光的干涉教案范文

　　【教學(xué)目標】

　　(一)知識與技能

　　1.通過(guò)實(shí)驗觀(guān)察認識光的干涉現象，知道從光的干涉現象說(shuō)明光是一種波。

　　2.掌握光的雙縫干涉現象是如何產(chǎn)生的，何處出現亮條紋，何處出現暗條紋。

　　(二)過(guò)程與方法

　　1.通過(guò)楊氏雙縫干涉實(shí)驗，體會(huì )把一個(gè)點(diǎn)光源發(fā)出的一束光分成兩束，得到相干光源的設計思想。

　　2.通過(guò)根據波動(dòng)理論分析單色光雙縫干涉，培養學(xué)生比較推理，探究知識的能力。

　　(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)

　　通過(guò)對光的本性的初步認識，建立辯證唯物主義的世界觀(guān)。

　　【教學(xué)重點(diǎn)】雙縫干涉圖象的形成實(shí)驗及分析。

　　【教學(xué)難點(diǎn)】亮紋(或暗紋)位置的確定。

　　【教學(xué)方法】復習提問(wèn)，實(shí)驗探究，計算機輔助教學(xué)

　　【教學(xué)用具】JGQ型氦氖激光器一臺，雙縫干涉儀，多媒體電腦及投影裝置，多媒體課件(相關(guān)靜態(tài)圖片及Flash動(dòng)畫(huà))

　　【教學(xué)過(guò)程】

　　(一)引入新課

　　復習機械波的干涉

　　[復習提問(wèn)，誘導猜想]

　　[多媒體投影靜態(tài)圖片]

　　師：大家對這幅圖還有印象嗎?

　　生：有，波的干涉示意圖。

　　師：[投影問(wèn)題]請大家回憶思考下面的問(wèn)題：

　　圖中，S1、S2是兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的波源，實(shí)線(xiàn)表示波峰，虛線(xiàn)表示波谷，a、b、c、d、e中哪些點(diǎn)振動(dòng)加強?哪些點(diǎn)振動(dòng)減弱?

　　學(xué)生回答結果不出所料，大部分同學(xué)能答出a、c兩點(diǎn)振動(dòng)加強，d、e兩點(diǎn)振動(dòng)減弱，而對于b點(diǎn)則出現了爭議。一種認為b點(diǎn)是振動(dòng)加強點(diǎn)，另一種則認為b點(diǎn)是由加強到減弱的過(guò)渡狀態(tài)。

　　師：b點(diǎn)振動(dòng)加強和減弱由什么來(lái)決定呢?只有弄清這一點(diǎn)才能解決兩派同學(xué)的爭端。

　　(有學(xué)生低語(yǔ)，路程差)

　　師：好!剛才這位同學(xué)說(shuō)到了關(guān)鍵，那么就請你來(lái)分析一下b點(diǎn)與S1、S2兩點(diǎn)的路程差。

　　生：由圖可以看出OO是S1、S2連線(xiàn)的中垂線(xiàn)，所以b到S1、S2的路程差為零。

　　師：那么b點(diǎn)應為振動(dòng)(學(xué)生一起回答)：加強點(diǎn)。

　　(教師總結機械波干涉的規律，突出強調兩列波的振動(dòng)情況總是完全相同。)

　　師：光的波動(dòng)理論認為，光具有波動(dòng)性。那么如果兩列振動(dòng)情況總是相同的光疊加，也應該出現振動(dòng)加強和振動(dòng)減弱的區域，并且出現振動(dòng)加強和振動(dòng)減弱的區域互相間隔的現象。那么這種干涉是一個(gè)什么圖樣呢?大家猜猜。

　　生：應是明暗相間的圖樣。

　　師：猜想合理。那么有同學(xué)看到過(guò)這一現象嗎?

　　(學(xué)生一片沉默，表示沒(méi)有人看到過(guò))

　　師：看來(lái)大家沒(méi)有見(jiàn)過(guò)。是什么原因呢?

　　[生1]可能是日常生活中找不到兩個(gè)振動(dòng)情況總相同的光源。

　　[生2]可能是我們看見(jiàn)了但不知道是光的干涉現象。

　　師：兩位同學(xué)分析得非常好，也許是沒(méi)有干涉的條件，也許是相逢未必曾相識。大家看他們倆誰(shuí)分析得對呢?

　　生：我覺(jué)得生1說(shuō)的不成立，這樣的光源很多，像我們教室里的日光燈，我覺(jué)得它們完全相同。

　　師：好。我們可以現場(chǎng)來(lái)試試。

　　(先打開(kāi)一盞日光燈，再打開(kāi)另一盞對稱(chēng)位置的日光燈)

　　師：請大家認真找一找，墻上、地上、天花板上，有沒(méi)有出現明暗相間的干涉現象?

　　(大家積極尋找，沒(méi)有發(fā)現，思維活躍，議論紛紛)

　　師：看來(lái)兩個(gè)看似相同的日光燈或白熾燈光源并不是振動(dòng)情況總相同的光源。

　　[投影圖]

　　師：1801年，英國物理學(xué)家托馬斯楊想出了一個(gè)巧妙的辦法，把一個(gè)點(diǎn)光源分成兩束，從而找到了兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的光源，成功地觀(guān)察到了干涉條紋，為光的波動(dòng)說(shuō)提供了有力的證據，推動(dòng)了人們對光的本性的認識。下面我們就來(lái)重做這一著(zhù)名的雙縫干涉實(shí)驗。

　　(二)進(jìn)行新課

　　1.楊氏干涉實(shí)驗

　　[動(dòng)手實(shí)驗，觀(guān)察描述]

　　介紹楊氏實(shí)驗裝置(如圖)

　　師：用氦氖激光器演示雙縫干涉實(shí)驗。

　　用激光器發(fā)出的紅色光(平行光)垂直照射雙縫，將干涉圖樣投影到教室的墻上，引導學(xué)生注意觀(guān)察現象。

　　現象：可以看到，墻壁上出現明暗相間的干涉條紋。

　　師：(介紹)狹縫S1和S2相距很近，雙縫的作用是將同一束光波分成兩束振動(dòng)情況總是相同的光束。這樣就得到了頻率相同的兩列光波，它們在屏上疊加，就會(huì )出現明暗相間的條紋。

　　結論：楊氏實(shí)驗證明，光的確是一種波。

　　2.亮(暗)條紋的位置

　　[比較推理，探究分析]

　　師：通過(guò)實(shí)驗，我們現在知道，光具有波動(dòng)性�，F在我們是不是可以根據機械波的干涉理論來(lái)認真探究一下實(shí)驗中的明暗條紋是如何形成的呢?

　　[投影圖]

　　圖中，P0點(diǎn)距S1、S2距離相等，路程差=S1 P0-S2 P0=0應出現亮紋，(中央明紋)

　　[演示動(dòng)畫(huà)]圖203中S1、S2發(fā)出的正弦波形在P點(diǎn)相遇疊加，P點(diǎn)振動(dòng)加強(如圖)

　　鑒于上述動(dòng)畫(huà)的表述角度和效果，教師在此基礎上再播放動(dòng)畫(huà)，如下圖所示振動(dòng)情況示意圖，使學(xué)生進(jìn)一步明確.不管波處于哪種初態(tài)，P0點(diǎn)的振動(dòng)總是波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇，振幅A總為A1、A2之和，即P點(diǎn)總是振動(dòng)加強點(diǎn)，應出現亮紋。

　　師：那么其他點(diǎn)情況如何呢?

　　[投影圖]

　　P1點(diǎn)應出現什么樣的條紋?

　　生：亮紋。

　　師：為什么?

　　生：因為路程差為，是半波長(cháng)的2倍。

　　師：我們可以從圖上動(dòng)畫(huà)看一下，[演示下圖]

　　在這里大家看到，屏上P1點(diǎn)的上方還可以找到2=|S1P2-S2P2|=2的P2點(diǎn)，3=|S1P3-S2P3|=3的P3點(diǎn)，n=|S1Pn-S2Pn|=n的Pn點(diǎn)，它們對應產(chǎn)生第2、3、4條明條紋，還有明條紋的地方嗎?

　　生：在P點(diǎn)下方，與P1、P2等關(guān)于P0對稱(chēng)的點(diǎn)也應是明條紋。

　　師：好。我們可以總結為：=2n ，n=0、1、2時(shí)，出現明紋。

　　[投影下圖]那么S1、S2發(fā)出的光在Q1點(diǎn)疊加又該如何呢?

　　[演示動(dòng)畫(huà)]我們先來(lái)看一下，動(dòng)畫(huà)顯示，在Q1點(diǎn)振動(dòng)減弱。

　　師：在Q1點(diǎn)是波峰與波峰相遇還是波峰與波谷相遇?兩振動(dòng)步調如何?

　　生：是波峰與波谷相遇，振動(dòng)步調剛好相反。

　　(教師啟發(fā)學(xué)生進(jìn)一步分析這點(diǎn)合振幅情況，以及Q1點(diǎn)與P0、P1的相對位置。)

　　師：哪位同學(xué)能總結一下Q1點(diǎn)的特征?

　　生：Q1點(diǎn)位置在P0、P1間，它與兩波源路程差|S1Q1-S2Q1|= 。該點(diǎn)出現暗紋。

　　師：非常好!大家看像Q1這樣的點(diǎn)還有嗎?

　　生：有。

　　(全體學(xué)生此時(shí)已能一起總結出Q2、Q3等的位置)

　　[教師總結]=|S1Q2-S2Q2|= ， 處，在P1P2、P2P3、等明紋之間有第2條暗紋Q2、第3條暗紋Q3

　　師：哪位同學(xué)能用上面的方法寫(xiě)個(gè)通式，歸納一下?

　　生：當=(2n+1) ，n=0、1、2時(shí)，出現暗紋。

　　[投影下圖]

　　師：綜合前面分析，我們可以畫(huà)出上面圖示的雙縫干涉結果。

　　同時(shí)介紹一下相干光源，強調干涉條件。引導學(xué)生閱讀教材57頁(yè)上方的內容，進(jìn)一步體會(huì )，楊氏實(shí)驗中的雙縫的作用就是得到一對相干光源。

　　(三)課堂總結、點(diǎn)評

　　今天我們學(xué)習了光的干涉，知道光的確是一種波。我們還確定了雙縫干涉實(shí)驗中，明暗條紋出現的位置：當屏上某點(diǎn)到兩個(gè)狹縫的路程差=2n ，n=0、1、2時(shí)，出現明紋;當=(2n+1) ，n=0、1、2時(shí)，出現暗紋。

　　兩列波要產(chǎn)生干涉，它們的頻率必須相同，且相位差恒定。能夠產(chǎn)生干涉的光源叫做相干光源。楊氏實(shí)驗中，雙縫的作用就是得到一對相干光源。

　　(四)課余作業(yè)

　　完成P57問(wèn)題與練習的題目。

　　附：課后訓練

　　1.用波長(cháng)為0.4m的光做雙縫干涉實(shí)驗，A點(diǎn)到狹縫S1、S2的路程差為1.810-6 m，則A點(diǎn)是出現明條紋還是暗條紋?

　　答案：暗條紋

　　2.關(guān)于楊氏實(shí)驗，下列論述中正確的是 ( )

　　A.實(shí)驗證明，光的確是一種波。

　　B.雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的相干光源

　　C.在光屏上距離兩個(gè)小孔的路程差等于半波長(cháng)的整數倍處出現暗條紋

　　D.在光屏上距離兩個(gè)小孔的路程差等于波長(cháng)的整數倍處出現亮條紋

　　答案：AB

　　3.對于光波和聲波，正確的說(shuō)法是

　　A.它們都能在真空中傳播 B.它們都能產(chǎn)生反射和折射

　　C.它們都能產(chǎn)生干涉 D.聲波能產(chǎn)生干涉而光波不能

　　答案：BC

　　4.兩個(gè)獨立的點(diǎn)光源S1和S2都發(fā)出同頻率的紅色光，照亮一個(gè)原是白色的光屏，則光屏上呈現的情況是 ( )

　　A.明暗相間的干涉條紋 B.一片紅光

　　C.仍是呈白色的 D.黑色

　　解析：兩個(gè)點(diǎn)光源發(fā)出的光雖然同頻率，但振動(dòng)情況并不總是完全相同，故不能產(chǎn)生干涉，屏上沒(méi)有干涉條紋，只有紅光。

　　答案：B

　　5.在真空中，黃光波長(cháng)為610-7 m，紫光波長(cháng)為410-7 m�，F有一束頻率為51014 Hz的單色光，它在n=1.5的玻璃中的波長(cháng)是多少?它在玻璃中是什么顏色?

　　解析：先根據 0=c/f0計算出單色光在真空中的波長(cháng) 0，再根據光進(jìn)入另一介質(zhì)時(shí)頻率不變，由n= = ，求出光在玻璃中的波長(cháng) .

　　0=c/f0= m=610-7 m，可見(jiàn)該單色光是黃光。

　　又由n= 0/ 得 = 0/n= m=4107 m。由于光的顏色是由光的頻率決定的，而在玻璃中光的頻率未變化，故光的顏色依然是黃光。

　　答案：410-7 m 黃色

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