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13.2 光的干涉教案

时间:2016-10-27


衡阳县一中高二物理组

全新课标理念,集体智慧结晶

第二节 光的干涉 教学目标: (一)知识与技能 1、了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。 2、通过干涉实验使学生认识光的干涉现象和干涉条纹的特征。 3、使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件。 (二)过程与方法 1、在机械波产生干涉现象的知识基础上,学生通过自主实验探究,小组合 作学习探究掌握光的干涉条件, 推理在双缝干涉实验中形成亮条纹和暗条纹的原 因及产生亮暗条纹的条件。 2、通过观察实验,培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力。 (三)情感态度与价值观 1、通过“杨氏双缝干涉”实验的学习,渗透科学家认识事物的物理思维方 法。 2、培养学生循着科学家足迹自主探究科学知识的能力,从而真正实现使每 个学生都得到发展的目标。 教学重点: 1、使学生知道双缝干涉产生的条件,认识干涉图样的特征。 2、理解双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的条件。 教学难点: 对双缝干涉图样中亮条纹和暗条纹产生原因的正确理解,如何用波动说来说 明明暗相间的干涉条纹,在时间上是稳定的,空间上存在着加强区和减弱区并且 互相间隔,如何理解“加强”和“减弱” 。 教学方法: 类比法、实验法、分组探究法 教学用具: PPT 课件、激光光源、双缝、红、绿、蓝、紫滤色片;激光干涉演示仪。 教学过程: (一)引入新课
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在日常生活中,我们见到许多光学的现象。 图片展示:如光的直线传播、彩虹、 “海市蜃楼” 引入:自然界中的光现象如此丰富多彩,人们不禁要问光的本质到底是什 么? (二)新课教学 1、两大学说之争 在 17 世纪以牛顿为代表的一派认为: “光是一种物质微粒,在均匀的介质中 以一定的速度传播” 以惠更斯为代表的一派认为: “光是在空间传播的某种波” 2、光的干涉 假设:光是一种波,则必然会观察到波的特有现象。 波的特有现象有哪些?学生答:波的干涉和衍射 3、光的干涉现象——杨氏干涉实验. (1)引导:只要我们能看到光的干涉现象,就能说明光具有波动性。声波 发生干涉听到有些地方强,有些地方弱。光若发生干涉在屏幕上会看到什么现 象? 学生回答:会看到有些地方亮有些地方暗 (2)杨氏实验 1801 年英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的观察到光的干涉现象。 请大家参照杨氏实验利用身边的器材进行实验并注意实验中看到的现象。 (3)学生实验探究 学生观察到图样的特点:①明暗相间。 ②亮纹间等距,暗纹间等距。③两缝 S1、 S2 中垂线与屏幕相交位置是亮条纹——中央 亮纹。 总结:明暗相间的条纹说明了光在传播的共同区域发生加强和减弱,光发生 了干涉现象。光发生干涉说明光是一种波。 既然光是一种波,我们就试着用波的理论来解释为什么中央会出现亮条纹? 4、决定条纹间距的条件
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由于 S1 和 S2 发出的两列波到达 P0 点的路程一样,所以这两列波的波峰或波 谷同时到达 P0 点。这两列波总是波峰与波峰叠加、波谷与波谷叠加,他们在 P0 点相互加强,因此在 P0 这里出现了一个亮条纹。 其他点情况如何呢? [投影图]

P1 点应出现什么样的条纹?
分析: 因为俩列波到达 P1 的路程差为λ , 所以这两列波的波峰或波谷同时到 达 P1 点,他们在 P0 点相互加强,因此在 P0 点出现了一个亮条纹。 同理: 在 P1 点的上方还可以找到Δ 2=|S1P2-S2P2|=2λ 的 P2 点, Δ 3=|S1P3-S2P3|= 3λ 的 P3 点,Δ n=|S1Pn-S2Pn|=nλ 的 Pn 点,它们对应产生第 2、3、4?条明条 纹,还有明条纹的地方吗?在 P 点下方,与 P1、P2 等关于 P0 对称的点也应是明条 纹。 [投影下图]那么 S1、S2 发出的光在 Q1 点叠加又该如何呢?

分析: 在 Q1 点俩列波的波程差是λ /2,是波峰与波谷相遇,振动步调刚好相反, 所以是暗条纹。

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总结规律:凡光程差等于波长整数倍的位置,产生亮条纹;凡光程差等于半 波奇数倍的位置,产生暗条纹,即产生亮暗条纹条件表达式: 亮纹 光程差δ =kλ (k=0,1,2?).

暗纹:光程差 ? ? (2k ? 1) (三)课堂小结

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

1、托马斯·杨在历史上第一次解决了相干光源问题,成功做出了光的干涉 实验。光的干涉现象用微粒说无法解释,而波动说可做出完善解释,使人们认识 到光具有波动性。 2、两个相干光源发出的光在屏上某处叠加时如果同相光,光就加强,如果 反相光就减弱,于是产生明暗条纹,其特征是在中央明纹两侧对称地分布着明暗 相间的各级干涉条纹,且相邻明纹和相邻暗条纹的间隔相等。 单色光:亮纹 光程差 δ =kλ (k=0,1,2?). 暗纹:光程差 ? ? (2k ? 1) (四)布置作业 完成“问题与练习”中的题目。

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