2019-2020年高中物理 13.3 光的干涉教案 新人教版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 13.3 光的干涉教案 新人教版選修3-4 1、 教材分析 本節(jié)是對干涉現(xiàn)象的初步認識，但是為下節(jié)雙縫干涉實驗做了重要的理論鋪墊。 2、 教學目標 1、知識目標 .通過實驗觀察認識光的干涉現(xiàn)象，知道從光的干涉現(xiàn)象說明光是一種波. .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. 掌握明條紋（或暗條紋）間距的計算公式及推導(dǎo)過程. .知道不同色光的頻率不同，掌握波長、波速、頻率的關(guān)系. .通過實驗初步認識薄膜干涉現(xiàn)象，了解其應(yīng)用. 2、能力目標 .通過了解楊氏把一個點光源發(fā)出的一束光分成兩束，理解相干光源的設(shè)計思想. .通過根據(jù)波動理論分析單色光雙縫干涉，培養(yǎng)學生比較推理，探究知識的能力. .在認真觀察實驗事實的基礎(chǔ)上，加強抽象思維能力的培養(yǎng). 3、德育目標 通過對光的本性的初步認識，建立辯證唯物主義的世界觀. 3、 教學重點難點 教學重點：干涉圖象的形成實驗及分析 教學難點：1.亮紋（或暗紋）位置的確定.2.亮紋（或暗紋）間距公式的推導(dǎo) 四、學情分析（根據(jù)個人情況寫） 五、教學方法 實驗觀察、理論分析、學案導(dǎo)學 6、 課前準備 楊氏實驗裝置 七、課時安排：1課時 八、教學過程 (一)預(yù)習檢查、總結(jié)疑惑 檢查落實了學生的預(yù)習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。 （二）情景導(dǎo)入、展示目標。 （三）合作探究、精講點撥。 （1）雙縫干涉實驗 ［動手實驗，觀察描述］ 介紹圖20—2楊氏實驗裝置 （出于時間和觀察效果考慮，不在課堂上做這一實驗） 介紹側(cè)重于單孔的作用，是獲得來自同一光源的一束光波，雙孔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”.因為兩孔相距0.08 mm左右，很近，且與單孔屏上的孔距離相等，所以單孔的光會同時到達這兩個孔，這兩個孔將同一列光一分為二，因而兩個小孔成了“兩個振動情況完全相同的新波源，它們在屏上疊加，就會出現(xiàn)明暗相間的條紋”. （2）干涉條紋的成因 ［比較推理，探究分析］ ［師］通過實驗，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)機械波的干涉理論來認真探究一下實驗中的明暗條紋是如何形成的呢？ 實驗并總結(jié)：Δr=2nn=0、1、2…時，出現(xiàn)明紋. Δr=(2n+1) ,n=0、1、2…時，出現(xiàn)暗紋. 圖20—10 ［師］綜合前面分析，我們可以畫出右面圖示的雙縫干涉結(jié)果. 同時介紹一下相干光源，強調(diào)干涉條件. ［師］看來大家掌握得不錯，下面我們可以討論一些更復(fù)雜的問題. （3）條紋間距與波長的關(guān)系［深入觀察 量化分析］ 指導(dǎo)學生分別用紅色、紫色濾色片遮住雙縫，觀察線狀白熾燈的干涉條紋（課本P101圖實—2），比較兩種色光干涉條紋寬度，與課本第1頁彩圖2對照，得出結(jié)論：紅光干涉條紋間距大于紫光干涉條紋間距.（注意其他條件相同，進行實驗） ［師］我們知道，不同色光的波長是不同的，那么干涉條紋間距的關(guān)系也就反映了不同色光的波長關(guān)系，干涉條紋間距和波長之間又有怎樣的關(guān)系呢？同學們發(fā)揮數(shù)學方面的聰明 才智，我們一起來尋找它們之間量的關(guān)系.（板書） ［投影圖20—11及下列說明］ 圖20—11 設(shè)兩縫S1、S2間距離為d,它們所在平面到屏面的距離為l，且ld,O是S1S2的中垂線與屏的交點，O到S1、S2距離相等. 推導(dǎo)：（教師板演，學生表達） 由圖可知S1P=r1 ［師］r1與x間關(guān)系如何？ ［生］r12=l2+(x-)2 ［師］r2呢？ ［生］r22=l2+(x+)2 ［師］路程差|r1-r2|呢？（大部分學生沉默，因為兩根式之差不能進行深入運算） ［師］我們可不可以試試平方差？ r22-r12=(r2-r1)(r2+r1)=2dx 由于ld,且lx,所以r1+r2≈2l，這樣就好辦了,r2-r1=Δr=x ［師］請大家別忘了我們的任務(wù)是尋找Δx與λ的關(guān)系.Δr與波長有聯(lián)系嗎？ ［生］有. ［師］好，當Δr=2nn=0、1、2…時，出現(xiàn)亮紋. 即x=2n時出現(xiàn)亮紋，或?qū)懗蓌= 第n條和第（n-1）條亮紋間距離Δx為多少呢？ ［生］Δx=xn-xn-1 =［n-(n-1)］ ［師］也就是Δx=λ 我們成功了！大家能用語言表述一下條紋間距與波長的關(guān)系嗎？ ［生］成正比. ［師］對，不過大家別忘了這里l、d要一定.暗紋間距大家說怎么算？ ［生］一樣. ［師］結(jié)果如何？ ［生］一樣. ［師］根據(jù)前面的實驗結(jié)果及推導(dǎo)大家能判斷紅光和紫光哪一個波長長嗎？ ［生］能.紅光. ［師］大家能猜一猜用白光干涉會出現(xiàn)什么現(xiàn)象嗎？ ［生］（默然） ［師］好，不清楚，我們不妨實驗一下. 引導(dǎo)學生觀察白光干涉（抽去濾色片，直接觀察） ［師］哪位同學能為大家歸納一下觀察到的現(xiàn)象. ［生］ （1）彩色條紋（師提示明暗相間） （2）中央為白條紋 （3）中央條紋兩側(cè)彩色條紋對稱排列 （4）每條彩紋中紅光總在外邊緣，紫光在內(nèi)緣. ［師］歸納得很全面，大家能解釋嗎？ （學生積極討論，氣氛熱烈，從討論中基本能掌握了原因） ［生］不同色光波長不同，條紋寬度不同，紅光條紋最寬；紫光條紋最窄，所以出現(xiàn)上面現(xiàn)象. ［師］解釋得好.大家還記得機械波波長、波速、頻率三者之間的關(guān)系嗎？ ［生］記得.v=λf. ［師］對，光波也有這樣的關(guān)系，不過各種色光在真空中的波速是相同的，我們用c表示，那么有： ［板書］c=λf ［師］請大家比較一下七種色光的頻率關(guān)系. ［生］紅光頻率最小，紫光頻率最大. ［師］對，大家看P27的表. （教師介紹波長，頻率范圍，強調(diào)單位，引導(dǎo)學生閱讀討論表右側(cè)的紅字） （四）薄膜干涉［拓展應(yīng)用提高能力］ ［師］大家通過前面的學習，現(xiàn)在我們來探究另一個問題，是不是只有兩個雙縫射出的相干光才能發(fā)生干涉呢？ ［生］不一定，關(guān)鍵要看路程差. ［師］好，我們再來看一個干涉的實驗：薄膜干涉［板書］ 教師演示：點燃酒精燈，在火焰中灑些氯化鈉，使火焰發(fā)生黃光.把圓環(huán)豎直地插入肥皂溶液中，慢慢向上提起形成薄膜，豎直放好，將大燒杯罩住圓環(huán)，減小蒸發(fā)，以延長演示時間，便于全體觀察.將酒精燈移到膜前，調(diào)整好位置，在酒精燈同側(cè)觀察到肥皂膜上呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋. ［師］怎樣解釋這一現(xiàn)象呢？請大家思考下面幾個問題： ［投影圖20—12及以下問題］ 圖20—12 ①肥皂膜有幾個面可以反射燈焰的光？ ②這些面反射回來的光有沒有路程差，如有，它們有什么特點？ ③這些反射光是不是相干光？ ［生1］膜前后兩表面均可反射光. ［生2］因為肥皂膜厚度不同，所以不同位置處的反射光路程差不同，有的地方可能是半波長的奇數(shù)倍，有的地方可能是半波長的偶數(shù)倍. ［生3］兩表面的反射光線來源于同一光線，振動情況一定相同，是相干光. ［師］三位同學回答得非常好，大家能弄清薄膜干涉的原因嗎？ ［生］能. ［師］好，請大家把自己的想法與課本P27最后一段的分析比較一下. （學生閱讀、理解.教師準備演示牛頓環(huán)實驗） ［師］大家分析得很好，我再加一個實驗，獎勵大家. （演示牛頓環(huán)實驗，直接投影在白色墻上，墻上出現(xiàn)了牛頓環(huán)反射光干涉形成的一組明暗相間的同心圓，將屏移到環(huán)的另一側(cè)，這里可將裝置調(diào)整，同樣可以觀察到與反射干涉條紋互補的一組同心明暗相間的圓環(huán)） ［師］感興趣的同學課后抽時間自己來實驗，深入研究它，同學們也能給我找點例子嗎？ （學生討論，思考） ［生］水面上的油膜好像也能反射光線，形成明暗相間的條紋. ［師］好，同學們課后去認真觀察一下，看來干涉現(xiàn)象在我們生活中是見過的，我們真是“視而不見”，“相逢未必曾相識”，生活中有許多現(xiàn)象，看似很普通尋常，卻常常蘊含著很深的科學道理，同學們要多觀察、多思考、多探究. ［師］課本P28給大家介紹了一個干涉現(xiàn)象在技術(shù)上的應(yīng)用實例，我們一起來看看. ［投影圖20—13引導(dǎo)學生分析］ 課堂鞏固訓(xùn)練：（見導(dǎo)學案） （四）反思總結(jié)，當堂檢測。 教師組織學生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進行當堂檢測。 設(shè)計意圖：引導(dǎo)學生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)并對所學內(nèi)容進行簡單的反饋糾正。（課堂實錄） （五）發(fā)導(dǎo)學案、布置預(yù)習。 九、板書設(shè)計 1.楊氏實驗裝置介紹： 2.干涉條紋的成因： 3.條紋間距與波長的關(guān)系： 4.薄膜干涉實驗： 十、教學反思（根據(jù)實際情況寫）