長?2。所以當S1的波峰(或波谷)到達Q1點時，S2的波谷(或波峰)也到達Q1點。在這一點，兩列波的波峰與波谷疊加，他們在Q1點相互減弱，因此這里出現(xiàn)暗條紋。

教師設(shè)問：同學們能否自己歸納一下屏上出現(xiàn)明條紋或者暗條紋的一般條件呢？

學生思考討論后得出結(jié)論：凡光程差等于波長整數(shù)倍的位置，產(chǎn)生亮條紋；凡光程差等于半波奇數(shù)倍的位置，產(chǎn)生暗條紋。即產(chǎn)生亮暗條紋條件表達式：

亮紋：光程差??k?(k?0、1、2……)

暗紋：光程差??(2k?1)?2(k?1、2、3……)

為了鞏固理解干涉的穩(wěn)定性，教師課播放多媒體動畫(右圖為該動畫的截圖，本動畫可以逐幀播放，動畫每播放一幀，波向前傳播一個周期，由動畫可以清晰看出干涉加強的位置每一時刻都是加強的，而減弱的位置每一時刻都是減弱的。)

教師設(shè)問：在上面的分析中，屏上位于P(中央明紋位置)和Q1(第一暗紋位置)之間的某一點是明紋還是暗紋呢？

學生茫然??

教師指出：其實，我們剛才討論的所謂振動加強點，實際上應該是振動最強的點，該點振幅最大(等于兩列波的振幅之和)，而振動減弱的點實際上是振動最弱的點，該點振幅最小(等于兩列波的振幅之差)。像這樣的點我們稱為明條紋中心位置或暗條紋中心位置。大家從干涉圖樣上可以看出明條紋到暗條紋是逐漸過渡過去的。(這是學生理解上的難點，此時教師再用多媒體投影干涉圖樣，讓學生仔細觀察，加深體會。)思考題：試著推導出明條紋(暗條紋)中心位置的表達式。(為下一節(jié)的實驗打下基礎(chǔ))本題在教師的指導下師生共同完成。

四、相干光源

如果兩個光源發(fā)出的光能夠產(chǎn)生干涉，這樣的兩個光源叫做相干光源。（全課總結(jié)、提升）

1．托馬斯·楊在歷史上第一次解決了相干光源問題，成功做出了光的干涉實驗．光的干涉現(xiàn)象是微粒說無法解釋的，使人們認識到光具有波動性。

第 3 頁 2．兩個相干光源發(fā)出的光在屏上某處疊加時，如果同相光就加強，如果反相光就減弱，于是產(chǎn)生亮暗條紋，其特征是在中央亮紋兩側(cè)對稱地分布著亮暗相間的各級干涉條紋，且相鄰亮紋和相鄰暗紋的間距相等。

3．亮暗相間條紋反映光的能量在空間分布情況。暗條紋處光能量幾乎是零，表明兩列光波疊加彼此相互抵消，這并不是光能量損耗了或變成其它形式能量，而是按波的傳播規(guī)律，沒有能量傳到該處；亮條紋處的光能量比較強，光能量增加，也不是光的干涉可以產(chǎn)生能量，而是按波的傳播規(guī)律，到達該處的能量比較集中。

五、作業(yè)設(shè)計

1．課本練習1、2、3并預習:用雙縫干涉測量光的波長。2．例舉生活中見過的光的干涉現(xiàn)象。

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