物理-人教版-选修3-4-教学设计9：13.3光的干涉.doc-3 光的干涉-第十三章 光-教学设计.doc

淘出优秀的你httpwww91taokecom联系电话光的干涉教学目标一知识与技能会观察与描述光的双缝干涉现象认识单色光双缝干涉条纹的特征知道单色光双缝干涉亮暗条纹形成的原理知道产生光的干涉现象的条件二过程与方法通过对实验观察分析认识干涉条纹的特征获得探究活动的体验尝试运用波动理论解释光的干涉现象体验观察到光的双缝干涉以支持光的波动说的假说上升为理论的方法通过机械波的干涉向光的干涉迁移经历知识同化抽象建模的物理思维过程三情感态度与价值观体验探究自然规律的艰辛与喜悦欣赏光现象的奇妙和谐了解光干涉现象的发现对推动光学发展的意义教学重点观察与描述光的双缝干涉现象双缝干涉中波的叠加形成的明暗条纹的条件及判断方法教学难点用波动理论解释明暗相间的干涉条纹教学过程课堂导入在光的折射一课中从实验中得出的折射定律www91taokecom91淘课网与从惠更斯原理得出的结论形式一致是否可以推测光可能是一种波学生思考与交流后得到如果光是一种波则要有波的特征现象作实验支持干涉是波特有的现象一切波都能发生干涉因此可以用光是否具有干涉现象来判断光是不是一种波右图是两列水波某时刻干涉的示意图是振动情况总是相同的波源实线代表波峰虚线代表波谷直线www91taokecom91淘课网是的中垂线在此时刻介质中www91taokecom91淘课网点为两波谷叠加www91taokecom91淘课网点淘出优秀的你httpwww91taokecom联系电话为波峰与波谷叠加www91taokecom91淘课网点为两波峰叠加www91taokecom91淘课网点是处于某种中间状态的叠加问www91taokecom91淘课网中哪些是出现振动加强的地方哪些是出现振动减弱地方哪些是出现振动加强和减弱的中间过渡状态www91taokecom91淘课网设问www91taokecom91淘课网点位于什么位置呢既然到www91taokecom91淘课网点的路程差为零根据波动理论两波源在www91taokecom91淘课网点处激起的振动总是一致的虽然该时刻是中间状态的叠加但两列波在www91taokecom91淘课网点处的叠加激起www91taokecom91淘课网点的振动的振幅教师强调是振幅最大而非位移最大即使是振动加强的点也有位移为零的时候仍为最大故www91taokecom91淘课网点还是振动加强的地方让学生观察并描述稳定水波干涉现象的特征即出现振动总是加强和振动总是减弱的区域且加强区和减弱区互相间隔的现象指出干涉现象是两列波在空间相遇叠加的结果强调要得到稳定干涉图样需要两波源的振动情况完全相同重点讲解一波的特征现象之一干涉现象振动加强与减弱的区域确定条件两列波的频率相同必要条件设问预期的光例如红光的干涉图样是怎样的要求回答单色光的干涉现象是明暗相间的条纹从机械波迁移至光波设问日常生活中为什么不易看到光的干涉现象学生交流后教师总结要产生光的干涉现象必须要有两个振动情况完全相同的光源包淘出优秀的你httpwww91taokecom联系电话括频率相同振动方向相同相位差恒定而普通光源发出的光是大量原子跃迁时发出的由不连续的波列组成各波列的相位是无规则变化的这是由原子发光的特点决定的因此两个独立的光源发出的光即使是频率相同的单色光也不能保持恒定的相位差设问如何通过实验控制而获得光的干涉现象学生交流后教师归纳实验控制的关键在获取振动情况完全相同的光源让两个完全相同的相干光源发出的光在同一空间叠加用屏在叠加区域接收应可得到预期的现象年英国的托马斯杨想出了一个巧妙的办法把一个点光源发出的一束光分成两束从而找到了两个振动情况总是相同的波源如愿以偿的观察到了光的干涉现象因为他设计的巧妙双缝干涉实验被评为十大美丽物理实验之一排第五名多媒体投影如右图www91taokecom91淘课网二双缝干涉实验演示实验观察现象教师强调以下两点单缝的作用是获取单一频率的光源双缝屏上的两条狭缝离的很近到前一条狭缝的距离相等所以两条狭缝处光的振动情况完全相同说明杨氏最初的实验所用的不是狭缝而是小孔后来他发现改用狭缝后干涉图样更加明亮于是后人把他的实验叫做双缝干涉实验杨氏实验成功获得亮暗相间的干涉图样证明光的确是一种波www91taokecom91淘课网淘出优秀的你httpwww91taokecom联系电话教师操作打开激光器直接把激光打到后背的墙光屏上易观察要求学生说出观察到的现象激光沿直线传播打到墙上是一个亮斑在激光器前加一双缝让学生再观察实验现象并引导学生描述观察到的现象学生活动在加双缝前请一学生来观察双缝因为双缝间距太小大约左右一般很难看出是双缝可以让其他同学帮助想办法如将双缝屏迎着光去看便可看出仔细观察实验现象并描述加双缝前后在光屏上观察到的现象光到达屏上的范围比不加双缝时大了屏上出现了明红暗相间的条纹条纹间距相等还可以请刚才观察双缝的学生说出明暗相间的条纹走向与双缝的方向平行教师设问请同学们根据刚才的观察归纳双缝干涉图样的特征学生讨论后回答亮暗相间的条纹条纹间距相等光到达的范围比直线传播的大教师设问为什么会出现这样的图样怎样用波动理论解释光的干涉现象问题探究探究问题屏上出现亮暗条纹的条件是什么条纹间距的计算公式是什么干涉图样有何特点双缝干涉的示意图www91taokecom91淘课网双缝屏的作用平行光照射到单缝上后又照到双缝上这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光屏上某处出现亮暗条纹的条件频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加如亮纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致即振动方向总是相同暗条纹处振动步调总相反具体产生亮暗条纹的条件为亮条纹的条件屏上某点到两缝和的路程差正好是波长的整数倍或半个波长的偶数倍淘出优秀的你httpwww91taokecom联系电话即暗条纹的条件屏上某点到两缝和的路程差正好是半个波长的奇数倍即干涉图样中条纹间距的计算在双缝间的距离和双缝到光屏间的距离不变的条件下单色光产生的干涉条纹间距相邻两条亮条纹中心或相邻两条暗条纹中心间的距离跟光的波长成正比即www91taokecom91淘课网干涉图样的特点单色光的干涉图样特点中央为亮条纹两边是明暗相间的条纹且相邻亮条纹与亮条纹中心间相邻暗条纹与暗条纹中心间的距离相等白光的干涉图样若用白光做实验则中央亮条纹为白色两侧出现彩色条纹彩色条纹显示不同颜色光的干涉条纹间距是不同的难点剖析例在双缝干涉实验中光屏上某点到双缝和的路程差为如果用频率为的黄光照射双缝试问该黄光的波长是多少试通过计算分析点是出现亮条纹还是暗条纹答案暗条纹解析所以是暗条纹例在如图所示的双缝干涉实验中使用波长为的橙色光照射在光屏中心点呈现亮条纹若点上方的点到的路程差恰为若改用波长为的紫光照射则淘出优秀的你httpwww91taokecom联系电话www91taokecom91淘课网和都呈现亮条纹为亮条纹为暗条纹为暗条纹为亮条纹和都呈现暗条纹答案解析根据干涉知识知当路程差时光屏出现亮纹屏中心处无论用什么光均为亮纹所以不正确对于点的路程差用紫光照射时即为半波长的奇数倍应为暗条纹所以正确训练提升从两只相同的手电筒射出的光当它们在某一区域叠加后看不到干涉图样这是因为手电筒射出的光不是单色光干涉图样太细小看不清楚周围环境的光太强这两束光为非相干光源答案解析两只手电筒的光不满足光的干涉的条件相同频率振动方向相同相位差恒定故不是相干光源项正确能发生干涉的两束光应是亮度一样颜色一样频率相等振动方向一致传播方向相同答案解析产生干涉的条件是两光源的频率相同振动方向一致如图所示是双缝干涉实验装置的示意图为单缝为双缝为光屏用绿光从左边照射单缝时可在光屏上观察到干涉条纹能使条纹间距变大的措施是www91taokecom91淘课网淘出优秀的你httpwww91taokecom联系电话增大双缝间的距离增大双缝到屏的距离将绿光换为紫光将装置从空气改为放置水中答案解析根据公式要增大条纹间距可以增大减小换波长更长的单色光如果将装置从空气改为放置水中时不能使条纹间距变大故只有选项正确在双缝干涉实验中用红光照射双缝得到的干涉图样是一系列明暗相间的同心圆一些杂乱无章的点平行等间距的明暗相间的条纹条纹中间宽两边窄答案解析单色光的双缝干涉条纹为平行等距明暗相间的条纹故对错在双缝干涉实验中双缝到光屏上点的距离之差为若分别用频率为和的单色光垂直照射双缝则点出现亮暗条纹的情况是单色光和分别照射时均出现亮条纹单色光和分别照射时均出现暗条纹单色光照射时出现亮条纹单色光照射时出现暗条纹单色光照射时出现暗条纹单色光照射时出现亮条纹答案解析单色光的波长单色光的波长因到双缝的距离之差所以用照射时处出现亮纹所以用照射时处出现暗纹故选项正确板书设计光的干涉一双缝干涉实验现象明暗相间的彩色条纹条纹特征清晰等间距明暗相间二分析明纹屏上某点到两缝和的路程差正好是波长的整数倍或半个波长的偶数倍淘出优秀的你httpwww91taokecom联系电话即暗纹屏上某点到两缝和的路程差正好是半个波长的奇数倍即教学反思本节的主要内容是介绍光的特性之一光的干涉光的干涉属于近代物理知识是学生进一步探究光的本性的基础同时通过建立相位和周期的联系光程差和相位差的联系可以培养学生将物理问题数学化从数学公式中了解物理含义的能力