光的干涉教案

時間：2022-10-03 05:05:12 教案我要投稿

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光的干涉教案范文

　　【教學(xué)目標(biāo)】

光的干涉教案范文

　　(一)知識與技能

　　1.通過實(shí)驗(yàn)觀察認(rèn)識光的干涉現(xiàn)象，知道從光的干涉現(xiàn)象說明光是一種波。

　　2.掌握光的雙縫干涉現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的，何處出現(xiàn)亮條紋，何處出現(xiàn)暗條紋。

　　(二)過程與方法

　　1.通過楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，體會把一個點(diǎn)光源發(fā)出的一束光分成兩束，得到相干光源的設(shè)計思想。

　　2.通過根據(jù)波動理論分析單色光雙縫干涉，培養(yǎng)學(xué)生比較推理，探究知識的能力。

　　(三)情感、態(tài)度與價值觀

　　通過對光的本性的初步認(rèn)識，建立辯證唯物主義的世界觀。

　　【教學(xué)重點(diǎn)】雙縫干涉圖象的形成實(shí)驗(yàn)及分析。

　　【教學(xué)難點(diǎn)】亮紋(或暗紋)位置的確定。

　　【教學(xué)方法】復(fù)習(xí)提問，實(shí)驗(yàn)探究，計算機(jī)輔助教學(xué)

　　【教學(xué)用具】JGQ型氦氖激光器一臺，雙縫干涉儀，多媒體電腦及投影裝置，多媒體課件(相關(guān)靜態(tài)圖片及Flash動畫)

　　【教學(xué)過程】

　　(一)引入新課

　　復(fù)習(xí)機(jī)械波的干涉

　　[復(fù)習(xí)提問，誘導(dǎo)猜想]

　　[多媒體投影靜態(tài)圖片]

　　師：大家對這幅圖還有印象嗎?

　　生：有，波的干涉示意圖。

　　師：[投影問題]請大家回憶思考下面的問題：

　　圖中，S1、S2是兩個振動情況總是相同的波源，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，a、b、c、d、e中哪些點(diǎn)振動加強(qiáng)?哪些點(diǎn)振動減弱?

　　學(xué)生回答結(jié)果不出所料，大部分同學(xué)能答出a、c兩點(diǎn)振動加強(qiáng)，d、e兩點(diǎn)振動減弱，而對于b點(diǎn)則出現(xiàn)了爭議。一種認(rèn)為b點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn)，另一種則認(rèn)為b點(diǎn)是由加強(qiáng)到減弱的過渡狀態(tài)。

　　師：b點(diǎn)振動加強(qiáng)和減弱由什么來決定呢?只有弄清這一點(diǎn)才能解決兩派同學(xué)的爭端。

　　(有學(xué)生低語，路程差)

　　師：好!剛才這位同學(xué)說到了關(guān)鍵，那么就請你來分析一下b點(diǎn)與S1、S2兩點(diǎn)的路程差。

　　生：由圖可以看出OO是S1、S2連線的中垂線，所以b到S1、S2的路程差為零。

　　師：那么b點(diǎn)應(yīng)為振動(學(xué)生一起回答)：加強(qiáng)點(diǎn)。

　　(教師總結(jié)機(jī)械波干涉的規(guī)律，突出強(qiáng)調(diào)兩列波的振動情況總是完全相同。)

　　師：光的波動理論認(rèn)為，光具有波動性。那么如果兩列振動情況總是相同的光疊加，也應(yīng)該出現(xiàn)振動加強(qiáng)和振動減弱的區(qū)域，并且出現(xiàn)振動加強(qiáng)和振動減弱的區(qū)域互相間隔的現(xiàn)象。那么這種干涉是一個什么圖樣呢?大家猜猜。

　　生：應(yīng)是明暗相間的圖樣。

　　師：猜想合理。那么有同學(xué)看到過這一現(xiàn)象嗎?

　　(學(xué)生一片沉默，表示沒有人看到過)

　　師：看來大家沒有見過。是什么原因呢?

　　[生1]可能是日常生活中找不到兩個振動情況總相同的光源。

　　[生2]可能是我們看見了但不知道是光的干涉現(xiàn)象。

　　師：兩位同學(xué)分析得非常好，也許是沒有干涉的條件，也許是相逢未必曾相識。大家看他們倆誰分析得對呢?

　　生：我覺得生1說的不成立，這樣的光源很多，像我們教室里的日光燈，我覺得它們完全相同。

　　師：好。我們可以現(xiàn)場來試試。

　　(先打開一盞日光燈，再打開另一盞對稱位置的日光燈)

　　師：請大家認(rèn)真找一找，墻上、地上、天花板上，有沒有出現(xiàn)明暗相間的干涉現(xiàn)象?

　　(大家積極尋找，沒有發(fā)現(xiàn)，思維活躍，議論紛紛)

　　師：看來兩個看似相同的日光燈或白熾燈光源并不是振動情況總相同的光源。

　　[投影圖]

　　師：1801年，英國物理學(xué)家托馬斯楊想出了一個巧妙的辦法，把一個點(diǎn)光源分成兩束，從而找到了兩個振動情況總是相同的光源，成功地觀察到了干涉條紋，為光的波動說提供了有力的證據(jù)，推動了人們對光的本性的認(rèn)識。下面我們就來重做這一著名的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。

　　(二)進(jìn)行新課

　　1.楊氏干涉實(shí)驗(yàn)

　　[動手實(shí)驗(yàn)，觀察描述]

　　介紹楊氏實(shí)驗(yàn)裝置(如圖)

　　師：用氦氖激光器演示雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。

　　用激光器發(fā)出的紅色光(平行光)垂直照射雙縫，將干涉圖樣投影到教室的墻上，引導(dǎo)學(xué)生注意觀察現(xiàn)象。

　　現(xiàn)象：可以看到，墻壁上出現(xiàn)明暗相間的干涉條紋。

　　師：(介紹)狹縫S1和S2相距很近，雙縫的作用是將同一束光波分成兩束振動情況總是相同的光束。這樣就得到了頻率相同的兩列光波，它們在屏上疊加，就會出現(xiàn)明暗相間的條紋。

　　結(jié)論：楊氏實(shí)驗(yàn)證明，光的確是一種波。

　　2.亮(暗)條紋的位置

　　[比較推理，探究分析]

　　師：通過實(shí)驗(yàn)，我們現(xiàn)在知道，光具有波動性。現(xiàn)在我們是不是可以根據(jù)機(jī)械波的干涉理論來認(rèn)真探究一下實(shí)驗(yàn)中的明暗條紋是如何形成的呢?

　　[投影圖]

　　圖中，P0點(diǎn)距S1、S2距離相等，路程差=S1 P0-S2 P0=0應(yīng)出現(xiàn)亮紋，(中央明紋)

　　[演示動畫]圖203中S1、S2發(fā)出的正弦波形在P點(diǎn)相遇疊加，P點(diǎn)振動加強(qiáng)(如圖)

　　鑒于上述動畫的表述角度和效果，教師在此基礎(chǔ)上再播放動畫，如下圖所示振動情況示意圖，使學(xué)生進(jìn)一步明確.不管波處于哪種初態(tài)，P0點(diǎn)的振動總是波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇，振幅A總為A1、A2之和，即P點(diǎn)總是振動加強(qiáng)點(diǎn)，應(yīng)出現(xiàn)亮紋。

　　師：那么其他點(diǎn)情況如何呢?

　　[投影圖]

　　P1點(diǎn)應(yīng)出現(xiàn)什么樣的條紋?

　　生：亮紋。

　　師：為什么?

　　生：因?yàn)槁烦滩顬椋前氩ㄩL的2倍。

　　師：我們可以從圖上動畫看一下，[演示下圖]

　　生：在P點(diǎn)下方，與P1、P2等關(guān)于P0對稱的點(diǎn)也應(yīng)是明條紋。

　　師：好。我們可以總結(jié)為：=2n ，n=0、1、2時，出現(xiàn)明紋。

　　[投影下圖]那么S1、S2發(fā)出的光在Q1點(diǎn)疊加又該如何呢?

　　[演示動畫]我們先來看一下，動畫顯示，在Q1點(diǎn)振動減弱。

　　師：在Q1點(diǎn)是波峰與波峰相遇還是波峰與波谷相遇?兩振動步調(diào)如何?

　　生：是波峰與波谷相遇，振動步調(diào)剛好相反。

　　(教師啟發(fā)學(xué)生進(jìn)一步分析這點(diǎn)合振幅情況，以及Q1點(diǎn)與P0、P1的相對位置。)

　　師：哪位同學(xué)能總結(jié)一下Q1點(diǎn)的特征?

　　生：Q1點(diǎn)位置在P0、P1間，它與兩波源路程差|S1Q1-S2Q1|= 。該點(diǎn)出現(xiàn)暗紋。

　　師：非常好!大家看像Q1這樣的點(diǎn)還有嗎?

　　生：有。

　　(全體學(xué)生此時已能一起總結(jié)出Q2、Q3等的位置)

　　[教師總結(jié)]=|S1Q2-S2Q2|= ，處，在P1P2、P2P3、等明紋之間有第2條暗紋Q2、第3條暗紋Q3

　　師：哪位同學(xué)能用上面的方法寫個通式，歸納一下?

　　生：當(dāng)=(2n+1) ，n=0、1、2時，出現(xiàn)暗紋。

　　[投影下圖]

　　師：綜合前面分析，我們可以畫出上面圖示的雙縫干涉結(jié)果。

　　同時介紹一下相干光源，強(qiáng)調(diào)干涉條件。引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材57頁上方的內(nèi)容，進(jìn)一步體會，楊氏實(shí)驗(yàn)中的雙縫的作用就是得到一對相干光源。

　　(三)課堂總結(jié)、點(diǎn)評

　　今天我們學(xué)習(xí)了光的干涉，知道光的確是一種波。我們還確定了雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，明暗條紋出現(xiàn)的位置：當(dāng)屏上某點(diǎn)到兩個狹縫的路程差=2n ，n=0、1、2時，出現(xiàn)明紋;當(dāng)=(2n+1) ，n=0、1、2時，出現(xiàn)暗紋。

　　兩列波要產(chǎn)生干涉，它們的頻率必須相同，且相位差恒定。能夠產(chǎn)生干涉的光源叫做相干光源。楊氏實(shí)驗(yàn)中，雙縫的作用就是得到一對相干光源。

　　(四)課余作業(yè)

　　完成P57問題與練習(xí)的題目。

　　附：課后訓(xùn)練

　　1.用波長為0.4m的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，A點(diǎn)到狹縫S1、S2的路程差為1.810-6 m，則A點(diǎn)是出現(xiàn)明條紋還是暗條紋?

　　答案：暗條紋

　　2.關(guān)于楊氏實(shí)驗(yàn)，下列論述中正確的是 ( )

　　A.實(shí)驗(yàn)證明，光的確是一種波。

　　B.雙縫的作用是獲得兩個振動情況總是相同的相干光源

　　C.在光屏上距離兩個小孔的路程差等于半波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋

　　D.在光屏上距離兩個小孔的路程差等于波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋

　　答案：AB