《光的干涉》教学案例.doc

《光的干涉》教学设计 亳州二中 马新宇 【课题名称】 光的干涉 来源于高中物理第三册第二十一章《光的波动性》第一节 【教材分析】 光的干涉属于近代物理知识，其中一些观点和方法是学生进一步探究光的本性的基础，是本章的重点内容之一。光的干涉揭示了光的本性——波动性，而双缝干涉实验原理和现象的分析是本节课的重点教学内容。本节课的成功教学，可以使学生对光的本性有进一步认识，同时可以培养学生观察生活中的各种现象，寻找其中的物理规律的兴趣。 因此，在教学过程中以学生为主体，围绕学生进行启发式教学，来提高学生的观察思考能力。 【学生分析】 学生在前面已经学习了机械波的干涉的相关知识和光学的一些基本知识，已经具备了一定的分析问题、解决问题的能力，因此在本节中以引导学生从教材中发现问题，找出其解决办法，就可以让学生理解杨氏双缝干涉实验原理，通过对干涉图样的观察和分析，学生也可以发现其中的一些内容：如条纹间距与d、λ有关，各色光的波长不同，频率不同，还可以进一步提高学生的观察能力和分析水平。 【教学目标】 知识与技能 1）了解光学的发展史 2）掌握光的干涉现象、干涉条件及杨氏实验的设计原理 3）掌握明（暗）条纹间距计算公式，了解推导过程 4）知道不同色频率不同，掌握波长，波速和频率之间的关系。 过程与方法 1）通过实验现象观察得出相应物理规律、推导相应公式 2）由公式总结各种色光的波长大小及频率关系 情感态度价值观 1）激发学生对日常现象的观察兴趣 2）通过理论推导，体会科学探索过程，激发对探究物理规律的兴趣 3）发展学习迁移与类推能力和抽象思维能力。 【设计思路】 通过机械波的学习知道干涉是波的特性，而如果光是波那么一定可发生干涉，由此引入杨氏双缝干涉实验，并采用推理法得到光是波，而且也推得到了亮条纹与暗条纹之间的间距公式。使用比较法来比较单色光的干涉图样，同种色光，狭缝不同，条纹间距不同；说明干涉条纹间距与狭缝间距有关；同一实验装置，不同色光干涉条纹间距也不同，得出由红光到紫光波长逐渐变短，再延伸至不同色光频率从红光到紫光频率逐渐增大。 流程图如下： 【重点难点】 重点：1、双缝干涉的产生及亮暗条纹分布 2、明（暗）条纹间距公式 难点：明（暗）条纹间距公式 【教学方法】 类比法、推理法 【教学时数】 1课时 【教学过程】 一、新课引入： 我们通过前面的学习知道光在均匀的介质匀速传播，在两种介质的界面处会发生反射和折射，光在真空中传播速度是C=3×108m/s，光具有能量，但光的本质是什么？ 对于光的研究认识过程很缓慢，在17世纪，形成两种学说：微粒说和波动说。 它们都有能解释一些光现象，但不能完全解释，但由于牛顿的威望，微粒说占主导地位。19世纪光的干涉、衍射现象的发现，证实光的波动说的正确，麦克斯韦的光的电磁说的提出及赫兹证实了电磁波存在后，更加促进了波动说的发展，但光电效应的发现又证实了光的粒子说，于是人们认识到光具有波动性和粒子性。 二、光的波动性 如果光是一种波，那么它也应满足波所具有的特征：干涉、衍射。 回顾机械波： 发生干涉条件、频率相同，振动情况一致 干涉图样A：加强与减弱相互间隔开 加强与减弱区的判断： 如果看光能否干涉，首先必须找到满足条件的两个光源，托马斯·杨首先找到，并做了实验证实光是一种波。 介绍托马斯·杨的双缝干涉 让单色光投射到光阑1上，形成点光源再射到第二个屏上，如两孔到S等距，如光是波那么从S发出的光到S1，S2同时，就可形成振动情况相同的波源，它们发出的波在屏上叠加，就会出现干涉现象，某些区加强，某些区光相抵消，实验果然得到亮暗相间的条纹。（动画演示） 杨后来发现：用狭缝代替孔，效果更好。 具体分析 光能发生干涉出现亮暗相间条纹，加强区和减弱区也与机械波一样，满足 例：P点是亮纹还是暗纹 δ=0 因此是亮纹 观察彩图看干涉图样 分析： 1、不同色光在其它条件不变时干涉条纹间距不同 同色光在狭缝宽度不同时条纹间距不同 说明：条纹间距与d和λ有关 公式推导： P1到P距离为χ 得： 即： 又 得： 又 即： 得： 若P1为暗纹可得： 则第n条亮纹和n-1条亮纹间距Δχ 而第n条暗纹和n-1条暗纹间距Δχ 即条纹间距公式： 注：Δχ为条纹中心间距 结合上面的干涉图样可知： 单色光在L,d一定时Δχ不同说明不同色光波长不同，即λ不同 可得：波长的变化： 红→紫 由大变小 由波速公式： 频率的变化： 红→紫 由小变大 各色光在真空中的波长和频率 光的颜色 波长（nm） 频率（1014Hz） 光的颜色 波长（nm） 频率（1014Hz） 红 770-620 3.9-4.8 绿 580-490 5.2-6.1 橙 620-600 4.8-5.0 蓝-靛 490