魯科版選修34 光的干涉 第1課時(shí) 教案.docx

光的干涉【教學(xué)目標(biāo)】（一）知識(shí)與技能1通過實(shí)驗(yàn)觀察認(rèn)識(shí)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(huì)把一個(gè)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(jì)思想。2通過根據(jù)波動(dòng)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(shí)的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過對(duì)光的本性的初步認(rèn)識(shí)，建立辯證唯物主義的世界觀?！窘虒W(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?！窘虒W(xué)方法】復(fù)習(xí)提問，實(shí)驗(yàn)探究，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)【教學(xué)用具】jgq型氦氖激光器一臺(tái)，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(dòng)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(duì)這幅圖還有印象嗎？生：有，波的干涉示意圖。師：投影問題請(qǐng)大家回憶思考下面的問題：圖中，s1、s2是兩個(gè)振動(dòng)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(dòng)加強(qiáng)？哪些點(diǎn)振動(dòng)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(dòng)加強(qiáng)，d、e兩點(diǎn)振動(dòng)減弱，而對(duì)于b點(diǎn)則出現(xiàn)了爭(zhēng)議。一種認(rèn)為b點(diǎn)是振動(dòng)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(dòng)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(zhēng)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(qǐng)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(dòng)（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(dòng)情況總是完全相同。）師：光的波動(dòng)理論認(rèn)為，光具有波動(dòng)性。那么如果兩列振動(dòng)情況總是相同的光疊加，也應(yīng)該出現(xiàn)振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域，并且出現(xiàn)振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔的現(xiàn)象。那么這種干涉是一個(gè)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(gè)振動(dòng)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(shí)。大家看他們倆誰分析得對(duì)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(chǎng)來試試。（先打開一盞日光燈，再打開另一盞對(duì)稱位置的日光燈）師：請(qǐng)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(gè)看似相同的日光燈或白熾燈光源并不是“振動(dòng)情況總相同的光源”。投影圖師：1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯楊想出了一個(gè)巧妙的辦法，把一個(gè)點(diǎn)光源分成兩束，從而找到了“兩個(gè)振動(dòng)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(dòng)說提供了有力的證據(jù)，推動(dòng)了人們對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)。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(dòng)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?，F(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(dòng)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?cè)谄辽席B加，就會(huì)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(dòng)性?，F(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(dòng)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(dòng)加強(qiáng)（如圖）鑒于上述動(dòng)畫的表述角度和效果，教師在此基礎(chǔ)上再播放動(dòng)畫，如下圖所示振動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(zhǎng)的2倍。師：我們可以從圖上動(dòng)畫看一下，演示下圖在這里大家看到，屏上p1點(diǎn)的上方還可以找到2=|s1p2-s2p2|=2的p2點(diǎn)，3=|s1p3-s2p3|=3的p3點(diǎn)，n=|s1pn-s2pn|=n的pn點(diǎn)，它們對(duì)應(yīng)產(chǎn)生第2、3、4條明條紋，還有明條紋的地方嗎？生：在p點(diǎn)下方，與p1、p2等關(guān)于p0對(duì)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(shí)，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(dòng)畫我們先來看一下，動(dòng)畫顯示，在q1點(diǎn)振動(dòng)減弱。師：在q1點(diǎn)是波峰與波峰相遇還是波峰與波谷相遇？?jī)烧駝?dòng)步調(diào)如何？生：是波峰與波谷相遇，振動(dòng)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(duì)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(shí)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(gè)通式，歸納一下？生：當(dāng)=（2n+1） ，n=0、1、2時(shí)，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(shí)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(yè)上方的內(nèi)容，進(jìn)一步體會(huì)，楊氏實(shí)驗(yàn)中的雙縫的作用就是得到一對(duì)相干光源。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)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(gè)狹縫的路程差=2n，n=0、1、2時(shí)，出現(xiàn)明紋；當(dāng)=（2n+1） ，n=0、1、2時(shí)，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(duì)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(zhǎng)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(gè)振動(dòng)情況總是相同的相干光源c在光屏上距離兩個(gè)小孔的路程差等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋d在光屏上距離兩個(gè)小孔的路程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋答案：ab3對(duì)于光波和聲波，正確的說法是a它們都能在真空中傳播b它們都能產(chǎn)生反射和折射c它們都能產(chǎn)生干涉d聲波能產(chǎn)生干涉而光波不能答案：bc4兩個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)光源s1和s2都發(fā)出同頻率的紅色光，照亮一個(gè)原是白色的光屏，則光屏上呈現(xiàn)的情況是 （ ）a明暗相間的干涉條紋b一片紅光c仍是呈白色的 d黑色解析：兩個(gè)點(diǎn)光源發(fā)出的光雖然同頻率，但“振動(dòng)情況”并不總是完全相同，故不能產(chǎn)生干涉，屏上沒有干涉條紋，只有紅光。答案：b5在真空中，黃光波長(zhǎng)為610-7 m，紫光波長(zhǎng)為410-7 m?，F(xiàn)有一束頻率為51014 hz的單色光，它在n=1.5的玻璃中的波長(zhǎng)是多少？它在玻璃