光的干涉教案

优短文提供的光的干涉教案(精选4篇),经过用心整理,希望能对您有所帮助。

光的干涉教案 篇1

【教学目标】

(一)知识与技能

1.通过实验观察认识光的干涉现象,知道从光的干涉现象说明光是一种波。

2.掌握光的双缝干涉现象是如何产生的,何处出现亮条纹,何处出现暗条纹。

(二)过程与方法

1.通过杨氏双缝干涉实验,体会把一个点光源发出的一束光分成两束,得到相干光源的设计思想。

2.通过根据波动理论分析单色光双缝干涉,培养学生比较推理,探究知识的能力。

(三)情感、态度与价值观

通过对光的本性的初步认识,建立辩证唯物主义的世界观。

【教学重点】

双缝干涉图象的形成实验及分析。

【教学难点】

亮纹(或暗纹)位置的确定。

【教学方法】

复习提问,实验探究,计算机辅助教学

【教学用具】

JGQ型氦氖激光器一台,双缝干涉仪,多媒体电脑及投影装置,多媒体课件(相关静态图片及Flash动画)

【教学过程】

(一)引入新课

复习机械波的干涉

[复习提问,诱导猜想]

[多媒体投影静态图片]

师:大家对这幅图还有印象吗?

生:有,波的干涉示意图。

师:[投影问题]请大家回忆思考下面的问题:

图中,S1、S2是两个振动情况总是相同的波源,实线表示波峰,虚线表示波谷,a、b、c、d、e中哪些点振动加强?哪些点振动减弱?

学生回答结果不出所料,大部分同学能答出a、c两点振动加强,d、e两点振动减弱,而对于b点则出现了争议。一种认为b点是振动加强点,另一种则认为b点是由加强到减弱的过渡状态。

师:b点振动加强和减弱由什么来决定呢?只有弄清这一点才能解决两派同学的争端。

(有学生低语,路程差)

师:好!刚才这位同学说到了关键,那么就请你来分析一下b点与S1、S2两点的路程差。

生:由图可以看出OO是S1、S2连线的中垂线,所以b到S1、S2的路程差为零。

师:那么b点应为振动(学生一起回答):加强点。

(教师总结机械波干涉的规律,突出强调两列波的振动情况总是完全相同。)

师:光的波动理论认为,光具有波动性。那么如果两列振动情况总是相同的光叠加,也应该出现振动加强和振动减弱的区域,并且出现振动加强和振动减弱的区域互相间隔的现象。那么这种干涉是一个什么图样呢?大家猜猜。

生:应是明暗相间的图样。

师:猜想合理。那么有同学看到过这一现象吗?

(学生一片沉默,表示没有人看到过)

师:看来大家没有见过。是什么原因呢?

[生1]可能是日常生活中找不到两个振动情况总相同的光源。

[生2]可能是我们看见了但不知道是光的干涉现象。

师:两位同学分析得非常好,也许是没有干涉的条件,也许是相逢未必曾相识。大家看他们俩谁分析得对呢?

生:我觉得生1说的不成立,这样的光源很多,像我们教室里的日光灯,我觉得它们完全相同。

师:好。我们可以现场来试试。

(先打开一盏日光灯,再打开另一盏对称位置的日光灯)

师:请大家认真找一找,墙上、地上、天花板上,有没有出现明暗相间的干涉现象?

(大家积极寻找,没有发现,思维活跃,议论纷纷)

师:看来两个看似相同的日光灯或白炽灯光源并不是振动情况总相同的光源。

[投影图]

师:1801年,英国物理学家托马斯杨想出了一个巧妙的办法,把一个点光源分成两束,从而找到了两个振动情况总是相同的光源,成功地观察到了干涉条纹,为光的波动说提供了有力的证据,推动了人们对光的本性的认识。下面我们就来重做这一著名的双缝干涉实验。

(二)进行新课

1.杨氏干涉实验

[动手实验,观察描述]

介绍杨氏实验装置(如图)

师:用氦氖激光器演示双缝干涉实验。

用激光器发出的红色光(平行光)垂直照射双缝,将干涉图样投影到教室的墙上,引导学生注意观察现象。

现象:可以看到,墙壁上出现明暗相间的干涉条纹。

师:(介绍)狭缝S1和S2相距很近,双缝的作用是将同一束光波分成两束振动情况总是相同的光束。这样就得到了频率相同的两列光波,它们在屏上叠加,就会出现明暗相间的条纹。

结论:杨氏实验证明,光的确是一种波。

2.亮(暗)条纹的位置

[比较推理,探究分析]

师:通过实验,我们现在知道,光具有波动性。现在我们是不是可以根据机械波的干涉理论来认真探究一下实验中的明暗条纹是如何形成的呢?

[投影图]

图中,P0点距S1、S2距离相等,路程差=S1 P0-S2 P0=0应出现亮纹,(中央明纹)

[演示动画]图203中S1、S2发出的正弦波形在P点相遇叠加,P点振动加强(如图)

鉴于上述动画的表述角度和效果,教师在此基础上再播放动画,如下图所示振动情况示意图,使学生进一步明确.不管波处于哪种初态,P0点的振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇,振幅A总为A1、A2之和,即P点总是振动加强点,应出现亮纹。

师:那么其他点情况如何呢?

[投影图]

P1点应出现什么样的条纹?

生:亮纹。

师:为什么?

生:因为路程差为,是半波长的2倍。

师:我们可以从图上动画看一下,[演示下图]

在这里大家看到,屏上P1点的上方还可以找到2=|S1P2-S2P2|=2的P2点,3=|S1P3-S2P3|=3的P3点,n=|S1Pn-S2Pn|=n的Pn点,它们对应产生第2、3、4条明条纹,还有明条纹的地方吗?

生:在P点下方,与P1、P2等关于P0对称的点也应是明条纹。

师:好。我们可以总结为:=2n ,n=0、1、2时,出现明纹。

[投影下图]那么S1、S2发出的光在Q1点叠加又该如何呢?

[演示动画]我们先来看一下,动画显示,在Q1点振动减弱。

师:在Q1点是波峰与波峰相遇还是波峰与波谷相遇?两振动步调如何?

生:是波峰与波谷相遇,振动步调刚好相反。

(教师启发学生进一步分析这点合振幅情况,以及Q1点与P0、P1的相对位置。)

师:哪位同学能总结一下Q1点的特征?

生:Q1点位置在P0、P1间,它与两波源路程差|S1Q1-S2Q1|= 。该点出现暗纹。

师:非常好!大家看像Q1这样的点还有吗?

生:有。

(全体学生此时已能一起总结出Q2、Q3等的位置)

[教师总结]=|S1Q2-S2Q2|= , 处,在P1P2、P2P3、等明纹之间有第2条暗纹Q2、第3条暗纹Q3

师:哪位同学能用上面的方法写个通式,归纳一下?

生:当=(2n+1) ,n=0、1、2时,出现暗纹。

[投影下图]

师:综合前面分析,我们可以画出上面图示的双缝干涉结果。

同时介绍一下相干光源,强调干涉条件。引导学生阅读教材57页上方的内容,进一步体会,杨氏实验中的双缝的作用就是得到一对相干光源。

(三)课堂总结、点评

今天我们学习了光的干涉,知道光的确是一种波。我们还确定了双缝干涉实验中,明暗条纹出现的位置:当屏上某点到两个狭缝的路程差=2n ,n=0、1、2时,出现明纹;当=(2n+1) ,n=0、1、2时,出现暗纹。

两列波要产生干涉,它们的频率必须相同,且相位差恒定。能够产生干涉的光源叫做相干光源。杨氏实验中,双缝的作用就是得到一对相干光源。

(四)课余作业

完成P57问题与练习的题目。

附:课后训练

1.用波长为0.4m的光做双缝干涉实验,A点到狭缝S1、S2的路程差为1.810-6 m,则A点是出现明条纹还是暗条纹?

答案:暗条纹

2.关于杨氏实验,下列论述中正确的是 ( )

A.实验证明,光的确是一种波。

B.双缝的`作用是获得两个振动情况总是相同的相干光源

C.在光屏上距离两个小孔的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹

D.在光屏上距离两个小孔的路程差等于波长的整数倍处出现亮条纹

答案:AB

3.对于光波和声波,正确的说法是

A.它们都能在真空中传播 B.它们都能产生反射和折射

C.它们都能产生干涉 D.声波能产生干涉而光波不能

答案:BC

4.两个独立的点光源S1和S2都发出同频率的红色光,照亮一个原是白色的光屏,则光屏上呈现的情况是 ( )

A.明暗相间的干涉条纹 B.一片红光

C.仍是呈白色的 D.黑色

解析:两个点光源发出的光虽然同频率,但振动情况并不总是完全相同,故不能产生干涉,屏上没有干涉条纹,只有红光。

答案:B

5.在真空中,黄光波长为610-7 m,紫光波长为410-7 m。现有一束频率为51014 Hz的单色光,它在n=1.5的玻璃中的波长是多少?它在玻璃中是什么颜色?

解析:先根据 0=c/f0计算出单色光在真空中的波长 0,再根据光进入另一介质时频率不变,由n= = ,求出光在玻璃中的波长 .

0=c/f0= m=610-7 m,可见该单色光是黄光。

又由n= 0/ 得 = 0/n= m=4107 m。由于光的颜色是由光的频率决定的,而在玻璃中光的频率未变化,故光的颜色依然是黄光。

答案:410-7 m 黄色

光的干涉教案 篇2

一、预习目标

预习“光的干涉”,初步了解产生光的明显干涉的条件以及出现明暗条纹的规律。

二、预习内容

1、 请同学们回顾机械波的干涉现象 以及产生的条件 ;

2、 对机械波而言,振动加强的点表明该点是两列波的 ,该点的位移随时间 (填变化或者不变化);振动减弱的点表明该点是两列波的 ;

3、 不仅机械波能发生干涉,电磁波等一切波都能发生干涉,所以光若是一种波,则光也应该能发生干涉

4、 相干光源是指:

5、 光的干涉现象:

6、 光的干涉条件是:

7、 杨氏实验证明:

8、 光屏上产生亮条纹的条件是

;光屏上产生暗条纹的条件是

9、 光的`干涉现象在日常生活中很少见的,这是为什么?

三、提出疑惑

同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中

疑惑点 疑惑内容

课内探究学案

一、学习目标

1.说出什么叫光的干涉

2.说出产生明显干涉的条件

3.准确记忆产生明暗条纹的规律

学习重难点:产生明暗条纹规律的理解

二、学习过程

(一)光的干涉

探究一:回顾机械波的干涉

1.干涉条件:

2.干涉现象:

3.规律总结

探究二:光的干涉条件及出现明暗条纹的规律

1.光产生明显干涉的条件是什么?

2.产生明暗条纹时有何规律:

(1)两列振动步调相同的光源:

(2)两列振动步调正好相反的光源:

(三)课堂小结

(四)当堂检测

1、 在杨氏双缝实验中,如果 ( BD )

A、 用白光做光源,屏上将呈现黑白相间的条纹

B、 用红光做光源,屏上将呈现红黑相间的条纹.

C、 用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色条纹

D、 用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距不等的条纹.

2、20xx年诺贝尔物理学家将授予对激光研究做处杰出贡献的三位科学家。如图所示是研究激光相干性的双缝干涉示意图,挡板上有两条狭缝S1、S2, 由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹。已知入射激光波长为λ,屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等,如果把P处的亮条纹记做0号亮

条纹,由P向上数与0号亮纹相邻的是1号亮纹,与

1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹,设P1处的亮纹恰好

是10号亮纹,直线S1 P1的长度为r1, S2 P1的长度为

r2, 则r2-r1等于( B )

A、5λ B、10λ. C、20λ D、40λ

课后练习与提高

1. 在双缝干涉实验中,入射光的波长为λ,若双缝处两束光的振动情况恰好相同,在屏上距两缝波程差d1= 地方出现明条纹;在屏上距两缝波程差d2=

地方出现暗条纹;若双缝处两束光的振动情况恰好相反,在屏上距两缝波程差d3= 地方出现明条纹;在屏上距两缝波程差d4=

地方出现暗条纹 。

2.

用白光光源进行双缝实验,若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝,用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝,则

(A) 干涉条纹的宽度将发生改变.

(B) 产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹.

(C) 干涉条纹的亮度将发生改变.

(D) 不产生干涉条纹 [ D 】

3. 双缝干涉中屏幕E上的P点处是明条纹.若将缝S2盖住,并在S1 S2连线的垂直平分面处放一高折射率介质反射面M,如图所示,则此时 [ A ]

(A) P点处仍为明条纹.

(B) P点处为暗条纹.

(C) 不能确定P点处是明条纹还是暗条纹.

(D) 无干涉条纹.

光的干涉教案 篇3

教学目标

(一)知识目标

1、知道光的干涉现象,了解相干条件,知道光的双缝干涉现象是如何产生的以及产生明暗条纹间距与波长的关系;

2、知道薄膜干涉是如何产生的,了解薄膜干涉的现象及技术上的应用。

(二)能力目标

通过观察实验现象,与以前学过的机械波的干涉进行类比,培养学生的自主学习的能力以及对问题的分析、推理能力。

教学建议

光的干涉是本章的重点之一.讲解前先引导学生回忆机械波的有关内容.

在光的干涉的教学中,一个值得注意的问题是相干条件的讲述(有关内容可以参见扩展资料).相对于机械波--比较容易的获得连续振动的波源、满足相干波的条件,两个独立光源发出的光,即使是频率相同的单色光(实际上严格的单色光并不存在),也不能保持恒定的相差.考虑到学生的知识基础和接受水平,讲解中可以不提出相干光的概念,只强调利用单孔双缝使得一束光成了两个振动情况总是相同的波源,这同机械波中提到的振源的振动步调相同的要求是一致的.

做好演示实验.让学生通过观察白光的双缝干涉和单色光的双缝干涉加深知识的理解.

双缝干涉的教学虽不要求定量讨论,但是在讲条纹间距与波长的关系时,要让学生知道公式中每一项的意义,配合彩图让学生将白光、单色光的干涉图样的特点记住.并要知道不同色光具有不同的频率,光的频率只由光源决定而与介质无关.在狭缝间的距离和狭缝与屏间的距离不变的条件下,单色光产生的干涉条纹间距跟光的波长成正比,这个关系是应该让学生知道的.知道了这一点,学生才能理解不同色光具有不同的频率和波长.

薄膜干涉的教学,可以结合实验、演示来进行,只要求学生初步认识这种现象,不必做进一步的分析.除了肥皂膜的干涉外,两片玻璃之间的空气膜的干涉、浮在水面上的油膜的干涉,都可以让学生观察.如果有牛顿环的实验装置,也可以让学生观察.

关于光的干涉在技术上的应用,教材中举了用干涉法检查平面和增透膜的例子.对此只要求学生初步了解其原理,可不再补充.

关于演示实验的教学建议

(1)演示实验可以用激光光学演示仪、实验时使激光束的行进方向正对学生的观察方向,用毛玻璃屏接收干涉条纹.让光屏到双缝的距离保持一定(L不变),让光束通过不同间距(d)的双缝,可观察到屏上的条纹间距不同,d大的条纹间距窄,保持d不变,使双缝到屏的距离增大,则条纹间距变宽.

(2)学生实验用双缝干涉仪测光的波长.实验时可以用灯丝为线状的灯泡作光源,在双缝前加一滤光片(红、绿均可),让双缝对准光源且双缝平行于灯丝,这样通过双缝的为单色光.然后调节双缝的卡脚,即可在筒内带有刻波的光屏上得到单色光的干涉条纹,再从观察到的条纹中选若干条清晰的条纹,从屏上的刻度读出他们的间距之和,求出相邻两条纹的间距: ,

可以求出

d在双缝上已标出,L从仪器上可得到, 为测量到的值,即可求出 ,本实验除了测波长,还可以让学生用其观察白光的干涉条纹(不加滤光片,直接观察灯丝发出的光),在屏上可看到彩色条纹

(3)薄膜干涉可采用随堂实验.用生物实验用的盖玻片、酒精灯、食盐.将少许食盐撒在酒精灯的灯芯上点燃,然后将盖玻片置于火焰后方,用眼睛从前面着盖玻片即可看到明、暗相间的条纹

(4)用激光演示仪加牛顿圈配件可以在屏上得到牛顿环

教学设计示例

(-)引入新课

通过机械波的干涉和衍射现象产生的条件和现象引入光的干涉和衍射

(二)教学过程()(需要重点强调的主要知识点)

1、实现新旧知识迁移是掌握双缝干涉的关键

干涉和衍射是波的特有现象,确定某种物理过程是不是波动,就看它有没有干涉现象和衍射现象产生,只有观察到光的干涉现象和衍射现象,才能确认光具有波动性在学习双缝干涉前,应回顾下列有关机械波的知识:

A、两列波彼此相遇后,仍像相遇以前一样,各自保持原有的波形,继续向前传播;

B、在两列波重叠的区域里,任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移矢量和;

C、频率相同的两列波叠加,使某些区域的.振动加强,某些区域的振动减弱,并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔,这种现象叫波的干涉;

D、要得到稳定的干涉图样,两个波源必须是相干波源

2、掌握了上述波的共同性后,再分析光的特殊性.

由于物质发光的特殊性,任何两个独立的光源发出的光相叠加均不能产生干涉现象怎样才能得到相干光源呢?双缝干涉就是成功的一例.在双缝干涉实验中,光从单缝射到双缝上,形成了两个振动情况总是相同的相干光源,它们在光屏上叠加就出现干涉图样.

上述思维过程,不仅能顺利地掌握双缝干涉,同时为研究薄膜干涉打好了基础

(1)双缝干涉

两个独立的光源发出的光不是相干光,双缝干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光,在光屏上相通形成稳定的干涉条纹.

在双缝干涉实验中,光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时,该点出现亮条纹;光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时,该点出现暗条纹.

A、对干涉图样的研究可知:相邻两条明条纹(暗条纹)中心距离 与屏到双缝的距离L成正比;与双缝间距离d成反比;与照射光的波长成正比.

B、在实验装置不变的情况下化、d不变),由于红光的波长大于紫光的波长,所以红光产生的干涉条纹间距较大,紫光产生的干涉条纹间距较小;初步了解通过双缝干涉测波长的原理.

C、用白光进行干涉实验,各种单色光在光屏中央均为明纹,中央亮纹是各色光复合而成,所以是白色的.各色光由于波长不同,在光屏上产生的其它各级亮纹的位置均不相同,所以其它各级亮纹是彩色的.

(2)薄膜干涉

让一束光经薄膜的两个表面反射后,形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉.

A、在薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定,所以薄膜干涉中同一明条纹(暗条纹)应出现在膜的厚度相等的地方.由于光波波长极短,所以微薄膜干涉时,介质膜应足够薄,才能观察到干涉条纹.

B、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹,阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉.

C、薄膜于涉在技术上可以检查镜面和精密部件表面形状;精密光学过镜上的增透膜(当增透膜的厚度是入射光在膜中波长的1/4时,透镜上透光损失的能量最小,增强了透镜的透光能力.)

3、光的衍射

光离开直线路径绕到障碍物几何阴影里去的现象叫光的衍射.只有当小孔、单缝或小屏的尺寸小于波长或和波长差不多时,才能观察到明显的衍射现象.

A、白光通过小孔或单缝时,屏上出现的衍射图样中央是白色亮纹,它各级亮纹是彩色的;用单色光进行单缝衍射时,屏上出现明暗相间的衍射条纹.

B、光的衍射现象中出现明暗相间的条纹,实际上是干涉的结果,说明光的干涉和衍射现象有密切关系.

C、干涉和衍射是波的基本特性,光的干涉和衍射现象征明了光是一种波.干涉和衍射现象产生的机理不同,产生的图样也有区别.干涉图样的中央亮纹和其它各级亮纹的宽度基本相等,而衍射图样各级亮纹的宽度各不相同,中央亮纹的宽度差不多是其它各级亮纹宽度的两倍.

D、白光干涉、衍射现象中出现的彩色条纹与白光色散的彩色条纹产生的机理不同,前者由光的叠加产生的,后者由光的折射产生的.

探究活动

1、查阅资料:有关光的干涉的内容

2、实验:观察薄膜干涉和牛顿环

3、了解等厚干涉和等倾干涉.

光的干涉教案 篇4

【教学目标】

(一)知识与技能

1.通过实验观察认识光的干涉现象,知道从光的干涉现象说明光是一种波。

2.掌握光的双缝干涉现象是如何产生的,何处出现亮条纹,何处出现暗条纹。

(二)过程与方法

1.通过杨氏双缝干涉实验,体会把一个点光源发出的一束光分成两束,得到相干光源的设计思想。

2.通过根据波动理论分析单色光双缝干涉,培养学生比较推理,探究知识的能力。

(三)情感、态度与价值观

通过对光的本性的初步认识,建立辩证唯物主义的世界观。

【教学重点】

双缝干涉图象的形成实验及分析。

【教学难点】

亮纹(或暗纹)位置的确定。

【教学方法】

复习提问,实验探究,计算机辅助教学

【教学用具】

JGQ型氦氖激光器一台,双缝干涉仪,多媒体电脑及投影装置,多媒体课件(相关静态图片及Flash动画)

【教学过程】

(一)引入新课

复习机械波的干涉

[复习提问,诱导猜想]

[多媒体投影静态图片]

师:大家对这幅图还有印象吗?

生:有,波的干涉示意图。

师:[投影问题]请大家回忆思考下面的问题:

图中,S1、S2是两个振动情况总是相同的波源,实线表示波峰,虚线表示波谷,a、b、c、d、e中哪些点振动加强?哪些点振动减弱?

学生回答结果不出所料,大部分同学能答出a、c两点振动加强,d、e两点振动减弱,而对于b点则出现了争议。一种认为b点是振动加强点,另一种则认为b点是由加强到减弱的过渡状态。

师:b点振动加强和减弱由什么来决定呢?只有弄清这一点才能解决两派同学的争端。

(有学生低语,路程差)

师:好!刚才这位同学说到了关键,那么就请你来分析一下b点与S1、S2两点的路程差。

生:由图可以看出OO是S1、S2连线的中垂线,所以b到S1、S2的路程差为零。

师:那么b点应为振动(学生一起回答):加强点。

(教师总结机械波干涉的规律,突出强调两列波的振动情况总是完全相同。)

师:光的波动理论认为,光具有波动性。那么如果两列振动情况总是相同的光叠加,也应该出现振动加强和振动减弱的区域,并且出现振动加强和振动减弱的区域互相间隔的现象。那么这种干涉是一个什么图样呢?大家猜猜。

生:应是明暗相间的图样。

师:猜想合理。那么有同学看到过这一现象吗?

(学生一片沉默,表示没有人看到过)

师:看来大家没有见过。是什么原因呢?

[生1]可能是日常生活中找不到两个振动情况总相同的光源。

[生2]可能是我们看见了但不知道是光的干涉现象。

师:两位同学分析得非常好,也许是没有干涉的条件,也许是相逢未必曾相识。大家看他们俩谁分析得对呢?

生:我觉得生1说的不成立,这样的光源很多,像我们教室里的日光灯,我觉得它们完全相同。

师:好。我们可以现场来试试。

(先打开一盏日光灯,再打开另一盏对称位置的日光灯)

师:请大家认真找一找,墙上、地上、天花板上,有没有出现明暗相间的干涉现象?

(大家积极寻找,没有发现,思维活跃,议论纷纷)

师:看来两个看似相同的日光灯或白炽灯光源并不是振动情况总相同的光源。

[投影图]

师:1801年,英国物理学家托马斯杨想出了一个巧妙的办法,把一个点光源分成两束,从而找到了两个振动情况总是相同的光源,成功地观察到了干涉条纹,为光的波动说提供了有力的证据,推动了人们对光的本性的认识。下面我们就来重做这一著名的双缝干涉实验。

(二)进行新课

1.杨氏干涉实验

[动手实验,观察描述]

介绍杨氏实验装置(如图)

师:用氦氖激光器演示双缝干涉实验。

用激光器发出的红色光(平行光)垂直照射双缝,将干涉图样投影到教室的'墙上,引导学生注意观察现象。

现象:可以看到,墙壁上出现明暗相间的干涉条纹。

师:(介绍)狭缝S1和S2相距很近,双缝的作用是将同一束光波分成两束振动情况总是相同的光束。这样就得到了频率相同的两列光波,它们在屏上叠加,就会出现明暗相间的条纹。

结论:杨氏实验证明,光的确是一种波。

2.亮(暗)条纹的位置

[比较推理,探究分析]

师:通过实验,我们现在知道,光具有波动性。现在我们是不是可以根据机械波的干涉理论来认真探究一下实验中的明暗条纹是如何形成的呢?

[投影图]

图中,P0点距S1、S2距离相等,路程差=S1 P0-S2 P0=0应出现亮纹,(中央明纹)

[演示动画]图203中S1、S2发出的正弦波形在P点相遇叠加,P点振动加强(如图)

鉴于上述动画的表述角度和效果,教师在此基础上再播放动画,如下图所示振动情况示意图,使学生进一步明确.不管波处于哪种初态,P0点的振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇,振幅A总为A1、A2之和,即P点总是振动加强点,应出现亮纹。

师:那么其他点情况如何呢?

[投影图]

P1点应出现什么样的条纹?

生:亮纹。

师:为什么?

生:因为路程差为,是半波长的2倍。

师:我们可以从图上动画看一下,[演示下图]

在这里大家看到,屏上P1点的上方还可以找到2=|S1P2-S2P2|=2的P2点,3=|S1P3-S2P3|=3的P3点,n=|S1Pn-S2Pn|=n的Pn点,它们对应产生第2、3、4条明条纹,还有明条纹的地方吗?

生:在P点下方,与P1、P2等关于P0对称的点也应是明条纹。

师:好。我们可以总结为:=2n ,n=0、1、2时,出现明纹。

[投影下图]那么S1、S2发出的光在Q1点叠加又该如何呢?

[演示动画]我们先来看一下,动画显示,在Q1点振动减弱。

师:在Q1点是波峰与波峰相遇还是波峰与波谷相遇?两振动步调如何?

生:是波峰与波谷相遇,振动步调刚好相反。

(教师启发学生进一步分析这点合振幅情况,以及Q1点与P0、P1的相对位置。)

师:哪位同学能总结一下Q1点的特征?

生:Q1点位置在P0、P1间,它与两波源路程差|S1Q1-S2Q1|= 。该点出现暗纹。

师:非常好!大家看像Q1这样的点还有吗?

生:有。

(全体学生此时已能一起总结出Q2、Q3等的位置)

[教师总结]=|S1Q2-S2Q2|= , 处,在P1P2、P2P3、等明纹之间有第2条暗纹Q2、第3条暗纹Q3

师:哪位同学能用上面的方法写个通式,归纳一下?

生:当=(2n+1) ,n=0、1、2时,出现暗纹。

[投影下图]

师:综合前面分析,我们可以画出上面图示的双缝干涉结果。

同时介绍一下相干光源,强调干涉条件。引导学生阅读教材57页上方的内容,进一步体会,杨氏实验中的双缝的作用就是得到一对相干光源。

(三)课堂总结、点评

今天我们学习了光的干涉,知道光的确是一种波。我们还确定了双缝干涉实验中,明暗条纹出现的位置:当屏上某点到两个狭缝的路程差=2n ,n=0、1、2时,出现明纹;当=(2n+1) ,n=0、1、2时,出现暗纹。

两列波要产生干涉,它们的频率必须相同,且相位差恒定。能够产生干涉的光源叫做相干光源。杨氏实验中,双缝的作用就是得到一对相干光源。

(四)课余作业

完成P57问题与练习的题目。

附:课后训练

1.用波长为0.4m的光做双缝干涉实验,A点到狭缝S1、S2的路程差为1.810-6 m,则A点是出现明条纹还是暗条纹?

答案:暗条纹

2.关于杨氏实验,下列论述中正确的是 ( )

A.实验证明,光的确是一种波。

B.双缝的作用是获得两个振动情况总是相同的相干光源

C.在光屏上距离两个小孔的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹

D.在光屏上距离两个小孔的路程差等于波长的整数倍处出现亮条纹

答案:AB

3.对于光波和声波,正确的说法是

A.它们都能在真空中传播 B.它们都能产生反射和折射

C.它们都能产生干涉 D.声波能产生干涉而光波不能

答案:BC

4.两个独立的点光源S1和S2都发出同频率的红色光,照亮一个原是白色的光屏,则光屏上呈现的情况是 ( )

A.明暗相间的干涉条纹 B.一片红光

C.仍是呈白色的 D.黑色

解析:两个点光源发出的光虽然同频率,但振动情况并不总是完全相同,故不能产生干涉,屏上没有干涉条纹,只有红光。

答案:B

5.在真空中,黄光波长为610-7 m,紫光波长为410-7 m。现有一束频率为51014 Hz的单色光,它在n=1.5的玻璃中的波长是多少?它在玻璃中是什么颜色?

解析:先根据 0=c/f0计算出单色光在真空中的波长 0,再根据光进入另一介质时频率不变,由n= = ,求出光在玻璃中的波长 .

0=c/f0= m=610-7 m,可见该单色光是黄光。

又由n= 0/ 得 = 0/n= m=4107 m。由于光的颜色是由光的频率决定的,而在玻璃中光的频率未变化,故光的颜色依然是黄光。

答案:410-7 m 黄色

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