光学光的干涉教案

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时间:2018-02-25

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1、光学·光的干涉·教案一、教学目标1.认识光的干涉现象及产生光干涉的条件.2.理解光的干涉条纹形成原理,认识干涉条纹的特征.3.通过观察实验,培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力.4.通过“扬氏双缝干涉”实验的学习,渗透科学家认识事物科学的物理思维方法.二、重点、难点分析 1.波的干涉条件,相干光源.2.如何用波动说来说明明暗相间的干涉条纹,怎么会出现时间上是稳定的,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”.3.培养学生观察、表述、分析能力. 三、教具 1.演示水波干涉现象:频率可调的两个波源,发波水槽,投影幻灯,屏幕.2.演示光的干涉现象:直

2、丝白炽灯泡;单缝;双缝;红、绿、蓝、紫滤色片;光的干涉演示仪;激光干涉演示仪.3.干涉图样示意挂图. 四、主要教学过程 (一)引入由机械波的干涉现象引入:首先演示“水波干涉现象”,并向学生提出问题.(1)这是什么现象?(2)是否任何两列波在传播空间相遇都会产生这样的现象?让学生回答,让学生描述稳定干涉现象的特征,指出干涉现象是两列波在空间相遇叠加的一种情景;一切波都能发生干涉现象,干涉现象是波特有的现象.要得到稳定干涉现象需是相干波源.(二)教学过程设计1.光的干涉现象——扬氏干涉实验.(1)提出问题:光是否具有波动性?如果有则会有光的干涉现象,观察光的干涉现象可以用屏幕

3、,在屏幕上会得到什么现象呢?演示两个通有同频率交流电单丝灯泡(或蜡烛)作为两个光源,移动屏与它们之间的距离,屏幕上看不到明暗相间的现象.实验结果表明:两个独立热光源的光波相遇得不到干涉现象.说明光的复杂性.认识事物不是一帆风顺的.实验的不成功是光无波动性?还是实验设计有错误,没有满足相干条件?(2)扬氏实验.①介绍英国物理学家托马斯·扬.如何认识光,如何获得相干光源——展示扬氏实验挂图鼓励学生在认识事物或遇到问题时,学习扬氏的科学态度,巧妙的思维方法.5②介绍实验装置——双缝干涉仪.说明双缝很近0.1mm,强调双缝S1、S2与单缝S的距离相等,所以两单缝S1、S2处光的振

4、动不仅频率相同,而且总是同相.③演示:先用加滤色片后单色光红光进行演示,然后改用激光源做双缝干涉实验,并使双缝与屏幕的距离加大,这样在屏幕上得到条纹间距离大,更为清晰的明暗相同的图样.展示双缝干涉图样,让学生注意观察图样,回答图样的特点:(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.提出问题:为什么会出现这样的图样?怎样用波动理论进行解释.2.运用波动理论进行分析.(1)演示两列频率相同、振动方向相同两列波在一直线上叠加的情景.用做好的幻灯片用投影幻灯进行演示;或用编制好的软件在电脑上进行演示.注意分析两列波传

5、播经同一位置时此点的振动情况.①仍在某一平衡位置附近往复振动,位移随时间而改变.②两列波同相振幅变大,说明此点振动加强了;两列波反相振幅减小,说明此点振动减弱了.强调波形图是各个质点在同一时刻位移的包络线,演示波在传播时,波峰波谷的移动情况.(2)演示一列波由近及远波峰、波谷示意图,演示两列频率相同,同相波由近及远波峰、波谷的示意图.5波峰、波谷行进位置.②幻灯片数量准备多一些,波峰、波谷向前推进速度要慢,若用电脑波行进的速度要慢且可暂停.③最后形成书上双缝干涉示意图样,展示彩色挂图.分析:①说明示意图是两列波某一时刻峰谷位置分布图.②说明两列波同频率、初相相同,在两列波

6、峰峰、谷谷相遇位置均是加强点;而峰谷相遇位置均是消弱点.③先分析S1S2连线中垂线上的点:首先让学生注意中垂线上的某一点,演示让波行进起来结果峰谷依次通过此点——说明此点振动在峰→平衡位置→谷→平衡位置→峰之间往复振动是加强点.然后再让学生看两列波的相遇峰、谷依次通过该直线上的所有点——说明此直线上的点均是加强点.④再分析S1S2中垂线两侧对称位置上的点,即两列波峰谷相遇点,首先注意某一点,演示让波行进起来总是峰谷同时通过此点——说明两列波通过此点总是振动方向相反,是被消弱的;然后再看两列波峰谷交叉点的移动情况——为消弱区域.⑤其次再分析远离中垂线上的点又是加强区域……5

7、小结:通过以上分析振动加强与消弱点的分布是相互间隔的而且是稳定的.结合干涉挂图反映在屏幕上:同相加强光能量较强——亮;反相减弱光能量较弱——暗.得到亮暗间隔的干涉图样.(3)屏幕上出现亮纹、暗纹的条件.在示意图中,S1和S2为一对相干光源,两组半径相同的同心圆表示S1和S2两相干光源向外传播的两列波.实线表示波峰,虚线表示波谷.实线a0、a2、a′2,a4、a′4…为加强区域,虚线a1、a′1;a3、a′3…为减弱区域.①实线a0上各点,S1、S2发出光波到达线上某点的光程差δ=0.实线a2(a′2)上各点,S1、S2发出光波

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