高中物理《光的干涉》教学设计 新人教版选修3-4

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1、高中物理《光的干涉》教学设计一、教材分析本节主要讲杨氏双缝干涉原理和相干光源的概念。重点是双缝干涉中波的叠加形成的明暗条纹的条件及判断方法。要把光波的干涉和机械波的干涉联系起来，引用路程差的概念，应用学生已有的波的叠加的知识，分析光屏上明暗条纹的分布规律，即与两个狭缝的路程差是波长的整数倍处出现亮条纹，与两个狭缝的路程差是半个波长的奇数倍处出现暗条纹。教材将《光的干涉》安排在学生可感知的光折射现象研究（第1节）之后，意在建立有层次的光本性认知平台．在光折射现象研究中得到折射定律后，教材及时引导学生作深层思考：从实验中得出的折射定律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

2、种波？“光线”是否应该是光波的波线？为将对光的认知同化至波的图式中去作了自然的铺垫，这样的编排与高中学生的认知水平相适应的，也顺乎人类对光本性认识的进程。二、教学目标1．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。2．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。3．情感态度与价值观●体验探究

3、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。三、重点难点重点：1．观察与描述光的双缝干涉现象。2．双缝干涉中波的叠加形成的明暗条纹的条件及判断方法。难点：用波动理论解释明暗相间的干涉条纹。四、教具准备：⑴实验装置：激光器，双缝干涉演示仪⑵多媒体课件：水波干涉的视频，托马斯·杨双缝干涉实验原理示意图，PPT课件、多媒体动画等。五、教学过程在光的折射一课中，从实验中得出的折射定律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

4、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。复习提问：（课件展示下列问题及右图）右图是两列水波某时刻干涉的示意图，S1、S2是振动情况总是相同的波源，实线代表波峰，虚线代表波谷，直线是S1S2的中垂线，在此时刻介质中点为两波谷叠加，点为波峰与波谷叠加，点为两波峰叠加，点是处于某种中间状态的叠加。问：中哪些是出现振动加强的地方，哪些是出现振动减弱d地方，哪些是出现振动加强和减弱的中间过渡状态？（一般情况下，学生能顺利回答两点是振动加强的点，点是振动减弱的点，对于点可能会出现争议。教师可做如下引导）设问：点位于什么位置呢？学生答：略（教师进一步引导学生分析）既然S1S2到点的路程

5、差为零，根据波动理论，两波源在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，但两列波在点处的叠加，激起点的振动的振幅（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，故点还是振动加强的地方。（屏幕展示“水波干涉”的视频，通过已有知识的迁移让学生走进光的双缝干涉）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．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

6、相同（必要条件）设问1：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2：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3：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

7、，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。1801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）。二、双缝干涉实验1．演示实验、观察现象（屏幕显示托马斯·杨双缝干涉实验原理示意图，如图1所示，介绍杨氏实验）教