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)識干涉條紋的特征． 3．通過觀察實驗，培養(yǎng)學(xué)生對物理現(xiàn)象的觀察、表述、概括能力． 4．通過“揚(yáng)氏雙縫干涉”實驗的學(xué)習(xí)，滲透科學(xué)家認(rèn)識事物科學(xué)的物理思維方法． 二、重點、難點分析 1．波的干涉條件，相干光源． 2．如何用波動說來說明明暗相間的干涉條紋，怎么會出現(xiàn)時間上是穩(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)象示意的動畫軟件． 四、主要教學(xué)過程 (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)過程設(shè)計 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)兩個波源的頻率相同，振動狀態(tài)完全相同或有恒定的相位差時，就會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。 2.形成光波干涉的條件 （1）兩個光源的頻率相同； （2）兩個光源的振動狀態(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)于兩個波源，激光束的顏色沒有發(fā)生變化，說明兩個波源的頻率一定相同；兩條狹縫距離光源的距離相等，所以兩個狹縫處波的振動狀態(tài)相同。由此可見，通過雙縫形成的兩個波源就是相干光源。 問題：為什么在光屏上會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，P點就是亮條紋出現(xiàn)的位置，圖中P點距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點的振動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點總是振動加強(qiáng)點，應(yīng)出現(xiàn)亮紋。 如果P1點也出現(xiàn)亮條紋，那么P1點距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點下方，與P1、P2等關(guān)于P對稱的點也應(yīng)是明條紋。 （1）形成亮條紋的條件：Δr=2n n=0，1，2…時，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點是波峰與波谷相遇，振動步調(diào)剛好相反。Q1點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通式，歸納一下。 （2）形成暗條紋的條件：Δr=(2n+1) ,n=0、1、2…時，出現(xiàn)暗紋。