高中物理第二十章光的波动性教案

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1、高中物理第二十章光的波动性教案熾竟是什么？这个问题困绕了科学家们很长的时间。从光的直线传播、反射定律看，光很象是一种弹性良好的粒子流（用惯性、动量守恒解释）。而且，从光的折射方面考察，它和粒子之间似乎也有某种共性（譬如，网球往水中的折射，也会满足一个入射角和折射角的正弦之比为恒量的规律），因此，十七世纪，人们提出光是实物粒子流（粒子足够小、弹性足够好），持这种观点的代表是牛顿。但是，光在传播时，也有一些用微粒说不能解释的现象，如衍射、干涉、偏振等。这些都是波动的典型特征。于是，十七世纪中叶，就已经出现了光是一种波的学说，坚持波动说的典型物理学家是（荷兰）惠更斯。一方

2、面由于惠更斯的波动说确实存在缺陷（解释直进、在真空中传播有困难），另一方面，由于牛顿在十七~十八世纪形成的泰斗地位一一虽然没有足够的理由表明牛顿是微粒说的顽固坚持者（事实上，牛顿本人就在1675年做了牛顿环的实验，并提出了“波具有周期性”的观点）一一但微粒说一度占据了上风。甚至在整个十八世纪，波动说没有实质性地得到发展。到十九世纪，人们对于光的本性研究的手段更先进了，电磁场的理论也逐渐成熟。因此，在60年代，光的电磁波说被推了出来，它的代表物理学家是麦克斯维。由于麦克斯维的电磁波说和惠更斯的以太（弹性）波学说有着本质的区别，在解释各种光学现象时也非常成功，因此，人们

3、一度认为它已经足够完美了。但是，到十九世纪末，人们发现了光电效应，这使光的电磁波说遇到了空前的困难。在这种背景下，光的能量子说（光子说）应运而生，它的代表物理学家是爱因斯坦。爱因斯坦提出光子说，并不意味着电磁波说倒退到牛顿的微粒说（因为量子和弹性微粒是两个本质不同的概念）。由于光子说主要是偏重于解释光的能量传递方面的特征，实质上并没有否定光的电磁波学说（基于光的传播方向得出结论）。光究竟是什么？现在的权威性观点是：量子性和波动性都是光的属性之一，只是在某些条件下，某一个属性表现比较抢眼一些；光是波动和粒子运动的矛盾统一.体，这就是所谓的波粒二象性。而本章，我们主要介

4、绍光的波动属性，以及相关的物理史实。第二十章光的拓］怪我们已经不止一次地听到亢疋一种电逐波的说法，但要接受这个观点，必须基于物理事实的总结.这是实现本車学习且的的基本于而且，本車的实验大多数都是在我们现有的条件下能够做成轲大家在课尸:戈庄意观察、思考，必要的时候，我们还要自己动手进行分组实验——重k•二汇前伟人们兀冷究历程.本章可分为四个单元•第一单元第1、2节.讲光的干涉和衍射）第二单元，第3节，讲光的电磁说，电磁波潭；第三单亓第4节，订元的偏振，进一步说明光是横波.是电磁波；第四单元：第5节.介绍激光.本章的知识点在咼考考纲中都是A级。在历年的咼考试题中，有关本

5、章的内容多以选择或填空题的形式出现。命题几率较高的是光的干涉、衍射，其次是波长、波速和频率的关系，有时还与几何光学中的知识结合起来进行考查。§20-1光的干涉【教学目的】仁认识光的干涉现象及光产生干涉的条件2、理解（杨氏）双缝干涉形成的原理，以及条纹的特征3、知道实现光的干涉的途径并不是唯一的，了解薄膜干涉形成的原理，以及它在工程物理领域的应用【教学重点】光产生干涉的条件，干涉条纹的特征【教学难点】（杨氏）双缝干涉形成的原理，以及条纹的特征分析【教具】（杨氏）双缝干涉仪，酒精灯，食盐，铁丝【课时安排】2课时【教学过程】O、复习复习提问1：波动只所以有别于粒子运动，其

6、重要特征是什么？☆学生：能够发生干涉、衍射。复习提问2：什么是机械波的干涉？发生波的干涉的条件是什么？☆学生：两列波在叠加后，在空间形成稳定的振动加强和减弱的区域（而且它们彼此间隔）；两列波的频率相等。我们要确认光具有波动性，就必须拿出光能够干涉或衍射的事实。而根据刚才的物理学史介绍，在波动说已经提出的前提下，整个十八世纪都没有得到发展。是不是观察光的干涉、衍射现象很不容易呢？答案是肯定的。一、双缝干涉为什么不容易，这得从两个角度去认识：一是干涉的条件是否容易达成，二是干涉现象形成后，其强弱的分布状况是否方便人们去观察。在第一个方面，就是一个难题。原来的一般的光源都

7、含有多种颜色（即多种频率）的成分，即便是找到了“完全相同”的光源，但从发光的微观角度看，由于发出的光波具有不连续性（就不能保证相位差恒定），要保证它们能够发生干涉，也是很难的。光学上，把能够发生干涉的光源叫做一一1、相干光源:

8、频率相等、相位差恒定的光源称为相干光源。为了确保这两个条件满足，人们想过很多办法，英国物理学家托马斯・杨是这样做的：将同一光源发出的光用一个只留两个孔（或两个缝）的挡板挡住，那么从这两个空（或两个缝）中射出的光就是相干光源了。干涉现象形成后，如何方便观察？这个问题复杂一些，让我们将实验完成之后，再做定量分析。2、双缝千矿演示：（杨氏）双缝