高中物理光的干涉教案

时间:2023-02-23 07:39:09 教案 收藏本文 下载本文

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高中物理光的干涉教案

篇1:高中物理光的干涉教案

【教学目标】

1、知识与技能:

(1)在学生已有几何光学知识的基础上引导学生回顾人类对光的本性的认识发展过程

(2)在复习机械波干涉的基础上使学生了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。

(3)使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件,并了解其有关计算,明确可以利用双缝干涉的关系测定光波的波长。

(4)通过干涉实验使学生对光的干涉现象加深认识。

2、过程与方法

在教学的主要设置了两个探究的问题

(1)在机械波产生干涉现象的知识基础上,学生通过自主学习掌握光的干涉条件,在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件。

(2)小组合作学习探究相邻两条亮条纹(或暗条纹)的间距与什么因素有关。

3、情感态度价值观

培养学生合作的精神、团队的意识和集体的观念,培养学生循着科学家足迹自主探究科学知识的能力,从而真正实现使每个学生都得到发展的目标。

【教学重点】

(1)使学生知道双缝干涉产生的条件,掌握干涉图样的特征。

(2)理解双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的条件

(3)理解相邻的亮条纹(或暗条纹)的间距,并能应用这一规律解决实际问题

【教学难点】

(1)对双缝干涉图样中亮条纹和暗条纹产生原因的正确理解

(2)理解影响双缝干涉图样中相邻亮条纹(或暗条纹)间距的因素

【教学方法】

类比、实验、分组探究

【教学工具】

PPT课件、玩具激光光源、光栅(双缝)

【教学过程】

课题引入:

问一:在日常生活中,我们见到许多光学的现象,这些自然现象是如何形成的?

图片展示:如光的直线传播、彩虹、“海市蜃楼”

引入:自然界中的光现象如此丰富多彩,人们不禁要问光的本质到底是什么?

新课教学:

一、两大学说之争:

在17世纪以牛顿为代表的一派认为:“光是一种物质微粒,在均匀的介质中以一定的速度传播”

以惠更斯为代表的一派认为:“光是在空间传播的某种波”

学生讨论:你赞同谁的观点?并说一说赞同的原因。

二、光的干涉:

(一)假设:光是一种波,则必然会观察到波的特有现象。

学生回顾:机械波的特有现象——干涉

引导:只要能看到光的干涉现象,就能说明光具有波性

(二)实验探究:

1、我们怎样才能使两列光相遇时发生干涉现象?

演示:两个单独的激光光源相遇

设问:为什么看不到干涉现象?产生干涉现象必须有什么条件?

学史介绍:实际上很难找到两个能相互干涉的光源,一直到18英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的观察到了光的干涉。

2、托马斯·杨双缝干涉实验介绍:

介绍实验装置,在挡板上开两条很窄的狭缝,当一束单色光投射到挡板时,两条狭缝相当于两个完全相同的光源——相干光源。

光的干涉条件:相干光源

3、演示实验:双缝干涉实验

思考:光通过双缝后墙上出现了什么现象?这又说明了什么?

师生小结:光具有波动性

引导学生参阅课本彩图中的双缝干涉图样

小组讨论:光的干涉图样有什么特征?

得出实验现象:中央亮条纹、明暗相间、间距相等的条纹

设问(现象解释):你该如何解释光屏上出现的亮条纹(暗条纹)?

光屏上何处出现亮条纹,何处出现暗条纹?即产生的条件是什么?

小组讨论:形成共识,派代表阐述原因。

光屏上出现亮条纹(或暗条纹)的条件:

亮条纹: (n=0、1、2、3…)

暗条纹: (n=0、1、2、3…)

篇2:高中物理光的干涉教案

【教学目标】

(一)知识与技能

1.通过实验观察认识光的干涉现象,知道从光的干涉现象说明光是一种波。

2.掌握光的双缝干涉现象是如何产生的,何处出现亮条纹,何处出现暗条纹。

(二)过程与方法

1.通过杨氏双缝干涉实验,体会把一个点光源发出的一束光分成两束,得到相干光源的设计思想。

2.通过根据波动理论分析单色光双缝干涉,培养学生比较推理,探究知识的能力。

(三)情感、态度与价值观

通过对光的本性的初步认识,建立辩证唯物主义的世界观。

【教学重点】双缝干涉图象的形成实验及分析。

【教学难点】亮纹(或暗纹)位置的确定。

【教学方法】复习提问,实验探究,计算机辅助教学

【教学用具】JGQ型氦氖激光器一台,双缝干涉仪,多媒体电脑及投影装置,多媒体课件(相关静态图片及Flash动画)

【教学过程】

(一)引入新课

复习机械波的干涉

[复习提问,诱导猜想]

[多媒体投影静态图片]

师:大家对这幅图还有印象吗?

生:有,波的干涉示意图。

师:[投影问题]请大家回忆思考下面的问题:

图中,S1、S2是两个振动情况总是相同的波源,实线表示波峰,虚线表示波谷,a、b、c、d、e中哪些点振动加强?哪些点振动减弱?

学生回答结果不出所料,大部分同学能答出a、c两点振动加强,d、e两点振动减弱,而对于b点则出现了争议。一种认为b点是振动加强点,另一种则认为b点是由加强到减弱的过渡状态。

师:b点振动加强和减弱由什么来决定呢?只有弄清这一点才能解决两派同学的争端。

(有学生低语,“路程差”)

师:好!刚才这位同学说到了关键,那么就请你来分析一下b点与S1、S2两点的路程差。

生:由图可以看出OO′是S1、S2连线的中垂线,所以b到S1、S2的路程差为零。

师:那么b点应为振动——(学生一起回答):加强点。

(教师总结机械波干涉的规律,突出强调两列波的振动情况总是完全相同。)

师:光的波动理论认为,光具有波动性。那么如果两列振动情况总是相同的光叠加,也应该出现振动加强和振动减弱的区域,并且出现振动加强和振动减弱的区域互相间隔的现象。那么这种干涉是一个什么图样呢?大家猜猜。

生:应是明暗相间的图样。

师:猜想合理。那么有同学看到过这一现象吗?

(学生一片沉默,表示没有人看到过)

师:看来大家没有见过。是什么原因呢?

[生1]可能是日常生活中找不到两个振动情况总相同的光源。

[生2]可能是我们看见了但不知道是光的干涉现象。

师:两位同学分析得非常好,也许是没有干涉的条件,也许是相逢未必曾相识。大家看他们俩谁分析得对呢?

生:我觉得生1说的不成立,这样的光源很多,像我们教室里的日光灯,我觉得它们完全相同。

师:好。我们可以现场来试试。

(先打开一盏日光灯,再打开另一盏对称位置的日光灯)

师:请大家认真找一找,墙上、地上、天花板上,有没有出现明暗相间的干涉现象?

(大家积极寻找,没有发现,思维活跃,议论纷纷)

师:看来两个看似相同的日光灯或白炽灯光源并不是“振动情况总相同的光源”。

[投影图]

师:1801年,英国物理学家托马斯·杨想出了一个巧妙的办法,把一个点光源分成两束,从而找到了“两个振动情况总是相同的光源”,成功地观察到了干涉条纹,为光的波动说提供了有力的证据,推动了人们对光的本性的认识。下面我们就来重做这一著名的双缝干涉实验。

(二)进行新课

1.杨氏干涉实验

[动手实验,观察描述]

介绍杨氏实验装置(如图)

师:用氦氖激光器演示双缝干涉实验。

用激光器发出的红色光(平行光)垂直照射双缝,将干涉图样投影到教室的墙上,引导学生注意观察现象。

现象:可以看到,墙壁上出现明暗相间的干涉条纹。

师:(介绍)狭缝S1和S2相距很近,双缝的作用是将同一束光波分成两束“振动情况总是相同的光束”。这样就得到了频率相同的两列光波,它们在屏上叠加,就会出现明暗相间的条纹”。

结论:杨氏实验证明,光的确是一种波。

2.亮(暗)条纹的位置

[比较推理,探究分析]

师:通过实验,我们现在知道,光具有波动性。现在我们是不是可以根据机械波的干涉理论来认真探究一下实验中的明暗条纹是如何形成的呢?

[投影图]

图中,P0点距S1、S2距离相等,路程差Δ=S1 P0-S2 P0=0应出现亮纹,(中央明纹)

[演示动画]图20—3中S1、S2发出的正弦波形在P点相遇叠加,P点振动加强(如图)

EMBED MSPhotoEd.3

鉴于上述动画的表述角度和效果,教师在此基础上再播放动画,如下图所示振动情况示意图,使学生进一步明确.不管波处于哪种初态,P0点的振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇,振幅A总为A1、A2之和,即P点总是振动加强点,应出现亮纹。

EMBED MSPhotoEd.3

师:那么其他点情况如何呢?

[投影图]

EMBED MSPhotoEd.3

P1点应出现什么样的条纹?

篇3:高中物理光的干涉教案

教材选用

人教版普通高中课程标准实验教科书·物理选修3-4·第十三章第三节。

教学内容分析

(一)作用与地位

本节是在《机械波》的基础上展开的,上承几何光学,也是后面学习《光的衍射》等知识的基础,本节揭示了光的波动性,促使人类对光的本性有更进一步的认识。同时也与选修3-5《光电效应》共同构成光的波粒二象性,所以本节具有重要的研究意义。

(二)课程标准

1、观察光的干涉现象;2、知道产生干涉现象的条件。

(三)课程特点

课程标准是课程的宏观结构,教材是课程的微观结构。从教材特点看,本节通过提出猜想:如果光真的是一种波;随后进行杨氏双缝实验,通过得到干涉图样,进而证明光是一种波;最后讨论路程差与半波长的关系,得出明暗条纹出现的条件。

但教材中并没有突出“空间”干涉;双缝干涉实验的示意图并没有采用形象化的展示,从而影响了学生对光的干涉机理的理解;增加了学习的难度,所以我对教材做了以下的处理:

1.增加创新演示实验,利用丁达尔效应展示干涉通路,有助于学生对物理规律的深刻理解;

2. 通过演示光波直观图示,形象的展示光波的干涉机理,化抽象的光波为直观;

3.增强教学中的逻辑性,注重知识的构建过程;

学生情况分析

(一)思维特点

按皮亚杰的理论,高二学生正处在形式运算的思维阶段, 遵循从简单到复杂,从直观到抽象的认知规律,但是他们的抽象思维能力还不够强,常常会需要具体的表象或类比于相似的具体经验来支持思维过程。

(二)知识基础

学生已经学习了机械波的内容,对机械波的干涉和波的叠加原理有一定认识。

(三)认知困难

但学生知识的迁移能力相对薄弱,且光的干涉机理比较抽象,加之对光干涉无本质的认识。

教学目标分析

(一)知识与技能

(1)知道光产生干涉的条件,知道光是一种波;

(2)知道光的干涉现象和干涉条纹的分布特点;

(3)知道路程差与明暗条纹之间的关系。

(二)过程与方法

(1)通过光的干涉与机械波干涉的类比,培养学生比较分析的能力和知识迁移的能力。

(三)情感、态度、价值观

(1)通过观察实验,培养学生实事求是的科学态度。

(2)通过了解杨氏双缝干涉实验,培养学生的物理学史情怀,增加对物理学的热爱。

教学重难点

重点:光的干涉特点和产生条件

重点:明暗条纹产生的原因

教学策略分析

一、教学方法

主要采用实验法、讲授法、并辅以提问法等教法,把教学过程设计成以激发学生兴趣的吹肥皂泡实验为切入点,以观察实验和已有知识为基础,以“为什么肥皂泡表面的条纹始怎么形成的?”等问题为主线的师生对话活动,

实验法

通过探究杨氏双缝实验,观察光干涉的特点,得出光是一种波;通过创新演示实验,利用丁达尔效应显现干涉通路,展示光干涉的空间性,进一步理解光的波动性;通过演示直观图示模拟波在空间P点的三种叠加情况(峰峰、谷谷、峰谷),理解光的干涉机理。

(2)讲授法

通过已熟悉的机械波干涉,迁移到光干涉问题的新情境中来,加强学生知识的迁移能力。

二、学法指导

在学法指导上,注重引导学生合作实验探究,观察思考,多自主讨论,重视分析归纳,使学生自主发现问题,解决问题,在获取新知识的同时提高合作意识,独立思考,易迁移,领会物理学的思想。

教学准备

教具:肥皂水、激光笔、双缝、支架、水槽、清水、牛奶、自制教具等。

多媒体:PPT、图片、图示模型、动画、视频等

实验创新

本节课除去导入新课使用的趣味实验和双缝实验外,设计了两个实验。

实验1 传统的双缝干涉实验不能明显的展示干涉具有空间性,但通过往清水中加入牛奶,利用丁达尔效应显示干涉通路,进一步加深学生对光波动性的认识。

实验2 课本中光干涉的插图并没有让学生清晰的认识到干涉的机理,通过利用演示实验,制作两列波在空间某点P的三种叠加情况(波峰与波峰叠加、波谷与波谷叠加、波峰与波谷叠加),直观展示光波叠加的实际过程,让学生更好的理解明暗条纹产生的原因。

教学流程

教学过程设计

教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 一、创设情境,引入课题:

介绍器材:肥皂水、塑料圈

演示实验:吹泡泡

二、创新演示实验 展示空间干涉

1.学习物理学史,增强对物理学的热爱

介绍以牛顿为代表的物理学家认为光是粒子性的,以惠更斯为代表的物理家提出了波动性及托马斯杨实验。

2.进行实验探究,观察实验现象

实验器材:绿色激光、双缝片、光屏

介绍实验装置,进行双缝干涉实验。

观察实验,总结现象:中间是明条纹,并且出现明暗相间的条纹。

光干涉条件:频率、相位差、振动方向相同。

实验结论:光是一种波。

干涉图样特点:出现中央亮纹,亮度往两边变暗;明(暗)条纹的宽度相同。

3.演示创新实验,展示空间干涉

前后移动激光笔,引导学生观察干涉图样。

实验器材:单色激光、双缝、牛奶、水槽、水。

利用丁达尔现象演示光干涉通路。

更进一步地认识光的波动性。

得出结论:光在整个叠加空间区域内都发生干涉。

三、演示形象图示,理解干涉原理

通过演示直观的光波叠加图示:通过类比机械波的叠加图示,在空间某点P,恰好两列相干波波峰与波峰叠加,由于波峰的振幅最大,且振动方向相同,叠加时振幅更大,则相干加强,以此迁移到抽象的光波,在光屏该处则为明条纹,同理波谷与波谷在此处叠加也为明条纹,波峰与波谷则为暗条纹。

(同理谷谷叠加也为明条纹,没有展示叠加图示)

光波峰谷叠加相消为暗条纹

篇4:高中物理光的干涉教案

三维教学目标

1、知识与技能

(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)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。

2、过程与方法

(1)通过观察实验,培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力;

(2)通过观察实验培养学生观察、表述物理现象,概括其规律特征的能力,学生亲自做实验培养学生动手的实践能力。

3、情感、态度与价值观

教学重点:波的干涉条件,相干光源;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。

教学难点: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”。

1、从红光到紫光频率是如何变化的?频率由谁决定?

(1)从红光到紫光的频率关系为: υ紫 >……… >υ红

(2)频率由光源决定与传播介质无关。(由光源的发光方式决定)

2、在真空中,从红光到紫光波长是如何变化的?

3、任一单色光从真空进入某一介质时,波 长、光速、频率各如何变化?

(1)当光从真空进入介质或从一种介质进入另一种介质时,频率不发生变化。即光的的颜色不发生改变。

(2)当光从真空进入介质后,传播 速度将变小。当光从一种介质进入另一种介质后,又如何判断传播速度的变化?

(3)当光从一种介质进入另一种介质后,又如何判断波长的变化?

例1:已知介质对某单色光的临 界角为θ,则( )

该介质对此单色光的折射率等于1/sinθ B.此单色光在该介质中的传播速度等于csinθ倍(c是真空中的光速)

C.此单色光在该介质中的波长是在真空中的波长的sinθ倍

D.此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的1/sinθ倍

4、在同一介质中,从红光到紫光波长、速度大小间的关系 如何?

(1)在同一种介质中,频率小的传播速度大。

(2)在同一种介质中,频率小的波长大(这一点与真空中的规律一样)。

5、产生稳定干涉现象的条件是什么?(

频率相同、振动方向相同、相差保持恒定)

6、日常生活中为何不易看到光的干涉现象?(

对机械波来说容易满足相干条件,对光 来讲就困难的多,这与光源的发光机理有关,利用普通光源获得相干光的方法是把一列光波设法分成两部分进行叠加发生干涉)

杨氏双缝干涉图样的特点有那些?

篇5:高中物理光的干涉教案

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.

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二、重点、难点分析

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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.

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三、教具

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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,为分析干涉所做的幻灯片;或电脑及干涉现象示意的动画软件.

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四、主要教学过程

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(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,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.

②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.

篇6:高中物理光的干涉教案

【教学目标】1、了解光的认识发展史

2、理解光的干涉的产生条件 【教学重点】光的干涉的产生条件 【教学难点】明、暗条纹的判定方法 主备教案 自备教案 【引入】前面我们讨论了有关光的一些基本特性,可我们同学们可知道光到底是什么?物理学家对此着不同的争论:

光的微粒说与波动说

光的微粒说:认为光是一种沿直线传播的高速粒子流

eq oac(○,1) 代表人物:牛顿

eq oac(○,2) 能解释的现象:光的直进和光的反射

eq oac(○,3) 困难:在两种介质的分界面上会同时发生反射和折射;光的叠加等

光的波动说:认为光是某种振动以拨的形式想周围传播

eq oac(○,1) 代表人物:惠更斯

eq oac(○,2) 能解释的现象:在两种介质的分界面上会同时发生反射和折射,光的干涉和衍射

eq oac(○,3) 困难:影的形成、光电效应等

光的干涉:

光的干涉现象:两列频率想同的光相遇是发生叠加,形成明、暗相间的条纹或者彩色条纹

干涉的条件:频率相同,相差恒定

双缝干涉实验:(托马斯.杨)

【实验装置】

【实验规律】

eq oac(○,1) 令δ=r2-r1

当δ=nλ(n=0、1、2、3……),P点出现亮条纹

当δ=(2n+1)λ/2(n=0、1、2、3……),P点出现暗条纹

篇7:2023高中物理光的干涉教案

【教学目标】1、了解光的认识发展史

2、理解光的干涉的产生条件 【教学重点】光的干涉的产生条件 【教学难点】明、暗条纹的判定方法 主备教案 自备教案 【引入】前面我们讨论了有关光的一些基本特性,可我们同学们可知道光到底是什么?物理学家对此着不同的争论:

光的微粒说与波动说

光的微粒说:认为光是一种沿直线传播的高速粒子流

eq oac(○,1) 代表人物:牛顿

eq oac(○,2) 能解释的现象:光的直进和光的反射

eq oac(○,3) 困难:在两种介质的分界面上会同时发生反射和折射;光的叠加等

光的波动说:认为光是某种振动以拨的形式想周围传播

eq oac(○,1) 代表人物:惠更斯

eq oac(○,2) 能解释的现象:在两种介质的分界面上会同时发生反射和折射,光的干涉和衍射

eq oac(○,3) 困难:影的形成、光电效应等

光的干涉:

光的干涉现象:两列频率想同的光相遇是发生叠加,形成明、暗相间的条纹或者彩色条纹

干涉的条件:频率相同,相差恒定

双缝干涉实验:(托马斯.杨)

【实验装置】

【实验规律】

eq oac(○,1) 令δ=r2-r1

当δ=nλ(n=0、1、2、3……),P点出现亮条纹

当δ=(2n+1)λ/2(n=0、1、2、3……),P点出现暗条纹

高中物理光的干涉教案大全

篇8:高中物理光的干涉教案设计

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,为分析干涉所做的幻灯片;或电脑及干涉现象示意的动画软件.

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,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.

②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.

操作:

波峰、波谷行进位置.

篇9:高中物理光的干涉教案设计

13.3光的干涉

物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。

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,为分析干涉所做的幻灯片;或电脑及干涉现象示意的动画软件.

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

新课教学:

双缝干涉

1.什么是双缝干涉:平行的单色光照射到相距很近的双狭缝上,在狭缝后的光屏上出现亮暗相间条纹的现象叫做双缝干涉现象。

问题:在什么样的条件下才能在屏幕上形成亮暗相间的条纹呢?根据波的叠加原理,可知:在同一种介质中传播的两列波,当两个波源的频率相同,振动状态完全相同或有恒定的相位差时,就会出现干涉现象。

2.形成光波干涉的条件

篇10:光的干涉教案

【教学目标】

(一)知识与技能

1.通过实验观察认识光的干涉现象,知道从光的干涉现象说明光是一种波。

2.掌握光的双缝干涉现象是如何产生的,何处出现亮条纹,何处出现暗条纹。

(二)过程与方法

1.通过杨氏双缝干涉实验,体会把一个点光源发出的一束光分成两束,得到相干光源的设计思想。

2.通过根据波动理论分析单色光双缝干涉,培养学生比较推理,探究知识的能力。

(三)情感、态度与价值观

通过对光的本性的初步认识,建立辩证唯物主义的世界观。

【教学重点】双缝干涉图象的形成实验及分析。

【教学难点】亮纹(或暗纹)位置的确定。

【教学方法】复习提问,实验探究,计算机辅助教学

【教学用具】JGQ型氦氖激光器一台,双缝干涉仪,多媒体电脑及投影装置,多媒体课件(相关静态图片及Flash动画)

【教学过程】

(一)引入新课

复习机械波的干涉

[复习提问,诱导猜想]

[多媒体投影静态图片]

师:大家对这幅图还有印象吗?

生:有,波的干涉示意图。

师:[投影问题]请大家回忆思考下面的问题:

图中,S1、S2是两个振动情况总是相同的波源,实线表示波峰,虚线表示波谷,a、b、c、d、e中哪些点振动加强?哪些点振动减弱?

学生回答结果不出所料,大部分同学能答出a、c两点振动加强,d、e两点振动减弱,而对于b点则出现了争议。一种认为b点是振动加强点,另一种则认为b点是由加强到减弱的过渡状态。

师:b点振动加强和减弱由什么来决定呢?只有弄清这一点才能解决两派同学的争端。

(有学生低语,路程差)

师:好!刚才这位同学说到了关键,那么就请你来分析一下b点与S1、S2两点的路程差。

生:由图可以看出OO是S1、S2连线的中垂线,所以b到S1、S2的路程差为零。

师:那么b点应为振动(学生一起回答):加强点。

(教师总结机械波干涉的规律,突出强调两列波的振动情况总是完全相同。)

师:光的波动理论认为,光具有波动性。那么如果两列振动情况总是相同的光叠加,也应该出现振动加强和振动减弱的区域,并且出现振动加强和振动减弱的区域互相间隔的现象。那么这种干涉是一个什么图样呢?大家猜猜。

生:应是明暗相间的图样。

师:猜想合理。那么有同学看到过这一现象吗?

(学生一片沉默,表示没有人看到过)

师:看来大家没有见过。是什么原因呢?

[生1]可能是日常生活中找不到两个振动情况总相同的光源。

[生2]可能是我们看见了但不知道是光的干涉现象。

师:两位同学分析得非常好,也许是没有干涉的条件,也许是相逢未必曾相识。大家看他们俩谁分析得对呢?

生:我觉得生1说的不成立,这样的光源很多,像我们教室里的日光灯,我觉得它们完全相同。

师:好。我们可以现场来试试。

(先打开一盏日光灯,再打开另一盏对称位置的日光灯)

师:请大家认真找一找,墙上、地上、天花板上,有没有出现明暗相间的干涉现象?

(大家积极寻找,没有发现,思维活跃,议论纷纷)

师:看来两个看似相同的日光灯或白炽灯光源并不是振动情况总相同的光源。

[投影图]

师:18,英国物理学家托马斯杨想出了一个巧妙的办法,把一个点光源分成两束,从而找到了两个振动情况总是相同的光源,成功地观察到了干涉条纹,为光的波动说提供了有力的证据,推动了人们对光的本性的认识。下面我们就来重做这一著名的双缝干涉实验。

(二)进行新课

1.杨氏干涉实验

[动手实验,观察描述]

介绍杨氏实验装置(如图)

师:用氦氖激光器演示双缝干涉实验。

用激光器发出的红色光(平行光)垂直照射双缝,将干涉图样投影到教室的墙上,引导学生注意观察现象。

现象:可以看到,墙壁上出现明暗相间的干涉条纹。

师:(介绍)狭缝S1和S2相距很近,双缝的作用是将同一束光波分成两束振动情况总是相同的光束。这样就得到了频率相同的两列光波,它们在屏上叠加,就会出现明暗相间的条纹。

结论:杨氏实验证明,光的确是一种波。

2.亮(暗)条纹的位置

[比较推理,探究分析]

师:通过实验,我们现在知道,光具有波动性。现在我们是不是可以根据机械波的干涉理论来认真探究一下实验中的明暗条纹是如何形成的呢?

[投影图]

图中,P0点距S1、S2距离相等,路程差=S1 P0-S2 P0=0应出现亮纹,(中央明纹)

[演示动画]图203中S1、S2发出的正弦波形在P点相遇叠加,P点振动加强(如图)

鉴于上述动画的表述角度和效果,教师在此基础上再播放动画,如下图所示振动情况示意图,使学生进一步明确.不管波处于哪种初态,P0点的振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇,振幅A总为A1、A2之和,即P点总是振动加强点,应出现亮纹。

师:那么其他点情况如何呢?

[投影图]

P1点应出现什么样的条纹?

生:亮纹。

师:为什么?

生:因为路程差为,是半波长的2倍。

师:我们可以从图上动画看一下,[演示下图]

在这里大家看到,屏上P1点的上方还可以找到2=|S1P2-S2P2|=2的P2点,3=|S1P3-S2P3|=3的P3点,n=|S1Pn-S2Pn|=n的Pn点,它们对应产生第2、3、4条明条纹,还有明条纹的地方吗?

生:在P点下方,与P1、P2等关于P0对称的点也应是明条纹。

师:好。我们可以总结为:=2n ,n=0、1、2时,出现明纹。

[投影下图]那么S1、S2发出的光在Q1点叠加又该如何呢?

[演示动画]我们先来看一下,动画显示,在Q1点振动减弱。

师:在Q1点是波峰与波峰相遇还是波峰与波谷相遇?两振动步调如何?

生:是波峰与波谷相遇,振动步调刚好相反。

(教师启发学生进一步分析这点合振幅情况,以及Q1点与P0、P1的相对位置。)

师:哪位同学能总结一下Q1点的特征?

生:Q1点位置在P0、P1间,它与两波源路程差|S1Q1-S2Q1|= 。该点出现暗纹。

师:非常好!大家看像Q1这样的点还有吗?

生:有。

(全体学生此时已能一起总结出Q2、Q3等的位置)

[教师总结]=|S1Q2-S2Q2|= , 处,在P1P2、P2P3、等明纹之间有第2条暗纹Q2、第3条暗纹Q3

师:哪位同学能用上面的'方法写个通式,归纳一下?

生:当=(2n+1) ,n=0、1、2时,出现暗纹。

[投影下图]

师:综合前面分析,我们可以画出上面图示的双缝干涉结果。

同时介绍一下相干光源,强调干涉条件。引导学生阅读教材57页上方的内容,进一步体会,杨氏实验中的双缝的作用就是得到一对相干光源。

(三)课堂总结、点评

今天我们学习了光的干涉,知道光的确是一种波。我们还确定了双缝干涉实验中,明暗条纹出现的位置:当屏上某点到两个狭缝的路程差=2n ,n=0、1、2时,出现明纹;当=(2n+1) ,n=0、1、2时,出现暗纹。

两列波要产生干涉,它们的频率必须相同,且相位差恒定。能够产生干涉的光源叫做相干光源。杨氏实验中,双缝的作用就是得到一对相干光源。

(四)课余作业

完成P57问题与练习的题目。

附:课后训练

1.用波长为0.4m的光做双缝干涉实验,A点到狭缝S1、S2的路程差为1.810-6 m,则A点是出现明条纹还是暗条纹?

答案:暗条纹

2.关于杨氏实验,下列论述中正确的是 ( )

A.实验证明,光的确是一种波。

B.双缝的作用是获得两个振动情况总是相同的相干光源

C.在光屏上距离两个小孔的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹

D.在光屏上距离两个小孔的路程差等于波长的整数倍处出现亮条纹

答案:AB

3.对于光波和声波,正确的说法是

A.它们都能在真空中传播 B.它们都能产生反射和折射

C.它们都能产生干涉 D.声波能产生干涉而光波不能

答案:BC

4.两个独立的点光源S1和S2都发出同频率的红色光,照亮一个原是白色的光屏,则光屏上呈现的情况是 ( )

A.明暗相间的干涉条纹 B.一片红光

C.仍是呈白色的 D.黑色

解析:两个点光源发出的光虽然同频率,但振动情况并不总是完全相同,故不能产生干涉,屏上没有干涉条纹,只有红光。

答案:B

5.在真空中,黄光波长为610-7 m,紫光波长为410-7 m。现有一束频率为51014 Hz的单色光,它在n=1.5的玻璃中的波长是多少?它在玻璃中是什么颜色?

解析:先根据 0=c/f0计算出单色光在真空中的波长 0,再根据光进入另一介质时频率不变,由n= = ,求出光在玻璃中的波长 .

0=c/f0= m=610-7 m,可见该单色光是黄光。

又由n= 0/ 得 = 0/n= m=4107 m。由于光的颜色是由光的频率决定的,而在玻璃中光的频率未变化,故光的颜色依然是黄光。

答案:410-7 m 黄色

篇11:光的干涉

教学目标

(一)知识目标

1、知道现象,了解相干条件,知道光的双缝干涉现象是如何产生的以及产生明暗条纹间距与波长的关系;

2、知道薄膜干涉是如何产生的,了解薄膜干涉的现象及技术上的应用。

(二)能力目标

通过观察实验现象,与以前学过的机械波的干涉进行类比,培养学生的自主学习的能力以及对问题的分析、推理能力。

教学建议

是本章的重点之一.讲解前先引导学生回忆机械波的有关内容.

在的教学中,一个值得注意的问题是相干条件的讲述(有关内容可以参见扩展资料).相对于机械波--比较容易的获得连续振动的波源、满足相干波的条件,两个独立光源发出的光,即使是“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.考虑到学生的知识基础和接受水平,讲解中可以不提出相干光的概念,只强调利用“单孔双缝”使得一束光“成了两个振动情况总是相同的波源”,这同机械波中提到的振源的“振动步调相同”的要求是一致的.

做好演示实验.让学生通过观察白光的双缝干涉和单色光的双缝干涉加深知识的理解.

双缝干涉的教学虽不要求定量讨论,但是在讲条纹间距与波长的关系时,要让学生知道公式中每一项的意义,配合彩图让学生将白光、单色图样的特点记住.并要知道不同色光具有不同的频率,光的频率只由光源决定而与介质无关.在狭缝间的距离和狭缝与屏间的距离不变的条件下,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.

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、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.

关于在技术上的应用,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,可不再补充.

关于演示实验的教学建议

(1)演示实验可以用激光光学演示仪、实验时使激光束的行进方向正对学生的观察方向,用毛玻璃屏接收干涉条纹.让光屏到双缝的距离保持一定(L不变),让光束通过不同间距(d)的双缝,可观察到屏上的条纹间距不同,d大的条纹间距窄,保持d不变,使双缝到屏的距离增大,则条纹间距变宽.

(2)学生实验用双缝干涉仪测光的波长.实验时可以用灯丝为线状的灯泡作光源,在双缝前加一滤光片(红、绿均可),让双缝对准光源且双缝平行于灯丝,这样通过双缝的为单色光.然后调节双缝的卡脚,即可在筒内带有刻波的光屏上得到单色条纹,再从观察到的条纹中选若干条清晰的条纹,从屏上的刻度读出他们的间距之和,求出相邻两条纹的间距: ,

可以求出

d在双缝上已标出,L从仪器上可得到, 为测量到的值,即可求出 ,本实验除了测波长,还可以让学生用其观察白条纹(不加滤光片,直接观察灯丝发出的光),在屏上可看到彩色条纹

(3)薄膜干涉可采用随堂实验.用生物实验用的盖玻片、酒精灯、食盐.将少许食盐撒在酒精灯的灯芯上点燃,然后将盖玻片置于火焰后方,用眼睛从前面着盖玻片即可看到明、暗相间的条纹

(4)用激光演示仪加牛顿圈配件可以在屏上得到牛顿环

教学设计示例

(-)引入新课

通过机械波的干涉和衍射现象产生的条件和现象引入和衍射

(二)教学过程(需要重点强调的主要知识点)

1、实现新旧知识迁移是掌握双缝干涉的关键

干涉和衍射是波的特有现象,确定某种物理过程是不是波动,就看它有没有干涉现象和衍射现象产生,只有观察到现象和衍射现象,才能确认光具有波动性在学习双缝干涉前,应回顾下列有关机械波的知识:

A、两列波彼此相遇后,仍像相遇以前一样,各自保持原有的波形,继续向前传播;

B、在两列波重叠的区域里,任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移矢量和;

C、频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔,这种现象叫波的干涉;

D、要得到稳定的干涉图样,两个波源必须是相干波源

2、掌握了上述波的共同性后,再分析光的特殊性.

由于物质发光的特殊性,任何两个独立的光源发出的光相叠加均不能产生干涉现象怎样才能得到相干光源呢?双缝干涉就是成功的一例.在双缝干涉实验中,光从单缝射到双缝上,形成了两个振动情况总是相同的相干光源,它们在光屏上叠加就出现干涉图样.

上述思维过程,不仅能顺利地掌握双缝干涉,同时为研究薄膜干涉打好了基础

(1)双缝干涉

两个独立的光源发出的光不是相干光,双缝干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光,在光屏上相通形成稳定的干涉条纹.

在双缝干涉实验中,光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时,该点出现亮条纹;光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时,该点出现暗条纹.

A、对干涉图样的研究可知:相邻两条明条纹(暗条纹)中心距离 与屏到双缝的距离L成正比;与双缝间距离d成反比;与照射光的波长成正比.

B、在实验装置不变的情况下化、d不变),由于红光的波长大于紫光的波长,所以红光产生的干涉条纹间距较大,紫光产生的干涉条纹间距较小;初步了解通过双缝干涉测波长的原理.

C、用白光进行干涉实验,各种单色光在光屏中央均为明纹,中央亮纹是各色光复合而成,所以是白色的.各色光由于波长不同,在光屏上产生的其它各级亮纹的位置均不相同,所以其它各级亮纹是彩色的.

(2)薄膜干涉

让一束光经薄膜的两个表面反射后,形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉.

A、在薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定,所以薄膜干涉中同一明条纹(暗条纹)应出现在膜的厚度相等的地方.由于光波波长极短,所以微薄膜干涉时,介质膜应足够薄,才能观察到干涉条纹.

B、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹,阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉.

C、薄膜于涉在技术上可以检查镜面和精密部件表面形状;精密光学过镜上的增透膜(当增透膜的厚度是入射光在膜中波长的1/4时,透镜上透光损失的能量最小,增强了透镜的透光能力.)

3、光的衍射

光离开直线路径绕到障碍物几何阴影里去的现象叫光的衍射.只有当小孔、单缝或小屏的尺寸小于波长或和波长差不多时,才能观察到明显的衍射现象.

A、白光通过小孔或单缝时,屏上出现的衍射图样中央是白色亮纹,它各级亮纹是彩色的;用单色光进行单缝衍射时,屏上出现明暗相间的衍射条纹.

B、光的衍射现象中出现明暗相间的条纹,实际上是干涉的结果,说明和衍射现象有密切关系.

C、干涉和衍射是波的基本特性,和衍射现象征明了光是一种波.干涉和衍射现象产生的机理不同,产生的图样也有区别.干涉图样的中央亮纹和其它各级亮纹的宽度基本相等,而衍射图样各级亮纹的宽度各不相同,中央亮纹的宽度差不多是其它各级亮纹宽度的两倍.

D、白光干涉、衍射现象中出现的彩色条纹与白光色散的彩色条纹产生的机理不同,前者由光的叠加产生的,后者由光的折射产生的.

探究活动

1、查阅资料:有关的内容

2、实验:观察薄膜干涉和牛顿环

3、了解等厚干涉和等倾干涉.

篇12:光的干涉是什么

光是一种电磁波,所以光的干涉就是波动特有的特征,最先观察到这一现象的是英国物理学家托马斯·杨,在18的双缝实验中成功发现了,几道光波在空间中互相叠加时,会导致某些区域始终增强,某些区域始终减弱,就会出现强弱相间的分布规律。托马斯·杨还据此解释了薄膜干涉现象,也就是为什么薄膜会呈现彩色的原因。

而光的干涉现象,并不是任何光线都可以随意发生的,只有几道频率相同,振动方向一致,并且相位差恒定的光线才会出现光的干涉现象。物理学中还有一种叫做光的衍射现象,这一现象也是出现明暗相间的花纹,但是和光的干涉的等间距条纹不同的是,光的衍射会出现不等距条纹,这也是光的衍射和干涉在光谱上的区别。

光的干涉的分类

1.双光波干涉:这是指两道光波所产生的干涉现象,双缝实验就属于这一类型,双光波干涉最大的特征就是不会呈现多光波干涉的细锐条纹,而是会做出正弦式变化。

2.多光波干涉:即两个以上光波所出现的干涉现象,陆末-格克尔片干涉实验就属于此类,多光波干涉最大的特征就是光强面所产生的条纹十分细锐。

3.偏振光的干涉:光的'振动面只固定于某一个方向的光就被称为偏振光,而两道偏振光相互干涉所产生的明暗条纹现象,就是偏振光的干涉。

光的干涉在生活中的应用

光的干涉经常被用在检测加工工件实际与设计之间所产生的微小偏差,也就是检测平面是否平整,其中最具代表性的就是迈克尔逊干涉仪,比如要加工一个高精度的平面玻璃板,利用样板和待测件的表面接触,在之间形成一个空气薄膜,之后利用光的干涉,看到薄膜上是否会出现条纹弯曲的现象,通过条纹的变化就能看出待测表面是否偏离平面。

还有一种叫做干涉滤光镜的光学薄膜,在彩色电视机中就是利用干涉滤光镜分离出了不同的颜色,也经常被用于导弹制导系统和卫星传感器中,干涉滤光镜其实就是在一块平面玻璃的底部涂上半透明金属漆,在接着涂上氟化镁,在涂一层半透明金属。

篇13:光的干涉物理教案

光的干涉物理教案

教学目标

(一)知识目标

1、知道光的干涉现象,了解相干条件,知道光的双缝干涉现象是如何产生的以及产生明暗条纹间距与波长的关系;

2、知道薄膜干涉是如何产生的,了解薄膜干涉的现象及技术上的应用。

(二)能力目标

通过观察实验现象,与以前学过的机械波的干涉进行类比,培养学生的自主学习的能力以及对问题的分析、推理能力。

教学建议

光的干涉是本章的重点之一.讲解前先引导学生回忆机械波的有关内容.

在光的干涉的教学中,一个值得注意的问题是相干条件的讲述(有关内容可以参见扩展资料).相对于机械波--比较容易的获得连续振动的波源、满足相干波的条件,两个独立光源发出的光,即使是频率相同的单色光(实际上严格的单色光并不存在),也不能保持恒定的相差.考虑到学生的知识基础和接受水平,讲解中可以不提出相干光的概念,只强调利用单孔双缝使得一束光成了两个振动情况总是相同的波源,这同机械波中提到的振源的振动步调相同的要求是一致的.

做好演示实验.让学生通过观察白光的双缝干涉和单色光的双缝干涉加深知识的理解.

双缝干涉的教学虽不要求定量讨论,但是在讲条纹间距与波长的关系时,要让学生知道公式中每一项的意义,配合彩图让学生将白光、单色光的干涉图样的特点记住.并要知道不同色光具有不同的频率,光的频率只由光源决定而与介质无关.在狭缝间的距离和狭缝与屏间的距离不变的条件下,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.

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、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.

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,可不再补充.

关于演示实验的教学建议

(1)演示实验可以用激光光学演示仪、实验时使激光束的行进方向正对学生的观察方向,用毛玻璃屏接收干涉条纹.让光屏到双缝的距离保持一定(L不变),让光束通过不同间距(d)的双缝,可观察到屏上的条纹间距不同,d大的条纹间距窄,保持d不变,使双缝到屏的距离增大,则条纹间距变宽.

(2)学生实验用双缝干涉仪测光的波长.实验时可以用灯丝为线状的灯泡作光源,在双缝前加一滤光片(红、绿均可),让双缝对准光源且双缝平行于灯丝,这样通过双缝的为单色光.然后调节双缝的卡脚,即可在筒内带有刻波的光屏上得到单色光的干涉条纹,再从观察到的条纹中选若干条清晰的条纹,从屏上的刻度读出他们的间距之和,求出相邻两条纹的间距: ,

可以求出

d在双缝上已标出,L从仪器上可得到, 为测量到的值,即可求出 ,本实验除了测波长,还可以让学生用其观察白光的干涉条纹(不加滤光片,直接观察灯丝发出的光),在屏上可看到彩色条纹

(3)薄膜干涉可采用随堂实验.用生物实验用的盖玻片、酒精灯、食盐.将少许食盐撒在酒精灯的灯芯上点燃,然后将盖玻片置于火焰后方,用眼睛从前面着盖玻片即可看到明、暗相间的条纹

(4)用激光演示仪加牛顿圈配件可以在屏上得到牛顿环

教学设计示例

(-)引入新课

通过机械波的干涉和衍射现象产生的条件和现象引入光的干涉和衍射

(二)教学过程(需要重点强调的主要知识点)

1、实现新旧知识迁移是掌握双缝干涉的关键

干涉和衍射是波的特有现象,确定某种物理过程是不是波动,就看它有没有干涉现象和衍射现象产生,只有观察到光的干涉现象和衍射现象,才能确认光具有波动性在学习双缝干涉前,应回顾下列有关机械波的知识:

A、两列波彼此相遇后,仍像相遇以前一样,各自保持原有的波形,继续向前传播;

B、在两列波重叠的区域里,任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移矢量和;

C、频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔,这种现象叫波的干涉;

D、要得到稳定的干涉图样,两个波源必须是相干波源

2、掌握了上述波的共同性后,再分析光的特殊性.

由于物质发光的特殊性,任何两个独立的光源发出的光相叠加均不能产生干涉现象怎样才能得到相干光源呢?双缝干涉就是成功的一例.在双缝干涉实验中,光从单缝射到双缝上,形成了两个振动情况总是相同的相干光源,它们在光屏上叠加就出现干涉图样.

上述思维过程,不仅能顺利地掌握双缝干涉,同时为研究薄膜干涉打好了基础

(1)双缝干涉

两个独立的光源发出的光不是相干光,双缝干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光,在光屏上相通形成稳定的干涉条纹.

在双缝干涉实验中,光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时,该点出现亮条纹;光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时,该点出现暗条纹.

A、对干涉图样的研究可知:相邻两条明条纹(暗条纹)中心距离 与屏到双缝的距离L成正比;与双缝间距离d成反比;与照射光的波长成正比.

B、在实验装置不变的情况下化、d不变),由于红光的波长大于紫光的波长,所以红光产生的干涉条纹间距较大,紫光产生的干涉条纹间距较小;初步了解通过双缝干涉测波长的原理.

C、用白光进行干涉实验,各种单色光在光屏中央均为明纹,中央亮纹是各色光复合而成,所以是白色的.各色光由于波长不同,在光屏上产生的其它各级亮纹的位置均不相同,所以其它各级亮纹是彩色的.

(2)薄膜干涉

让一束光经薄膜的两个表面反射后,形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉.

A、在薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定,所以薄膜干涉中同一明条纹(暗条纹)应出现在膜的厚度相等的地方.由于光波波长极短,所以微薄膜干涉时,介质膜应足够薄,才能观察到干涉条纹.

B、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹,阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉.

C、薄膜于涉在技术上可以检查镜面和精密部件表面形状;精密光学过镜上的增透膜(当增透膜的厚度是入射光在膜中波长的1/4时,透镜上透光损失的能量最小,增强了透镜的透光能力.)

3、光的衍射

光离开直线路径绕到障碍物几何阴影里去的现象叫光的衍射.只有当小孔、单缝或小屏的尺寸小于波长或和波长差不多时,才能观察到明显的衍射现象.

A、白光通过小孔或单缝时,屏上出现的衍射图样中央是白色亮纹,它各级亮纹是彩色的;用单色光进行单缝衍射时,屏上出现明暗相间的衍射条纹.

B、光的衍射现象中出现明暗相间的条纹,实际上是干涉的结果,说明光的干涉和衍射现象有密切关系.

C、干涉和衍射是波的基本特性,光的干涉和衍射现象征明了光是一种波.干涉和衍射现象产生的机理不同,产生的图样也有区别.干涉图样的中央亮纹和其它各级亮纹的宽度基本相等,而衍射图样各级亮纹的宽度各不相同,中央亮纹的宽度差不多是其它各级亮纹宽度的两倍.

D、白光干涉、衍射现象中出现的彩色条纹与白光色散的彩色条纹产生的机理不同,前者由光的叠加产生的,后者由光的折射产生的.

探究活动

1、查阅资料:有关光的干涉的内容

2、实验:观察薄膜干涉和牛顿环

3、了解等厚干涉和等倾干涉.

篇14:高中物理光的衍射教案

光的衍射教学设计

在中学物理教学中,将所学知识应用到实际生活中去,有利于帮助学生加深对物理知识的理解,有利于培养学生解决实际问题的能力,有利于提高学生进一步学习物理知识的兴趣。笔者在“光的衍射”一节教学中进行了尝试,收到了良好的教学效果。

一、教学设计

现行人教版高中《物理》教材中,对“光的衍射”一节的处理是基于单缝衍射和圆孔衍射两个实验,而且以此说明光发生明显衍射的条件和现象。在教学过程中,通过在教材中两个实验的基础上进行延伸、拓展,引导学生对比分析发现:光通过不同形状的障碍物发生衍射时,其衍射图样不一样。再进一步演示和观察光通过正三角形孔、正方形孔、正多边形孔的衍射现象加以验证,并介绍光的衍射在现代技术上的应用,如X射线通过晶体发生晶格衍射。反过来,用对应的衍射图样来推测晶体的微观结构。让学生分析为什么光学显微镜放大倍数受到限制,以及对光在介质中沿直线传播规律进一步再认识,使学生对光的衍射现象的认识得到升华。

二、实验器材及操作

光源选用激光笔,缝和孔的具体制作过程简述如下:

用刀片、缝衣针等工具在不透光的塑料卡片(如电话卡)上,分别刻制出不同宽度的缝和不同大小、不同形状的孔。如图1所示卡片上制作宽度约为2 mm的缝a和宽度约为0.5 mm的缝b;如图2所示卡片上制作直径约为2 mm的圆孔c和直径约为1 mm的圆孔d;如图3所示卡片上制作线度都约为1 mm的正三角形孔e、正方形体正多边形孔g。

演示时,把有孔或缝的卡片固定在支架上作为挡板,在相距1 m左右的位置,把激光笔光源照射到缝或孔上,在光屏(可以把白色墙壁作为光屏)上可看到相应的衍射现象,实验装置如图4所示。

三、教学过程

1.提出问题

师问:衍射是波所特有的现象,既然光也是一种波,为什么在日常生活中没有观察到光的衍射现象?

学生讨论。

2.分析问题

师问:衍射是波绕过障碍物传播的现象。波要发生明显的衍射现象(也即人们肉眼能直接观察到波的衍射现象)必须满足什么条件?

生答:波要发生明显衍射,必须满足一定的条件:只有障碍物或缝的尺寸跟波长差不多,或者比光的波长更小时,才能观察到明显的衍射现象。

师问:怎样才能观察到光的衍射现象呢?

生答:光的波长很短,而可见光的波长实际上只有十分之几微米,一般物体的尺寸都比它大得多,因此,很难看到光的衍射现象。但是若障碍物或缝的尺寸很小,与光波波长差不多时,就应该观察到明显的衍射现象。

3.实验验证

实验一:如图4所示装置,把激光笔发出的激光分别照在单缝b、d上,观察屏上的图样。

现象及分析:当激光照在宽缝a上时,光沿着直线方向通过缝,在屏上产生一条跟缝的宽度相当的亮线;当激光照在窄缝b上时,光通过缝后就明显地偏离了直线传播方向照到了屏上相当宽的地方,并且出现了明暗相间的条纹,如图5所示,这就是光的衍射现象。

实验二:在上述实验中,把挡板换成图2所示卡片,把激光笔发出的激光分别照在圆孔c、d上,观察屏上的图样。

现象和分析:当激光照在直径较大的孔C上时,在屏上得到一个圆形亮斑,圆的大小跟按光沿直线传播规律作图得到的一样。当激光照在直径较小的孔d上时,屏上得到一些明暗相间的圆环,这些圆环达到的范围远远超过了光沿直线传播所对应照明的区域,如图6所示。

小结:上述两个实验说明:当缝或孔较大(比光波波长大得多)时,衍射现象不明显(肉眼很难直接观察到);当缝或孔很小(与光波波长接近或比光波波长更小)时,衍射现象十分明显。

4.知识延伸

师问:同学们,试比较上面单缝衍射和圆孔衍射图样,有那些相同点,又有哪些不同点?

生答:相同点都是明暗相间的条纹。不同点是圆孔衍射条纹为圆环形状,而单缝衍射条纹是直线形状。

师问:通过比较,说明衍射图样的形状与什么有关?

篇15:高中物理光的偏振教案

一、新课引入

实验演示:教师将一块偏振片在笔记本电脑前转动,请学生观察屏幕的变化情况。

电脑屏幕随着偏振片的转动,发生明显的明暗的变化。如图1所示。学生观察到这一奇妙的现象时,都不由地发出惊叹声,不禁问道:为什么会发生这种现象呢?学生的学习兴趣和积极性被充分调动起来。

图1

教师告诉学生手中的这片圆形薄片叫偏振片,这种现象称为偏振现象。为什么会出现这样的现象呢,这是本堂课要解决的重要内容之一,希望大家在观察接下来的实验现象和现象分析后都能知道其中的原因。

二、实验过程、现象解释

波有横波和纵波之分,光是横波还是纵波,是否所有的波都有偏振现象,日常生活中有哪些常见的偏振现象,对我们的生活有些什么样的影响,我们一起来学习和探讨。

为了更好的理解和解释光的偏振现象,我们从直观、具体的机械波的分析入手。

(一)机械波的偏振实验演示

实验1:取一软绳和中间有一“狭缝”的硬纸板,使软绳从“狭缝”中穿过,请两位同学分别控制绳的两端,其中一端固定不动,另一端的同学上下抖动,形成一列绳波。调节狭缝的方向,第一次与绳波的振动方向相同,第二次与绳波的振动方向垂直,观察绳波经过狭缝后的现象。

现象:绳波的振动方向与狭缝的方向平行时,传播情况正常;振动方向与狭缝方向垂直时,绳波经过狭缝后消失。现象如图2所示。

图2

实验2:用一弹簧经过“狭缝”,轻拨弹簧,形成一列弹簧波。旋转狭缝方向,观察弹簧波的情况。

现象:无论“狭缝”如何,弹簧波均正常传播,如图3所示。

图3

结论:横波的振动方向与狭缝方向垂直时,波的传递受到影响,这种现象就是偏振现象,偏振是横波特有的现象。

光波是横波还是纵波,也可用类似的方法检验。

实验3:利用偏振片检验自然光是横波还是纵波。

偏振片介绍:偏振片由特定的材料制成,每个偏振片都有一个特定的方向,只有沿着这个方向振动的光波才能通过偏振片,这个方向叫做“透振方向”。偏振片对光波的作用就象“狭缝”对机械波的作用一样。

偏振光介绍:只沿着某个特定方向振动的光。

自然光介绍:太阳、电灯等普通光源发出的光,包含着垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。如图4所示。

图4

重复实验1的演示实验,再次观察实验现象。

电脑屏幕本质上是一片偏振片,圆形薄片是另一片偏振片,当光束通过第一片偏振片P(起偏器)之后(如图5所示),旋转第二块偏振片Q(检偏器),可以看见光斑亮度周期性变化。当两个偏振片平行时,透光最强。当两个偏振片垂直时,透光最弱。如图5所示。

图5

通过分析,请学生尝试类比机械波的偏振来解释上面的实验现象。

当激光通过第一片偏振片P后,相当于被“狭缝”卡了一下,只有振动方向跟“狭缝”方向平行的光才能通过,激光通过偏振片P(起偏器)后虽然变成了偏振光,但由于沿各个方向的振动情况相同,无论偏振片透振方向如何,都会有相同强度的光透射过来,再通过第二块偏振片Q(检偏器)时就不同了。无论旋转哪块偏振片,当两块偏振片透振方向相同时,透射光最强,当两偏振片透振方向垂直时,透射光完全消失,最弱。

篇16:高中物理光的偏振教案

【学习目标】

1.通过实验,认识振动中的偏振现象,知道只有横波有偏振现象。

2.了解偏振光和自然光的区别,从光的偏振现象知道光是横波。

3.了解日常见到的光多数是偏振光,了解偏振光在生产生活中的一些应用。

【学习重点】

光的偏振实验的观察和分析。

【知识要点】

1.偏振现象

我们这里用的太阳光源包含了垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且各个方向振动的光波强度都相同,这种光叫自然光。通过起偏器后,这种光就只能沿着一个特定方向振动,这种光叫做偏振光。横波只沿着某一个特定方向振动,称为波的偏振。只有横波才有偏振现象。h3Rx6SXKPE

2.偏振片

3.偏振现象的应用

<1)偏振滤光片

<2)车灯玻璃和挡风玻璃

<3)偏光眼镜<观看立体电影)

<4)拍摄水面景物

<5)液晶显示

【典型例题】

例题1.两个偏振片紧靠在一起,将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过。如果将其中的一片旋转180°,在旋转过程中,将会产生下述的哪一种现象h3Rx6SXKPE

A.透过偏振片的光强先增强,然后又减弱到零

B.透过的光强先增强,然后减弱到非零的最小值

C.透过的光强在整个过程中都增强

D.透过的光强先增强,再减弱,然后又增强

解读:起偏器和检偏器的偏振方向垂直时,没有光通过;二者的偏振方向平行时,光强度达到最大.当其中一个偏振片转动180°的过程中,两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直,所以通过的光强先增强,又减小到零.h3Rx6SXKPE

答案:A

例题2.夜间行车时,对面来车的车灯的强光刺眼会使司机看不清路况,因此两车交会前要交替灭灯,同时减速,这样很不方便。科学家设想,把每辆车前大灯罩玻璃换成偏振片,把车前挡风玻璃也设计一块偏振片,偏振片的透振方向一致,且都与水平面成45°角,如图所示,当夜晚行车时,就能避免对方灯光刺眼,且司机对自己车灯发出的光感觉和不加偏振片相同。试述其原理。h3Rx6SXKPE

EMBED CorelDraw.Graphic.8

答案:相向运动的车偏振片透振方向互相垂直,彼此的挡风玻璃上的偏振片使对方车灯的偏振光不能通过,但能通过自己车灯的偏振光。h3Rx6SXKPE

【达标训练】

1.波可以分为纵波横波,在纵波中,各质点的振动方向与波的传播方向______________;在横波中,各质点的振动方向与波的传播方向___________。h3Rx6SXKPE

2.有些光,包含着在垂直光的传播方向上沿___________方向振动的光,这些方向上的光的强度都___________,这样的光叫___________光。当这种光垂直透过某一线状狭缝后,光的振动方向只沿___________方向,这样的光叫___________光。h3Rx6SXKPE

3.下列哪些波能发生偏振现象 ( >

A.声波 B.绳波

C.横波 D.纵波

4.关于自然光和偏振光,下列说法正确的是 ( >

A.自然光就是白光

B.偏振光就是单色光

篇17:高中物理光的衍射教案

教学目标:

(一)知识与技能

1、通过实验观察,让学生认识光的衍射现象,知道发生明显的光的衍射现象的条件,从而对光的波动性有进一步的认识。

2、通过学习知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似规律。

(二)过程与方法

1、通过讨论和对单缝衍射装置的观察,理解衍射条件的设计思想。

2、在认真观察课堂演示实验和课外自己动手观察衍射现象的基础上,培养学生比较推理能力和抽象思维能力。

(三)情感态度与价值观

通过“泊松亮斑”等科学小故事的学习,培养学生坚定的自信心、踏实勤奋的工作态度和科学研究精神。

教学重点:

单缝衍射实验和圆孔衍射实验的观察以及产生明显衍射现象的条件。

教学难点:

衍射条纹成因的初步说明。

教学方法:

1、通过机械波衍射现象类比推理,提出光的衍射实验观察设想。

2、通过观察分析实验,归纳出产生明显衍射现象的条件以及衍射是光的波动性的表现。

3、通过对比认识衍射条纹的特点及变化,加深对衍射图象的了解。

教学用具:

频率可调的振源、发波水槽及相应配件、水波衍射图样示意挂图、光的干涉衍射演示仪、激光干涉衍射演示仪(及相关的配件)、单丝白炽灯、红灯、蓝色灯,自制的单缝衍射片、光波圆孔衍射管、游标卡尺、激光发生器、小圆屏。

教学过程:

(一)引入新课

光的干涉现象反映了光的波动性,而波动性的另一特征是波的衍射现象,光是否具有衍射现象呢?

提出问题:什么是波的衍射现象?

演示水波的衍射现象,让学生回答并描述衍射现象的特征,唤起学生对机械波衍射的回忆,然后再举声波的衍射例子。指出一切波都能发生衍射,通过衍射把能量传到阴影区域,能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多。

水波、声波都会发生衍射现象,那么光是否也会产生衍射现象?若会产生,那么衍射图样可能是什么样呢?

(二)新课教学

1、单缝衍射实验

(1)教师用光的干涉、衍射仪做单色光的单缝衍射,或用激光源来做单缝衍射实验。实验过程中展示缝较宽时:光沿着直线传播,阴影区和亮区边界清晰;减小缝宽,在缝较狭时:阴影区和亮区的边界变得模糊;继续减小缝宽光明显地偏离直线传播进入几何阴影区,屏幕上出现明暗相间的衍射条纹。

(2)分析:展示衍射现象实验示意图,当光传播到狭缝时,可把狭缝S看成许许多多个点光源,这些点光源发出的光在空间传播相遇叠加决定了屏幕上各点位置的明暗情况.

(3)特征:(单色光的衍射图样)

①中央亮纹宽而亮.

②两侧条纹具有对称性,亮纹较窄、较暗.

篇18:高中物理光的偏振教案

教学目标:

(一)知识与技能

1、通过实验,认识振动中的偏振现象,知道只有横波有偏振现象。

2、了解偏振光和自然光的区别,从光的偏振现象知道光是横波。

3、了解日常见到的光多数是偏振光,了解偏振光在生产生活中的一些应用。

(二)过程与方法

1、通过机械波的偏振实验和光的偏振实验掌握类比研究物理问题的方法。

2、通过对光的偏振应用的学习,提高应用知识解决实际问题的能力。

(三)情感、态度与价值观

通过课外活动观察光的偏振现象培养学生联系实际学习物理的观念和习惯。

教学重点:

光的偏振实验的观察和分析。

教学难点:

光振动与自然光和偏振光的联系。

教学方法:

通过实验现象使学生认清机械波中横波的偏振现象,再通过机械波与光波的类比,实现轻松过渡,形成概念明确规律,并在应用中深化知识的理解。

教学用具:

柔软的长绳一根,带有狭缝的木板两块,细软的弹簧一根,电气石晶体薄片或人造偏振片两片,投影仪。

教学过程:

(一)引入新课

(复习横波和纵波的概念)

教师:请同学们回忆一下机械波一节内容,举例说说什么是横波?什么是纵波?

学生:振动方向和传播方向垂直的波叫横波,抖动水平软绳时产生的波就是横波。振动方向和传播方向在一条直线上的波叫纵波,像水平悬挂的弹簧一端振动时形成的沿弹簧传播的波。

教师:通过前几节课的学习,我们知道光具有波动性,那么光波究竟是横波还是纵波呢?

这节课我们要学习的偏振现象,可以说明光是横波。

(二)新课教学

1、偏振现象

演示实验一:

介绍课本图13.6-1装置,教师演示,引导学生仔细观察波传到狭缝时的情况,看波能否通过狭缝传到木板的另一侧。

现象:对绳上形成的横波,当狭缝与振动方向一致时,波不受阻碍,能通过狭缝,而当狭缝与振动方向垂直时,波被狭缝挡住,不能通过狭缝传到木板另一端,对弹簧上形成的纵波,无论狭缝怎样放置,弹簧上疏密相间的波均能顺利通过狭缝传播到木板另一侧。

教师补充:在绳上横波传播过程中,当狭缝既不与振动方向平行也不与振动方向垂直时,有部分振动能通过狭缝。横波的这种现象称为偏振现象,大家看到,纵波不会发生偏振现象,根据是否能发生偏振,我们可以判断一个机械波是横波还是纵波。虽然这种方法对判断机械波并非必要,但我们可以借助这种方法来判断光波是横波还是纵波。

演示实验二:

(教师介绍装置,强调起偏器P和检偏器Q的作用,演示同时引导学生认真观察随着检偏器Q的转动屏上光照强度的变化)

教师:请大家看这个薄片,它在我们这个演示实验中的作用与前面的带有狭缝的木板类似,它上面有一个特殊的方向称透振方向,只有振动方向与透振方向平行的光波才能透过偏振片,下面请大家认真观察。

篇19:高中物理光的衍射教案

一、教材分析

《光的颜色 色散》是人教版高中物理选修3-4第13章第五节的教学内容,主要认识光的衍射以及衍射光栅的原理。

二、教学目标

1、知识目标

(1)通过实验观察,让学生认识光的衍射现象,知道发生明显的光的衍射现象的条件,从而对光的波动性有进一步的认识.

(2)通常学习知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似规律.

2、能力目标

(1)通过讨论和对单缝衍射装置的观察,理解衍射条件的设计思想.

(2)在认真观察课堂演示实验和课外自己动手观察衍射现象的基础上,培养学生比较推理能力和抽象思维能力.

3、情感、态度和价值观目标:

通过“泊松亮斑”等科学小故事的学习,培养学生坚定的自信心、踏实勤奋的工作态度和科学研究品德.

三、教学重点难点

1、教学重点

单缝衍射实验和圆孔衍射实验的观察以及产生明显衍射现象的条件.

2、教学难点

衍射条纹成因的初步说明.

四、学情分析(根据个人情况写)

五、教学方法

1.通过机械波衍射现象类比推理,提出光的衍射实验观察设想.

2.通过观察分析实验,归纳出产生明显衍射现象的条件以及衍射是光的波动性的表现.

3.通过对比认识衍射条纹的特点及变化,加深对衍射图象的了解.

六、教学用具

JGQ型氦氖激光器25台,衍射单缝(可调缝宽度),光屏、光栅衍射小圆孔板,两支铅笔(学生自备),日光灯(教室内一般都有),直径5 mm的自行车轴承用小钢珠,被磁化的钢针(吸小钢珠用),投影仪(本节课在光学实验室进行).

七、课时安排:1课时

八、教学过程

(一)预习检查、总结疑惑

复习水波的衍射

[投影水波衍射图片(试验修订本第二册P14图10—26,10—27)]

[师]请大家看这几幅图片,回忆一下相关内容,回答下面两个问题:

1.什么是波的衍射?

2.图10—27中哪一幅衍射现象最明显?说明原因.

[生1](议论后,一人发言)波能绕过障碍物的现象叫波的衍射.图10—27中丙图衍射最明显,因为这里的孔宽度最小.

[师]前一个问题回答得很好,后一个问题有没有同学还有其他看法?

[生2]我认为丙图中孔的尺寸虽然是最小,但不一定就是发生明显衍射现象的原因,我们应该用它跟波长比.

[师]很好,大家一起来说说发生明显衍射现象的条件是什么?

[生总结]障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多.

(二)情景导入、展示目标

光的衍射实验

[师]通过上一节课光的干涉的学习,我们知道光是具有波动性的,光既然是一种波,那么在传播过程中也应该具有衍射的现象,大家有没有见过光的衍射现象呢?能举出例子吗?

(学生讨论后,一致认为,光波也应有衍射本领,但无法举出例子)

[师]根据我们刚才复习的明显衍射现象的条件,大家说说看,为什么平时我们不易观察到光的衍射?

[生]可能是因为光波波长很短,而平常我们遇到的障碍物或孔的尺寸比较大,所以不易观察到光的衍射现象.

[师]很有道理,大家来想想办法解决这一问题.

(三)合作探究、精讲点拨

(学生讨论,设计出多种实验观察方案,绝大部分着眼于发生明显衍射现象的条件,教师加以肯定鼓励)

[实验观察]

安排学生根据上面的设想,自制单缝和小孔.

1.用单缝观察日光灯光源.

2.用小孔观察单色点光源.

[师]请大家认真观察,然后告诉我你看到的现象.

(学生回答基本上有两类现象,一是观察到了单一的一条亮线或一个圆形亮点,二是观察到比较模糊的明暗相间的线状或环状条纹)

[师]大家做得很认真,有几位同学已成功地观察到了光的衍射现象,现在我们再用更好的装置来一起观察一下光的衍射现象.

[教师演示]

在不透明的屏上装有一个宽度可以调节的单缝,用氦氖激光器照射单缝,在缝后适当距离处放一光屏,如右图20—19所示.

EMBED MSPhotoEd.3

调节单缝宽度演示,得出下列结果.

缝宽 较宽 较窄 很窄 极窄 关闭 屏上现象 一条较宽亮线 一条较窄亮线 亮线变宽、变暗并出现明暗相间条纹 明暗条纹清晰、细小 条纹消失 [师]请大家将我们的实验结果与课本图20—8的几幅照片比较,总结一下光要发生明显的衍射应满足什么条件.

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