2019-2020年人教版選修3-4第13章第3節(jié) 光的干涉 教案.doc

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2019-2020年人教版選修3-4第13章第3節(jié) 光的干涉 教案 一、教學(xué)目標(biāo) 1．認(rèn)識(shí)光的干涉現(xiàn)象及產(chǎn)生光干涉的條件． 2．理解光的干涉條紋形成原理，認(rèn)識(shí)干涉條紋的特征． 3．通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的觀察、表述、概括能力． 4．通過(guò)“揚(yáng)氏雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，滲透科學(xué)家認(rèn)識(shí)事物科學(xué)的物理思維方法． 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1．波的干涉條件，相干光源． 2．如何用波動(dòng)說(shuō)來(lái)說(shuō)明明暗相間的干涉條紋，怎么會(huì)出現(xiàn)時(shí)間上是穩(wěn)定的，空間上存在著加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)并且互相間隔，如何理解“加強(qiáng)”和“減弱”． 3．培養(yǎng)學(xué)生觀察、表述、分析能力． 三、教具 1．演示水波干涉現(xiàn)象：頻率可調(diào)的兩個(gè)波源，發(fā)波水槽，投影幻燈，屏幕． 2．演示光的干涉現(xiàn)象：直絲白熾燈泡；單縫；雙縫；紅、綠、藍(lán)、紫濾色片；光的干涉演示儀；激光干涉演示儀． 3．干涉圖樣示意掛圖，為分析干涉所做的幻燈片；或電腦及干涉現(xiàn)象示意的動(dòng)畫軟件． 四、主要教學(xué)過(guò)程 (一)引入 由機(jī)械波的干涉現(xiàn)象引入：首先演示“水波干涉現(xiàn)象”，并向?qū)W生提出問(wèn)題． (1)這是什么現(xiàn)象？ (2)是否任何兩列波在傳播空間相遇都會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象？ 讓學(xué)生回答，讓學(xué)生描述穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的特征，指出干涉現(xiàn)象是兩列波在空間相遇疊加的一種情景；一切波都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象．要得到穩(wěn)定干涉現(xiàn)象需是相干波源． (二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 新課教學(xué)： 雙縫干涉 1.什么是雙縫干涉：平行的單色光照射到相距很近的雙狹縫上，在狹縫后的光屏上出現(xiàn)亮暗相間條紋的現(xiàn)象叫做雙縫干涉現(xiàn)象。 問(wèn)題：在什么樣的條件下才能在屏幕上形成亮暗相間的條紋呢？根據(jù)波的疊加原理，可知：在同一種介質(zhì)中傳播的兩列波，當(dāng)兩個(gè)波源的頻率相同，振動(dòng)狀態(tài)完全相同或有恒定的相位差時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。 2.形成光波干涉的條件 （1）兩個(gè)光源的頻率相同； （2）兩個(gè)光源的振動(dòng)狀態(tài)完全相同或有恒定的相位差。 如圖所示的雙縫干涉裝置中，滿足上述條件嗎？為什么？ 分析：一束激光被分成兩束相當(dāng)于兩個(gè)波源，激光束的顏色沒(méi)有發(fā)生變化，說(shuō)明兩個(gè)波源的頻率一定相同；兩條狹縫距離光源的距離相等，所以兩個(gè)狹縫處波的振動(dòng)狀態(tài)相同。由此可見，通過(guò)雙縫形成的兩個(gè)波源就是相干光源。 問(wèn)題：為什么在光屏上會(huì)形成亮暗相間的條紋呢？ 如圖，根據(jù)機(jī)械波的干涉理論可知，亮條紋出現(xiàn)的位置一定是波峰與波峰，或者波谷與波谷相遇的位置。我們可以肯定的說(shuō)，P點(diǎn)就是亮條紋出現(xiàn)的位置，圖中P點(diǎn)距S1、S2距離相等，路程差：Δr=S1P-S2P=0應(yīng)出現(xiàn)亮紋，中央亮條紋。不管波處于哪種初態(tài)，P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。 如果P1點(diǎn)也出現(xiàn)亮條紋，那么P1點(diǎn)距S1、S2距離應(yīng)滿足什么條件呢？ Δr1=|S1P1-S2P1|=λ=2 Δr2=|S1P2-S2P2|=2λ Δr3=|S1P3-S2P3|=3λ Δrn=|S1Pn-S2Pn|=nλ 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？在P點(diǎn)下方，與P1、P2等關(guān)于P對(duì)稱的點(diǎn)也應(yīng)是明條紋。 （1）形成亮條紋的條件：Δr=2n n=0，1，2…時(shí)，出現(xiàn)亮條紋。 暗條紋出現(xiàn)的位置： 根據(jù)波的疊加原理：在Q1點(diǎn)是波峰與波谷相遇，振動(dòng)步調(diào)剛好相反。Q1點(diǎn)位置與兩波源路程差： Δr =|S1Q1-S2Q1|= Δr=|S1Q2-S2Q2|=λ,λ…處，在P1P2、P2P3、…等明紋之間有第2條暗紋Q2、第3條暗紋Q3…，哪位同學(xué)能用上面的方法寫個(gè)通式，歸納一下。 （2）形成暗條紋的條件：Δr=(2n+1) ,n=0、1、2…時(shí)，出現(xiàn)暗紋。