光的干涉·教案.doc

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．
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′2，a