2017-2018学年高中物理第十三章光第3节光的干涉教案新人教版选修3-4课件

13.3光的干涉

物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方

面构成。

一、教学目标

1．认识光的干涉现象及产生光干涉的条件．

2．理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征．

3．通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力．

4．通过“扬氏双缝干涉”实验的学习，渗透科学家认识事物科学的物理思维方法．

二、重点、难点分析

1．波的干涉条件，相干光源．

2．如何用波动说来说明明暗相间的干涉条纹，怎么会出现时间上是稳定的，空间上存在着加强区和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱”．

3．培养学生观察、表述、分析能力．

三、教具

1．演示水波干涉现象：频率可调的两个波源，发波水槽，投影幻灯，屏幕．

2．演示光的干涉现象：直丝白炽灯泡；单缝；双缝；红、绿、蓝、紫滤色片；光的干涉演示仪；激光干涉演示仪．

3．干涉图样示意挂图，为分析干涉所做的幻灯片；或电脑及干涉现象示意的动画软件．

四、主要教学过程

(一)引入

由机械波的干涉现象引入：首先演示“水波干涉现象”，并向学生提出问题．

(1)这是什么现象？

(2)是否任何两列波在传播空间相遇都会产生这样的现象？

让学生回答，让学生描述稳定干涉现象的特征，指出干涉现象是两列波在空间相遇叠加的一种情景；一切波都能发生干涉现象，干涉现象是波特有的现象．要得到稳定干涉现象需是相干波源．

(二)教学过程设计

新课教学：

双缝干涉

1.什么是双缝干涉：平行的单色光照射到相距很近的双狭缝上，在

狭缝后的光屏上出现亮暗相间条纹的现象叫做双缝干涉现象。

问题：在什么样的条件下才能在屏幕上形成亮暗相间的条纹呢？根

据波的叠加原理，可知：在同一种介质中传播的两列波，当两个

波源的频率相同，振动状态完全相同或有恒定的相位差时，就会

出现干涉现象。

2.形成光波干涉的条件

（1）两个光源的频率相同；

（2）两个光源的振动状态完全相同或有恒定的相位差。

如图所示的双缝干涉装置中，满足上述条件吗？为什么？

分析：一束激光被分成两束相当于两个波源，激光束的颜色

没有发生变化，说明两个波源的频率一定相同；两条狭缝距离光

源的距离相等，所以两个狭缝处波的振动状态相同。由此可见，

通过双缝形成的两个波源就是相干光源。

问题：为什么在光屏上会形成亮暗相间的条纹呢？

如图，根据机械波的干涉理论可知，亮条纹出现的位置一定是波

峰与波峰，或者波谷与波谷相遇的位置。我们可以肯定的说，P 点就

是亮条纹出现的位置，图中P 点距S 1、S 2距离相等，路程差：Δ

r =S 1P -S 2P =0应出现亮纹，中央亮条纹。不管波处于哪种初态，P 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A 1、A 2之和，

即P 点总是振动加强点，应出现亮纹。

如果P 1点也出现亮条纹，那么P 1点距S 1、S 2距离应满足什么条件

呢？

Δr 1=|S 1P 1-S 2P 1|=λ=2×2

λ Δr 2=|S 1P 2-S 2P 2|=2λ

Δr 3=|S 1P 3-S 2P 3|=3λ

Δr n =|S 1P n -S 2P n |=n λ

它们对应产生第2、3、4…条明条纹，还有明条纹的地方吗？在P 点下方，与P 1、P 2等关于P 对称的点也应是明条纹。

（1）形成亮条纹的条件：Δr =2n ·2λ

n =0，1，2…时，出现亮条纹。 暗条纹出现的位置：

根据波的叠加原理：在Q 1点是波峰与波谷相遇，振动步调刚好相反。Q 1点位置与两波源路程差：

Δr =|S 1Q 1-S 2Q 1|=

2λ Δr =|S 1Q 2-S 2Q 2|=23λ,2

5λ…处，在P 1P 2、P 2P 3、…等明纹之间有第2条暗纹Q 2、第3条暗纹Q 3…，哪位同学能用上面的方法写个通式，归纳一下。

（2）形成暗条纹的条件：Δr =(2n +1) 2

λ,n =0、1、2…时，出现暗纹。