高三物理第三册光的干涉.doc

用心爱心专心光的干涉一、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）杨氏实验．①介绍英国物理学家托马斯·杨．如何认识光如何获得相干光源——展示杨氏实验挂图鼓励学生在认识事物或遇到问题时学习杨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：波谷行进的位置；然后再演示两列波S1、S2独立传播每隔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……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＇2a4、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发出光波到达线上某点的光程差