2019-2020年高三物理 光的干涉教案 新人教版.doc

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2019-2020年高三物理 光的干涉教案 新人教版 一、教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能 （1）知道光的干涉現(xiàn)象，并從光的干涉現(xiàn)象說明光是一種波。 （2）能說明干涉條紋是如何形成的。 （3）知道干涉產(chǎn)生的條件，何處出現(xiàn)亮條紋，何處出現(xiàn)暗條紋。 （4）知道條紋寬度與波長的關(guān)系。 （5）知道薄膜干涉現(xiàn)象，并了解它的簡單應(yīng)用。 2、過程與方法 （1）讓學(xué)生建立光的干涉的物理模型，并通過對光的干涉現(xiàn)象的觀察和分析，培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析推理能力與科學(xué)探究能力。 （2）經(jīng)歷探究干涉條紋的寬度與哪些因素有關(guān)的過程。學(xué)習(xí)控制變量法，并通過大膽猜想，感受科學(xué)探究過程中部分環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生分析、論證、交流與合作等能力。 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀 （1）通過列舉生活中光的干涉現(xiàn)象的例子，使學(xué)生領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展學(xué)生對科學(xué)的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，體驗(yàn)探索自然規(guī)律的情趣。 （2）經(jīng)歷光的干涉探究性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生參與活動(dòng)的熱情和與他人合作的精神，培養(yǎng)學(xué)生將科學(xué)服務(wù)于人類的意識(shí)。 二、教學(xué)過程 Ⅰ.引入新課 師：我們在學(xué)習(xí)《機(jī)械波》這一章時(shí)，己了解到一切波都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象。 我們做過水波的干涉實(shí)驗(yàn)。（視頻回放：水波的干涉實(shí)驗(yàn)） 師生共同總結(jié)：①師問：波的干涉是怎樣定義的？ 生答：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。 ②師問：產(chǎn)生干涉的兩列波頻率為什么必須相同？ 生答：若兩列波的頻率不同，則相互疊加時(shí)各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振幅是隨時(shí)間而變化的，不能產(chǎn)生穩(wěn)定的疊加現(xiàn)象不能形成干涉圖樣。 ③師問：哪些點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)？哪些點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)？ 生答：對兩個(gè)完全相同的波源產(chǎn)生的干涉來說，凡到兩波源的路差為半波長的偶數(shù)倍時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)；到兩波源的路差為半波長的奇數(shù)倍時(shí)，振動(dòng)減弱。 教師介紹： 17世紀(jì)荷蘭物理學(xué)家惠更斯認(rèn)為，光是在空間傳播的某種波。如果光真的是一種波，就必然能觀察到光的干涉現(xiàn)象。1801年，英國物理學(xué)家托馬斯楊在實(shí)驗(yàn)室里成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象。 Ⅱ.新課教學(xué) （一）雙縫干涉 1.用單色光（紅光）做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)（視頻） ①實(shí)驗(yàn)意義：實(shí)驗(yàn)得到了預(yù)期的結(jié)果，這就證明光的確是一種波。 ②（動(dòng)畫）（類比水波的干涉）指出亮條紋和暗條紋的條件：當(dāng)路差等于波長的整數(shù)倍時(shí)，即，兩列波就得到加強(qiáng)，屏上出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)路差等于半波長的奇數(shù)倍時(shí)，即兩列光波就相互削弱，屏上出現(xiàn)暗條紋。 ③光的干涉條件：由相干光源（發(fā)出相同頻率光的光源）發(fā)出的光互相疊加，才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。 2、探究條紋寬度（即相鄰明、暗條紋間的距離）與波長的關(guān)系。 ①介紹各種色光在真空中的波長和頻率。 ②（控制變量法）在兩縫間的距離d以及擋板和屏的距離L一定的情況下，用不同顏色的單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。（動(dòng)畫）. a.師：注意觀察條紋間距的變化有什么規(guī)律？ 學(xué)生：波長越長則條紋間距越大。 b.計(jì)算表明：相鄰兩條亮紋（或暗紋）間距離： 3、用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)（動(dòng)畫） 讓學(xué)生邊觀察實(shí)驗(yàn)并思考一問題：用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，多數(shù)亮紋都是彩色的，為什么中間一條亮紋是白色的？ ①白光是各種單色光的復(fù)色光，因各種單色光在屏上中央位置出現(xiàn)的都是干涉亮條紋，所以干涉后的中央亮紋為白色。 ②白光內(nèi)各種單色光的波長不同，產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同，所以在屏上出現(xiàn)彩色條紋。 （二）薄膜干涉 1、光彩世界（視頻） ①提問引入：無色的肥皂液，吹出的肥皂泡為什么是彩色的？ ②講解薄膜干涉規(guī)律（動(dòng)畫） 說明：左圖是個(gè)示意圖，實(shí)際上，液膜兩面的夾角沒有這么大，同一條入射光線從液膜前后兩面反射之后在傳播方向上沒有多大差別，所以能夠疊加在一起，出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。 a.薄膜特點(diǎn)：如上圖所示，由于重力作用，肥皂液膜上薄下厚。 b.相干光線，薄膜前表面AA’和后表面BB’的反射光線疊加。 c.亮紋條件：在處，薄膜厚度的2倍為前后表面反射光的光程差，當(dāng)光程差等于波長整數(shù)倍時(shí)，形成亮條紋。 d.暗紋條件：在Q處，光程差等于半波長的奇數(shù)倍時(shí)，形成暗條紋。 e.用白射照射肥皂液膜時(shí)，由于各色光波長不同，所以干涉后的條紋間距不同，液膜上就會(huì)出現(xiàn)彩色條紋。 2、薄膜干涉現(xiàn)象在科學(xué)技術(shù)和生活中的應(yīng)用。 ①用干涉法檢查各科精密元件平面的平整程度。 ②增透膜 a.應(yīng)用：涂在光學(xué)元件（透鏡、棱鏡）的表面。 b.作用：減小反射光，增大透射光強(qiáng)度，使成像更清晰。 師：請同學(xué)們根據(jù)剛才所介紹的增透膜的作用，來計(jì)算一下增透膜的厚度d應(yīng)該是多少？ 學(xué)生2：薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的，即：d= ③增反膜（也叫高反膜） a.應(yīng)用：涂在太陽鏡、太陽帽的表面 b.作用：減小透射光，增大反射光強(qiáng)度，避免在火熱的夏天，強(qiáng)烈的陽光刺傷眼睛。 師：請同學(xué)們根據(jù)剛才所介紹的增反膜的作用，再計(jì)算一下增反膜的厚度d應(yīng)為多少？ 學(xué)生3：薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的，即： （三）學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)并討論、分析 實(shí)驗(yàn)1：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若一縫為紅光，另一縫為綠光，在屏上能否觀察到干涉圖樣？為什么？ 學(xué)生4：因?yàn)榧t光與綠光這兩束光的頻率不同，所以這兩束光疊加后現(xiàn)象不穩(wěn)定，因此在屏上不能觀察到干涉圖樣。 實(shí)驗(yàn)2：取兩塊玻璃板，用手指把它們緊緊捏在一起，會(huì)從玻璃板面上看到許多彩色花紋，改變手指用力的大小，花紋的顏色和形狀也隨著改變，觀察現(xiàn)象，并思考產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。 學(xué)生5：在兩塊玻璃板之間，有一層空氣薄膜，我們所看到的彩色花紋，就是入射的白光在空氣層薄膜的上下兩表面反射的兩列光波發(fā)生干涉而形成的干涉條紋。 學(xué)生6：改變手指用力的大小，則兩玻璃間空氣薄膜的厚度也隨之改變，所以各種色光亮，暗條紋的位置也發(fā)生改變，因此我們能看到花紋的顏色和形狀也隨著改變。 Ⅲ.教學(xué)反思：感悟多媒體教學(xué)與常規(guī)教學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn)。 多媒體教學(xué)可以把復(fù)雜的問題簡單化，把抽象的事物直觀化，通過提供這種生動(dòng)、形象、直觀、感染力強(qiáng)的教學(xué)信息，可以喚起學(xué)生的好奇心和求知欲，使學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生深厚興趣。但有些課件中增加了大量的卡通、音效和動(dòng)畫，在課堂上經(jīng)常會(huì)“博得”學(xué)生的一陣陣歡笑，但學(xué)生其實(shí)只是覺得課件本身好玩，而不是將注意力集中在授課內(nèi)容本身上，等到興高采烈地下課，才發(fā)現(xiàn)這堂課講的是什么根本沒有在頭腦中留下痕跡。而常規(guī)教學(xué)從某種意義上來說也是一門藝術(shù)，教師可以運(yùn)用自己的人格魅力、淵博的學(xué)識(shí)、富有情趣的引導(dǎo)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生眼、耳、口、大腦、手等多種感官，通過師生之間的思維碰撞和情感交流，去熏陶和感染學(xué)生，激發(fā)起他們的求知欲望和學(xué)習(xí)興趣，收到的效果是多媒體課件無法達(dá)到的。 因此，我們要將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，才能達(dá)到最佳的教學(xué)效果。