2019-2020年新課標(biāo)粵教版3-4選修三4.4《光的干涉》WORD教案1.doc
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2019-2020年新課標(biāo)粵教版3-4選修三4.4《光的干涉》WORD教案1 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) 1.光的干涉現(xiàn)象——揚(yáng)氏干涉實(shí)驗(yàn). (1)提出問(wèn)題:光是否具有波動(dòng)性?如果有則會(huì)有光的干涉現(xiàn)象,觀察光的干涉現(xiàn)象可以用屏幕,在屏幕上會(huì)得到什么現(xiàn)象呢? 演示兩個(gè)通有同頻率交流電單絲燈泡(或蠟燭)作為兩個(gè)光源,移動(dòng)屏與它們之間的距離,屏幕上看不到明暗相間的現(xiàn)象. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:兩個(gè)獨(dú)立熱光源的光波相遇得不到干涉現(xiàn)象.說(shuō)明光的復(fù)雜性.認(rèn)識(shí)事物不是一帆風(fēng)順的.實(shí)驗(yàn)的不成功是光無(wú)波動(dòng)性?還是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有錯(cuò)誤,沒(méi)有滿足相干條件? (2)楊氏實(shí)驗(yàn). ①介紹英國(guó)物理學(xué)家托馬斯楊.如何認(rèn)識(shí)光,如何獲得相干光源——展示楊氏實(shí)驗(yàn)掛圖鼓勵(lì)學(xué)生在認(rèn)識(shí)事物或遇到問(wèn)題時(shí),學(xué)習(xí)楊氏的科學(xué)態(tài)度,巧妙的思維方法. ②介紹實(shí)驗(yàn)裝置——雙縫干涉儀. 說(shuō)明雙縫很近0.1mm,強(qiáng)調(diào)雙縫S1、S2與單縫S的距離相等,所以兩單縫S1、S2處光的振動(dòng)不僅頻率相同,而且總是同相. ③演示: 先用加濾色片后單色光紅光進(jìn)行演示,然后改用激光源做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),并使雙縫與屏幕的距離加大,這樣在屏幕上得到條紋間距離大,更為清晰的明暗相同的圖樣. 展示雙縫干涉圖樣,讓學(xué)生注意觀察圖樣,回答圖樣的特點(diǎn):(1)明暗相間.(2)亮紋間等距,暗紋間等距.(3)兩縫S1、S2中垂線與屏幕相交位置是亮條紋——中央亮紋. 提出問(wèn)題:為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的圖樣?怎樣用波動(dòng)理論進(jìn)行解釋. 2.運(yùn)用波動(dòng)理論進(jìn)行分析. (1)演示兩列頻率相同、振動(dòng)方向相同兩列波在一直線上疊加的情景. 用做好的幻燈片用投影幻燈進(jìn)行演示;或用編制好的軟件在電腦上進(jìn)行演示. 注意分析兩列波傳播經(jīng)同一位置時(shí)此點(diǎn)的振動(dòng)情況. ①仍在某一平衡位置附近往復(fù)振動(dòng),位移隨時(shí)間而改變. ②兩列波同相振幅變大,說(shuō)明此點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)了;兩列波反相振幅減小,說(shuō)明此點(diǎn)振動(dòng)減弱了. 強(qiáng)調(diào)波形圖是各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻位移的包絡(luò)線,演示波在傳播時(shí),波峰波谷的移動(dòng)情況. (2)演示一列波由近及遠(yuǎn)波峰、波谷示意圖,演示兩列頻率相同,同相波由近及遠(yuǎn)波峰、波谷的示意圖. 操作:①先演示一列波傳播時(shí),每隔傳播距離為波峰 波谷行進(jìn)的位置;然后再演示兩列波S1、S2獨(dú)立傳播每隔,傳播距離為波峰,波谷行進(jìn)位置。 ②幻燈片數(shù)量準(zhǔn)備多一些,波峰、波谷向前推進(jìn)速度要慢,若用電腦波行進(jìn)的速度要慢且可暫停. ③最后形成書上雙縫干涉示意圖樣,展示彩色掛圖. 分析: ①說(shuō)明示意圖是兩列波某一時(shí)刻峰谷位置分布圖. ②說(shuō)明兩列波同頻率、初相相同,在兩列波峰峰、谷谷相遇位置均是加強(qiáng)點(diǎn);而峰谷相遇位置均是消弱點(diǎn). ③先分析S1S2連線中垂線上的點(diǎn):首先讓學(xué)生注意中垂線上的某一點(diǎn),演示讓波行進(jìn)起來(lái)結(jié)果峰谷依次通過(guò)此點(diǎn)——說(shuō)明此點(diǎn)振動(dòng)在峰→平衡位置→谷→平衡位置→峰之間往復(fù)振動(dòng)是加強(qiáng)點(diǎn).然后再讓學(xué)生看兩列波的相遇峰、谷依次通過(guò)該直線上的所有點(diǎn)——說(shuō)明此直線上的點(diǎn)均是加強(qiáng)點(diǎn). ④再分析S1S2中垂線兩側(cè)對(duì)稱位置上的點(diǎn),即兩列波峰谷相遇點(diǎn),首先注意某一點(diǎn),演示讓波行進(jìn)起來(lái)總是峰谷同時(shí)通過(guò)此點(diǎn)——說(shuō)明兩列波通過(guò)此點(diǎn)總是振動(dòng)方向相反,是被消弱的;然后再看兩列波峰谷交叉點(diǎn)的移動(dòng)情況——為消弱區(qū)域. ⑤其次再分析遠(yuǎn)離中垂線上的點(diǎn)又是加強(qiáng)區(qū)域…… 小結(jié):通過(guò)以上分析振動(dòng)加強(qiáng)與消弱點(diǎn)的分布是相互間隔的而且是穩(wěn)定的.結(jié)合干涉掛圖反映在屏幕上:同相加強(qiáng)光能量較強(qiáng)——亮;反相減弱光能量較弱——暗.得到亮暗間隔的干涉圖樣. (3)屏幕上出現(xiàn)亮紋、暗紋的條件. 在示意圖中,S1和S2為一對(duì)相干光源,兩組半徑相同的同心圓表示S1和S2兩相干光源向外傳播的兩列波.實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷.實(shí)線a0、a2、a'2,a4、a'4…為加強(qiáng)區(qū)域,虛線a1、a'1;a3、a'3…為減弱區(qū)域. ①實(shí)線a0上各點(diǎn),S1、S2發(fā)出光波到達(dá)線上某點(diǎn)的光程差δ=0. 實(shí)線a2(a'2)上各點(diǎn),S1、S2發(fā)出光波到達(dá)線上某點(diǎn)的光程差δ2=λ. 實(shí)線a4(a'4)上各點(diǎn),S1、S2發(fā)出光波到達(dá)線上某點(diǎn)的光程差δ4=2λ. 即在實(shí)線a0、a2(a'2)、a4(a'4)…上各點(diǎn)光程差各為0、λ、2λ…,即為波長(zhǎng)的整數(shù)倍.屏上出現(xiàn)亮紋. ②虛線a1(a'1)上各點(diǎn),S1、S2發(fā)出光波到達(dá)線上某點(diǎn)的光程 虛線a3(a'3)上各點(diǎn),S1、S2發(fā)出光波到達(dá)該線上某點(diǎn)的光程 …… 即在虛線上a1(a'1),a3(a'3)…上各點(diǎn)的光程差各為 總結(jié)規(guī)律:凡光程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍的位置,產(chǎn)生亮條紋;凡光程差等于半波奇數(shù)倍的位置,產(chǎn)生暗條紋,即產(chǎn)生亮暗條紋條件表達(dá)式: 亮紋光程差δ=kλ(k=0,1,2…). (4)若學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)好,接受能力強(qiáng)可推導(dǎo)屏上亮暗紋的位置公式,否則不進(jìn)行此內(nèi)容. 3.干涉條紋間距與哪些因素有關(guān). 教師重做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并定性尋找規(guī)律. ①改變屏與縫之間的距離L——波長(zhǎng)λ不變時(shí)L越大,亮紋間距(暗紋間距)越大. ②屏與縫之間距離L不變,用不同的單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)——波長(zhǎng)長(zhǎng)的亮紋間距(暗紋間距)大,并展示彩色掛圖. ③L、λ不變,用雙縫距離d不同配件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)——d小的亮紋間距(暗紋間距)大. 小結(jié):(1)實(shí)驗(yàn)可證明(或用上述亮暗紋的位置公式得亮紋間距) (2)利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn),測(cè)量L、d、△x可測(cè)單色光的波長(zhǎng). 4.用復(fù)色光源做揚(yáng)氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn). 讓學(xué)生猜測(cè)干涉圖樣,然后教師做演示,讓學(xué)生注意觀察屏上圖樣特征:雙縫S1、S2連線的中垂線與屏相交的中央位置是白色亮縫,而兩側(cè)是彩色條紋,然后展示掛圖以便讓學(xué)生對(duì)圖樣有深刻印象. (三)課堂小結(jié) 1.托馬斯揚(yáng)在歷史上第一次解決了相干光源問(wèn)題,成功做出了光的干涉實(shí)驗(yàn).光的干涉現(xiàn)象微粒說(shuō)無(wú)法解釋,而波動(dòng)說(shuō)可做出完善解釋,使人們認(rèn)識(shí)到光具有波動(dòng)性. 2.兩個(gè)相干光源發(fā)出的光在屏上某處疊加時(shí)如果同相,光就加強(qiáng),如果反相光就減弱,于是產(chǎn)生明暗條紋,其特征是在中央明紋兩側(cè)對(duì)稱地分布著明暗相間的各級(jí)干涉條紋,且相鄰明紋和相鄰暗條紋的間隔相等. 單色光:亮紋 光程差 δ=kλ(k=0,1,2…). 暗紋 光程差 對(duì)同一裝置條紋寬度 復(fù)色光則出現(xiàn)彩色條紋. 3.明暗相間條紋反映光的能量在空間分布情況,暗條紋處光能量幾乎是零.表明兩列光波疊加彼此相互抵消.這并不是光能量損耗了或變成其它形式能量,而是按波的傳播規(guī)律,沒(méi)有能量傳到該處;亮條紋處的光能量比較強(qiáng),光能量增加也不是光的干涉可以產(chǎn)生能量,而是按波的傳播規(guī)律,到達(dá)該處的能量比較集中.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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