教材分析和教法建议●光的干涉和衍射

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1、教材分析和教法建议光的干涉和衍射（1）本单元讲述了双缝干涉、薄膜干涉和单缝衍射、圆孔衍射等内容，教学的重点是双缝干涉．考虑到学生的接受情况，本单元内容只做定性讲述．在光的干涉中没有讲述双缝干涉的公式，不要求由于涉条纹间距的测量求出光的波长．但是引用了程差的概念，应用学生已有的波的叠加的知识，分析了光屏上明暗条纹的分布规律，即与两个狭缝的程差是波长的整数倍处出现亮条纹，与两个狭缝的程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹．这种分析是学生可以理解的，而且可以使学生对干涉现象的物理过程有更具体的了解，加深对光的波动性的认识．对于光的衍射，则只

2、要求观察衍射形成的图样，没有用波的叠加对衍射图样进行分析．这就可以避免学生对双缝干涉时狭缝被看作单一的线光源而在单缝衍射中狭缝又被看作许多线光源的集合体造成的迷惑．考虑到多缝衍射现象跟双缝干涉之间不易区别，教材没有讲多缝衍射和衍射光栅，增加了衍射图样的观察．这样增删，有利于教学顺利进行且不影响学生的后续学习．（2）光的干涉的教学①考虑到新旧知识间的联系，光的干涉的教学可与复习机械波干涉的有关内容结合起来．可着重复习波的独立传播、波的叠加、波的干涉和干涉产生的条件等内容．然后再转入双缝干涉的教学．教学中要抓住重点，着重结合课本图8

3、－3、8－4，利用路程差（实际上是光程差，教材中为了简化问题，没有提这个概念）分析清楚双缝干涉中明暗条纹的分布情况．②光的干涉的教学中，一个值得注意的问题是相干条件的讲述．我们知道，只有频率相同、振动方向相同、相差恒定的相干波之间才能产生干涉现象．在机械波里可以比较容易地获得连续振动的波源，两个波源只要频率相同，相干性的其他条件，比较容易满足．但是对于光的干涉来说，情况就不同了．一般光源发出的光，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，两个独立光源发出的光，即使是

4、“频率相同的单色光”（实际上严格的单色光并不存在），也不能保持恒定的相差．必须把同一个点光源（或线光源）发出的一束光分成两束，才能得到相干光．教材考虑到学生的接受水平，没有提出相干光的概念，但在课文的叙述中，强调了从单孔射出的光束到达双孔时，双孔“就成了两个振动情况总是相同的波源”，实际上是强调了用分波阵面法来获得相干光的．我们要注意课文中的这段叙述，在教学中不要因袭机械波的讲法，把产生干涉的条件简单地说成是两列波的频率相同，以免造成学生对相干条件的误解．③双缝干涉的教学虽不要求定量讨论，但是在狭缝间的距离和狭缝与屏间的距离不变

5、的条件下，单色光产生的干涉条纹间距跟光的波长成正比，这个关系是应该让学生知道的．知道了这一点，学生才能理解不同色光具有不同的频率和波长．④薄膜干涉的教学，可以结合实验、演示来进行，只要求学生初步认识这种现象，不必做进一步的分析．除了肥皂膜的干涉外，两片玻璃之间的空气膜的干涉（练习一第3题）、浮在水面上的油膜的干涉，都可以让学生观察．如果有牛顿环的实验装置，也可以让学生观察．⑤关于光的干涉在技术上的应用，教材中举了用干涉法检查平面和增透膜的例子．对此只要求学生初步了解其原理和应用的效果，知道光的干涉不单是理论问题，而是有许多实际应

6、用就可以了，不必补充技术细节．（3）关于光的衍射的教学①举声波衍射的例子，演示水波的衍射现象，复习关于波的衍射的结论：“能够发生明显的衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长差不多．”要让学生体会“明显”、“差不多”的含义．再提出光能否产生衍射，介绍课文中的实验，指明由于光的波长很短，要产生明显的衍射现象，障碍物或小孔必须很小很小．②围绕着“光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射，衍射时产生的明暗条纹或光环叫衍射图样”为中心，让学生轮流做实验进行观察．所做实验有：用游标卡尺观察单缝衍射实验、观察小孔衍射（在

7、铝箔或胶片上打出尺寸不同的小孔，以小电珠作光源，距光源1～2米，眼睛靠近小孔观察光通过小孔的衍射花样——彩色圆环）．还可让学生通过羽毛、纱巾观看发光的灯丝等，对见到的彩色花样可不做解释．③在本节教材中提到泊松亮斑——泊松原以为这下子可以驳倒菲涅尔的波动理论了，事与愿违，菲涅尔和阿拉果接受了泊松的挑战，用实验验证了这个理论结论，实验却成了波动理论极其精彩的实证，菲涅尔为此获得了科学奖金（1819年）．这个科学小故事告诉我们，在科学研究上必须重视理论的指导作用和实践的检验作用；作为科研工作者，必须有坚定的自信心和踏实勤奋的工作态度．

8、今天的学习，在掌握知识的同时，也应培养自己这方面的好品质好作风．④课文最后小结：“光沿直线传播只是一种近似的规律．”这是很重要的．应该让学生了解，光的直进，是几何光学的基础，光的衍射现象并没有完全否定光的直进，而是指出了光的直进的适用范围或者说它的局限性．讲显微