2020版高中物理第五章光的波动性 1 光的干涉学案教科版选修3-4

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高中物理《光学光的干涉》教案沪科版选修3-4

高中物理《光学光的干涉》教案沪科版选修3-4第一篇：高中物理《光学光的干涉》教案沪科版选修3-4 光学·光的干涉·教案一、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.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1．光的干涉现象——扬氏干涉实验．(1)提出问题：光是否具有波动性？如果有则会有光的干涉现象，观察光的干涉现象可以用屏幕，在屏幕上会得到什么现象呢？演示两个通有同频率交流电单丝灯泡(或蜡烛)作为两个光源，移动屏与它们之间的距离，屏幕上看不到明暗相间的现象．实验结果表明：两个独立热光源的光波相遇得不到干涉现象．说明光的复杂性．认识事物不是一帆风顺的．实验的不成功是光无波动性？还是实验设计有错误，没有满足相干条件？(2)扬氏实验．①介绍英国物理学家托马斯·扬．如何认识光，如何获得相干光源——展示扬氏实验挂图鼓励学生在认识事物或遇到问题时，学习扬氏的科学态度，巧妙的思维方法．用心爱心专心 1②介绍实验装置——双缝干涉仪．说明双缝很近0.1mm，强调双缝S1、S2与单缝S的距离相等，所以两单缝S1、S2处光的振动不仅频率相同，而且总是同相．③演示：先用加滤色片后单色光红光进行演示，然后改用激光源做双缝干涉实验，并使双缝与屏幕的距离加大，这样在屏幕上得到条纹间距离大，更为清晰的明暗相同的图样．展示双缝干涉图样，让学生注意观察图样，回答图样的特点：(1)明暗相间．(2)亮纹间等距，暗纹间等距．(3)两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹——中央亮纹．提出问题：为什么会出现这样的图样？怎样用波动理论进行解释． 2．运用波动理论进行分析．(1)演示两列频率相同、振动方向相同两列波在一直线上叠加的情景．用做好的幻灯片用投影幻灯进行演示；或用编制好的软件在电脑上进行演示．注意分析两列波传播经同一位置时此点的振动情况．①仍在某一平衡位置附近往复振动，位移随时间而改变．②两列波同相振幅变大，说明此点振动加强了；两列波反相振幅减小，说明此点振动减弱了．强调波形图是各个质点在同一时刻位移的包络线，演示波在传播时，波峰波谷的移动情况．用心爱心专心 2(2)演示一列波由近及远波峰、波谷示意图，演示两列频率相同，同相波由近及远波峰、波谷的示意图．波峰、波谷行进位置．②幻灯片数量准备多一些，波峰、波谷向前推进速度要慢，若用电脑波行进的速度要慢且可暂停．③最后形成书上双缝干涉示意图样，展示彩色挂图．分析：①说明示意图是两列波某一时刻峰谷位置分布图．②说明两列波同频率、初相相同，在两列波峰峰、谷谷相遇位置均是加强点；而峰谷相遇位置均是消弱点．用心爱心专心③先分析S1S2连线中垂线上的点：首先让学生注意中垂线上的某一点，演示让波行进起来结果峰谷依次通过此点——说明此点振动在峰→平衡位置→谷→平衡位置→峰之间往复振动是加强点．然后再让学生看两列波的相遇峰、谷依次通过该直线上的所有点——说明此直线上的点均是加强点．④再分析S1S2中垂线两侧对称位置上的点，即两列波峰谷相遇点，首先注意某一点，演示让波行进起来总是峰谷同时通过此点——说明两列波通过此点总是振动方向相反，是被消弱的；然后再看两列波峰谷交叉点的移动情况——为消弱区域．⑤其次再分析远离中垂线上的点又是加强区域……小结：通过以上分析振动加强与消弱点的分布是相互间隔的而且是稳定的．结合干涉挂图反映在屏幕上：同相加强光能量较强——亮；反相减弱光能量较弱——暗．得到亮暗间隔的干涉图样．(3)屏幕上出现亮纹、暗纹的条件．在示意图中，S1和S2为一对相干光源，两组半径相同的同心圆表示S1和S2两相干光源向外传播的两列波．实线表示波峰，虚线表示波谷．实线a0、a2、a′2，a4、a′4…为加强区域，虚线a1、a′1；a3、a′3…为减弱区域．①实线a0上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差δ=0．实线a2(a′2)上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差δ2=λ．实线a4(a′4)上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差δ4=2λ．即在实线a0、a2(a′2)、a4(a′4)…上各点光程差各为0、λ、2λ…，即为波长的整数倍．屏上出现亮纹．用心爱心专心…，即为半波长的奇数倍，屏上出现暗纹．总结规律：凡光程差等于波长整数倍的位置，产生亮条纹；凡光程差等于半波奇数倍的位置，产生暗条纹，即产生亮暗条纹条件表达式：亮纹光程差δ=kλ(k=0，1，2…)．*(4)若学生数学基础好，接受能力强可推导屏上亮暗纹的位置公式，否则不进行此内容． 3．干涉条纹间距与哪些因素有关．教师重做双缝干涉实验，让学生注意实验现象，并定性寻找规律．①改变屏与缝之间的距离L——波长λ不变时L越大，亮纹间距(暗纹间距)越大．②屏与缝之间距离L不变，用不同的单色光进行实验——波长长的亮纹间距(暗纹间距)大，并展示彩色挂图．③L、λ不变，用双缝距离d不同配件进行实验——d小的亮纹间距(暗纹间距)大．小结：(1)实验可证明(或用上述亮暗纹的位置公式得亮纹间距)Δx=(2)利用双缝干涉实验，测量L、d、Δx可测单色光的波长．4．用复色光源做扬氏双缝干涉实验．让学生猜测干涉图样，然后教师做演示，让学生注意观察屏上图样特征：双缝S1、S2连线的中垂线与屏相交的中央位置是白色亮缝，而两侧是彩色条纹，然后展示挂图以便让学生对图样有深刻印象．(三)课堂小结1．托马斯·扬在历史上第一次解决了相干光源问题，成功做出了光的干涉实验．光的干涉现象微粒说无法解释，而波动说可做出完善解释，使人们认识到光具有波动性．2．两个相干光源发出的光在屏上某处叠加时如果同相，光就加强，如果反相光就减弱，于是产生明暗条纹，其特征是在中央明纹两侧对称地分布着明暗相间的各级干涉条纹，且相邻明纹和相邻暗条纹的间隔相等．单色光：亮纹光程差δ=kλ(k=0，1，2…)．复色光则出现彩色条纹．用心爱心专心3．明暗相间条纹反映光的能量在空间分布情况，暗条纹处光能量几乎是零．表明两列光波叠加彼此相互抵消．这并不是光能量损耗了或变成其它形式能量，而是按波的传播规律，没有能量传到该处；亮条纹处的光能量比较强，光能量增加也不是光的干涉可以产生能量，而是按波的传播规律，到达该处的能量比较集中．用心爱心专心6第二篇：鲁科版选修3-4 51 光的干涉 (教案)第一节光的干涉三维教学目标1、知识与技能（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）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。

2019-2020年高中物理 13.2《光的干涉》教案新人教版选修3-4

2019-2020年高中物理 13.2《光的干涉》教案新人教版选修3-4一、教材分析1．国内以往教材对光的教学都是按光学的两大分支——利用几何学的概念和方法研究光的传播规律的几何光学和研究光的本性以及光与物质相互作用的规律的物理光学而分两章进行，两部分教学内容的处理相对独立．新课标下的光学教材，突出“光的本性”这条主线，将两部分内容整合为一，全章教材内容编排灵动活跃，贴近光学研究高新理念与成果，具有时代气息．2．教材将《光的干涉》安排在学生可感知的光折射现象研究（第1 节）之后，意在建立有层次的光本性认知平台．在光折射现象研究中得到折射定律后，教材及时引导学生作深层思考：从实验中得出的折射定律与从惠更斯原理得出的结论形式一致，是否可以推测光可能是一种波？“光线”是否应该是光波的波线？为将对光的认知同化至波的图式中去作了自然的铺垫，这样的编排与高中学生的认知水平相适应的，也顺乎人类对光本性认识的进程．3．本节围绕波的特征现象之一——光的干涉的研究展开，以完成“光是一种波”的推理与同化．教材着力于展示典型的光干涉实验及光干涉现象，分析光干涉图样的规律及发生光干涉的条件．教材贯穿了如下的科学方法：不完整的事实（折射定律与从惠更斯原理得出的结论形式一致）↓假说（光是一种波）↓可检验的依据（是波就会干涉）↓新事实的检验（双缝干涉图样）二、学情分析1．学生大多在生活中没有光的干涉现象的体验，但通过高中物理学习，已有水波、声波等机械波干涉的经验与理论，高二学生已有一定的自主构建新知识框架的能力，可以从已感知的机械波干涉现象与规律延伸至待认定的光是波的推想．2．高二学生已有一定的物理学科方法，如观察实验，控制实验，假说方法，从现象归纳规律等，可以实现教材渗透的方法教育意图．三、设计思想基于上述对教材意图与受体分析，本节教学着重向学生介绍作为光的波动说的重要实验支持——光的干涉现象．教学安排拟从回眸机械波的干涉导入，以课堂演示实验及学生随堂实验为依托，让学生“想”——体验逻辑推理的思维过程、“说”——外显思维活动过程、“看”——理性观察、“做”——体验科学探究活动、应用探究方法、“听”——接受前人总结知识，完成教材规定的教学要求．四、教学目标本课教学目标在以下三个领域具体为1．知识与技能◆会观察与描述光的双缝干涉现象，认识单色光双缝干涉条纹的特征．◆知道单色光双缝干涉亮、暗条纹形成的原理．◆知道产生光的干涉现象的条件．◆尝试获取相干光源．2．过程与方法※通过对实验观察分析，认识干涉条纹的特征，获得探究活动的体验．※尝试运用波动理论解释光的干涉现象．※体验观察到光的双缝干涉以支持光的波动说的假说上升为理论的方法．※通过机械波的干涉向光的干涉迁移，经历知识同化、抽象建模的物理思维过程．3．情感态度与价值观●体验探究自然规律的艰辛与喜悦．●欣赏光现象的奇妙和谐．●了解光干涉现象的发现对推动光学发展的意义．五、重点难点重点：1．观察与描述光的双缝干涉现象．2．知道产生光的干涉现象的条件，认识干涉条纹的特征．难点：用波动理论解释亮暗相间的干涉条纹．六、教学策略与手段从上一节所设伏笔“从实验中得出的折射定律与从惠更斯原理得出的结论形式一致，是否可以推测光可能是一种波？”切入，在复习水波的干涉现象及产生条件的基础上，引导学生提出用光是否具有干涉现象来作判断．在演示激光干涉图样之前，预期光干涉图样，介绍杨氏双缝干涉实验．对单色光双缝干涉亮、暗条纹的成因作定性解释．在学生活动《做一做》中，让学生用自制的双缝观察激光的干涉图样，通过双缝观看白炽灯灯丝出现彩色的干涉条纹作为学生的探究活动．作业设计：思考生活中所见过的光的干涉现象，力求使物理课堂学习贴近学生生活，尽量做到“从生活走向物理，从物理走向社会”．接受性学习与探究性学习穿插，完成本课目标．七、课前准备1．为了更好的展开教学内容，上节课后作业预埋一道背景为机械波的干涉的习题．2．教师在课前要做好充分的准备，对教材的内容进行深刻的分析，做好上课时需要的相关课件．做好实验是本堂课的关键，教师在课前要先做好演示实验．3．为了使实验现象明显，本节课要在有暗室条件的教室里上．4．教学用具：⑴实验装置演示光的干涉现象：激光器，双缝；20组学生电源、白炽灯，若干经过曝光的黑色摄影胶片、玻璃板，40只剃须刀，20把直尺．⑵多媒体课件水波干涉的视频，托马斯·杨双缝干涉实验原理示意图，分析出现亮暗相间条纹条件的PPT动画等．八、教学过程全课围绕光的双缝干涉实验展开教学活动．（动画显示课题后，教师引入）在光的折射一课中，从实验中得出的折射定律与从惠更斯原理得出的结论形式一致，是否可以推测光可能是一种波？学生思考与交流后得到：如果光是一种波，则要有波的特征现象作实验支持．干涉是波特有的现象，一切波都能发生干涉，因此可以用光是否具有干涉现象来判断光是不是一种波．（屏幕展示“水波干涉”的视频，通过已有知识的迁移让学生走进光的双缝干涉）让学生观察并描述稳定水波干涉现象的特征：即出现振动总是加强和振动总是减弱的区域，且加强区和减弱区互相间隔的现象；指出干涉现象是两列波在空间相遇叠加的结果；强调要得到稳定干涉图样需要两波源的振动情况完全相同．（板书）一、波的特征现象之一——干涉现象——振动加强与减弱的区域确定发生稳定干涉的条件——两列波的频率相同设问1：⑴预期的光（例如红光）的干涉图样是怎样的？要求回答：单色光的干涉现象是亮暗相间的条纹．（从机械波迁移至光波）设问2：⑵日常生活中为什么不易看到光的干涉现象？如何通过实验控制而获得光的干涉现象？学生交流后教师归总：要产生光的干涉现象必须要有两个振动情况完全相同的光源，实验控制的关键在获取振动情况完全相同的光源，让两个完全相同的“相干光源”发出的光在同一空间叠加，用屏在叠加区域接收，应可得到预期的现象．（板书）二、双缝干涉实验1．物理学家这样做——托马斯·杨双缝干涉实验（屏幕切换显示托马斯·杨双缝干涉实验原理示意图，如图1所示，介绍杨氏实验）教师强调以下两点：单缝的作用是获取单一频率的光源；双缝屏上的两条狭缝离的很近，到前一条狭缝的距离相等，所以两条狭缝处光的振动情况完全相同．说明杨氏最初的实验所用的不是狭缝，而是小孔，后来，他发现改用狭缝后干涉图样更加明亮，于是后人把他的实验叫做双缝干涉实验．杨氏实验成功获得亮暗相间的干涉图样，证明光的确是一种波．（板书）2．双缝干涉演示实验（教师采用激光作为光源演示双缝干涉实验）教师操作：⑴打开激光器，直接把激光打到后背的墙（光屏）上（易观察）．要求学生说出观察到的现象——激光沿直线传播，打到墙上是一个亮斑．⑵在激光器前加一双缝，让学生再观察实验现象，并引导学生描述观察到的现象．学生活动：①在加双缝前，请一学生来观察双缝，因为双缝间距太小，大约0.1mm 左右，一般很难看出是双缝，可以让其他同学帮助想办法，如将双缝屏迎着光去看便可看出．②仔细观察实验现象，并描述加双缝前、后在光屏上观察到的现象：光到达屏上的范围比不加双缝时大了；屏上出现了亮（红）暗相间的条纹；条纹间距相等；还可以请刚才观察双缝的学生说出，亮暗相间的条纹走向与双缝的方向平行．（板书）双缝干涉图样的特征⑴ 亮暗相间的条纹；⑵ 条纹间距相等；⑶ 光到达的范围比“直线传播”的大．教师设问：为什么会出现这样的图样？怎样用波动理论解释光的干涉现象．（板书）三、研究双缝干涉图样的成因图1 S S 单缝屏双缝屏光屏（屏幕显示用波面描述相干波叠加的原理图，如图2所示）教师讲解要点：⑴说明示意图是两列波某一时刻峰谷位置分布图．⑵说明两列波的振动情况完全相同，在两列波峰峰、谷谷相遇位置均是加强点；而峰谷相遇位置均是减弱点．⑶先分析S1、S2连线中垂线上的点，这些点到两波源的路程差为0，是加强点，并说明此直线上的点均是加强点．⑷再分析S1、S2连线中垂线两侧最靠近中垂线对称位置上的点，即两列波峰谷相遇点，这些点到两波源的路程差为，为减弱区域．⑸再分析远离中垂线上的点，又是加强区域……．小结：通过以上分析可知：振动加强区与减弱区的分布是相互间隔的，而且是稳定的．结合干涉图样分析：叠加加强区，光能量较强——亮；叠加减弱区，光能量较弱——暗．于是得到亮暗相间的干涉图样．（板书）1. 当屏上某点到双缝S1、S2的路程差是光波波长的整数倍时，即，在这些地方出现亮条纹；2. 当屏上某点到双缝S1、S2的路程差是光波半波长的奇数倍时，即，在这些地方出现暗条纹．学生活动：用自制的器材来观察双缝干涉现象．取经过曝光的黑色摄影胶片，放在玻璃板上．把两只剃须刀片并拢，以刀刃的前端沿直尺在胶片上一次划出两道细缝，缝间距离要小于0.1mm．这样就做成了双缝．学生做好双缝后，教师请若干学生把做好的双缝放到激光器前，让其他同学用白纸在自己座位上就近接收干涉图样．描述各图样及教师演示的实验现象有何异同．教师引导学生总结：干涉条纹的间距与双缝的间距有关，干涉条纹的间距与双缝至屏的距离有关．学生活动：通过自制的双缝观看相距0.5m左右的白炽灯的灯丝，描述观察到的实验现象？思考为什么会出现彩色的干涉条纹？干涉现象是波的特征现象，双缝干涉实验的成功说明光的确是一种波．双缝干涉实验最重要的控制是获得两个完全相同的光源！教室里的两盏白炽灯不是完全相同的两个光源，所以发出的光不会发生干涉；我们刚才的实验中，通过双缝获得了可以产生干涉图样的光源．（板书）四、相干光源如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫做相干光源．（全课总结、提升）1．托马斯·杨在历史上第一次解决了相干光源问题，成功做出了光的干涉实验．光的干涉现象是微粒说无法解释的，使人们认识到光具有波动性．2．两个相干光源发出的光在屏上某处叠加时，如果同相光就加强，如果反相光就减弱，于是产生亮暗条纹，其特征是在中央亮纹两侧对称地分布着亮暗相间的各级干涉条纹，且相邻亮纹和相邻暗纹的间距相等．3．亮暗相间条纹反映光的能量在空间分布情况．暗条纹处光能量几乎是零，表明两列光波叠加彼此相互抵消，这并不是光能量损耗了或变成其它形式能量，而是按波的传播规律，没有能量传到该处；亮条纹处的光能量比较强，光能量增加，也不是光的干涉可以产生能量，而是按波的传播规律，到达该处的能量比较集中．九、作业设计1．认真阅读课本，预习第3节：用双缝干涉测量光的波长．2．例举生活中见过的光的干涉现象．3．探讨：⑴在用自制的双缝观看白炽灯丝时，为什么会看到灯丝两侧细密地分布着彩色的干涉条纹？⑵以下是两个关于光的干涉的实验，试分析在这些实验设计中，是如何获得相干光源的，并作图求出干涉区域：洛埃镜实验实验示意如图3所示，S 1为狭缝光源，其一部分光直射到光屏，另一部分几乎与镜面平行地射向镜面，然后反射光到达屏上．菲涅耳双面镜实验菲涅尔双镜是两个交角很小的平面镜，如图4所示，从狭缝S 发出的光，经平面镜M 1和M 2发生反射． S2E 'E 图4Ｏ'2019-2020年高中物理 13.2光的干涉教案新人教版选修3-4一、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1．光的干涉现象——扬氏干涉实验．（1）提出问题：光是否具有波动性？如果有则会有光的干涉现象，观察光的干涉现象可以用屏幕，在屏幕上会得到什么现象呢？演示两个通有同频率交流电单丝灯泡（或蜡烛）作为两个光源，移动屏与它们之间的距离，屏幕上看不到明暗相间的现象．实验结果表明：两个独立热光源的光波相遇得不到干涉现象．说明光的复杂性．认识事物不是一帆风顺的．实验的不成功是光无波动性？还是实验设计有错误，没有满足相干条件？（2）杨氏实验．①介绍英国物理学家托马斯·杨．如何认识光，如何获得相干光源——展示杨氏实验挂图鼓励学生在认识事物或遇到问题时，学习杨氏的科学态度，巧妙的思维方法．②介绍实验装置——双缝干涉仪．说明双缝很近0．1mm，强调双缝S1、S2与单缝S的距离相等，所以两单缝S1、S2处光的振动不仅频率相同，而且总是同相．③演示：先用加滤色片后单色光红光进行演示，然后改用激光源做双缝干涉实验，并使双缝与屏幕的距离加大，这样在屏幕上得到条纹间距离大，更为清晰的明暗相同的图样．展示双缝干涉图样，让学生注意观察图样，回答图样的特点：（1）明暗相间．（2）亮纹间等距，暗纹间等距．（3）两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹——中央亮纹．提出问题：为什么会出现这样的图样？怎样用波动理论进行解释．2．运用波动理论进行分析．（1）演示两列频率相同、振动方向相同两列波在一直线上叠加的情景．用做好的幻灯片用投影幻灯进行演示；或用编制好的软件在电脑上进行演示．注意分析两列波传播经同一位置时此点的振动情况．①仍在某一平衡位置附近往复振动，位移随时间而改变．②两列波同相振幅变大，说明此点振动加强了；两列波反相振幅减小，说明此点振动减弱了．强调波形图是各个质点在同一时刻位移的包络线，演示波在传播时，波峰波谷的移动情况．（2）演示一列波由近及远波峰、波谷示意图，演示两列频率相同，同相波由近及远波峰、波谷的示意图．操作：波谷行进的位置；然后再演示两列波S1、S2独立传播每隔②幻灯片数量准备多一些，波峰、波谷向前推进速度要慢，若用电脑波行进的速度要慢且可暂停．③最后形成书上双缝干涉示意图样，展示彩色挂图．分析：①说明示意图是两列波某一时刻峰谷位置分布图．②说明两列波同频率、初相相同，在两列波峰峰、谷谷相遇位置均是加强点；而峰谷相遇位置均是消弱点．③先分析S1S2连线中垂线上的点：首先让学生注意中垂线上的某一点，演示让波行进起来结果峰谷依次通过此点——说明此点振动在峰→平衡位置→谷→平衡位置→峰之间往复振动是加强点．然后再让学生看两列波的相遇峰、谷依次通过该直线上的所有点——说明此直线上的点均是加强点．④再分析S1S2中垂线两侧对称位置上的点，即两列波峰谷相遇点，首先注意某一点，演示让波行进起来总是峰谷同时通过此点——说明两列波通过此点总是振动方向相反，是被消弱的；然后再看两列波峰谷交叉点的移动情况——为消弱区域．⑤其次再分析远离中垂线上的点又是加强区域……小结：通过以上分析振动加强与消弱点的分布是相互间隔的而且是稳定的．结合干涉挂图反映在屏幕上：同相加强光能量较强——亮；反相减弱光能量较弱——暗．得到亮暗间隔的干涉图样．（3）屏幕上出现亮纹、暗纹的条件．在示意图中，S1和S2为一对相干光源，两组半径相同的同心圆表示S1和S 2两相干光源向外传播的两列波．实线表示波峰，虚线表示波谷．实线a、a 2、a＇2，a4、a＇4…为加强区域，虚线a1、a＇1；a3、a＇3…为减弱区域．①实线a上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差δ=0．实线a2（a＇2）上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差δ2=λ．实线a4（a＇4）上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差δ4=2λ．即在实线a、a2（a＇2）、a4（a＇4）…上各点光程差各为0、λ、2λ…，即为波长的整数倍．屏上出现亮纹．②虚线a1（a＇1）上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程虚线a3（a＇3）上各点，S1、S2发出光波到达该线上某点的光程……即在虚线上a1（a＇1），a3（a＇3）…上各点的光程差各为总结规律：凡光程差等于波长整数倍的位置，产生亮条纹；凡光程差等于半波奇数倍的位置，产生暗条纹，即产生亮暗条纹条件表达式：亮纹光程差δ=kλ（k=0，1，2…）．（4）若学生数学基础好，接受能力强可推导屏上亮暗纹的位置公式，否则不进行此内容．3．干涉条纹间距与哪些因素有关．教师重做双缝干涉实验，让学生注意实验现象，并定性寻找规律．①改变屏与缝之间的距离L——波长λ不变时L越大，亮纹间距（暗纹间距）越大．②屏与缝之间距离L不变，用不同的单色光进行实验——波长长的亮纹间距（暗纹间距）大，并展示彩色挂图．③L、λ不变，用双缝距离d不同配件进行实验——d小的亮纹间距（暗纹间距）大．小结：（1）实验可证明（或用上述亮暗纹的位置公式得亮纹间距）（2）利用双缝干涉实验，测量L、d、△x可测单色光的波长．4．用复色光源做扬氏双缝干涉实验．让学生猜测干涉图样，然后教师做演示，让学生注意观察屏上图样特征：双缝S1、S2连线的中垂线与屏相交的中央位置是白色亮缝，而两侧是彩色条纹，然后展示挂图以便让学生对图样有深刻印象．（三）课堂小结1．托马斯·扬在历史上第一次解决了相干光源问题，成功做出了光的干涉实验．光的干涉现象微粒说无法解释，而波动说可做出完善解释，使人们认识到光具有波动性．2．两个相干光源发出的光在屏上某处叠加时如果同相，光就加强，如果反相光就减弱，于是产生明暗条纹，其特征是在中央明纹两侧对称地分布着明暗相间的各级干涉条纹，且相邻明纹和相邻暗条纹的间隔相等．单色光：亮纹光程差δ=kλ（k=0，1，2…）．复色光则出现彩色条纹3．明暗相间条纹反映光的能量在空间分布情况，暗条纹处光能量几乎是零．表明两列光波叠加彼此相互抵消．这并不是光能量损耗了或变成其它形式能量，而是按波的传播规律，没有能量传到该处；亮条纹处的光能量比较强，光能量增加也不是光的干涉可以产生能量，而是按波的传播规律，到达该处的能量比较集中．。

1.光的干涉-教科版选修3-4教案

光的干涉-教科版选修3-4教案一、知识背景光的干涉是光学中重要的现象，指的是两束或多束光线相遇后相互作用的结果。

在这些光线中，电磁波的振幅会相互增强或相互抵消，从而形成特殊的干涉图案。

在具体应用中，干涉现象的研究对于光学仪器的设计具有重要的意义，例如反射镜、干涉仪等。

二、知识目标通过本节课学习，学生应该掌握以下知识点：1.光的干涉的概念和表现形式；2.干涉现象的数学理论和实验方法；3.干涉仪的结构和应用原理。

三、教学过程A.概念引入1.观察实验现象在教室里放一盏白炽灯，挂在黑板前面垂直放置两个铝箔板；请学生观察铝箔上的白色条纹并思考原因。

2.引入概念介绍光的干涉的基本概念，干涉现象是由两束或多束相干光线相遇后相互作用的结果。

其中，相干性是指两束或多束光线的波长、频率、方向等相同或相似。

根据干涉的表现形式，可以将干涉分为衍射干涉和干涉。

B.实验演示1.学生自行制作光的干涉实验器材老师可提供学生制作干涉板，制作过程中学生可了解银膜和玻璃的反射率，以及干涉板的反射和透射规律等内容。

2.实验演示使用干涉板和激光进行干涉实验，观察干涉实验的条纹，并与理论计算数据进行对比。

C.理论计算1.进一步探究干涉震荡和相位差的概念，引入双缝干涉和薄膜干涉，给出波前劈裂实验和光路差的概念和计算方法等内容。

2.解释干涉仪器的原理和应用，介绍迈克尔逊干涉仪、显微干涉测量仪、激光干涉仪等典型仪器。

D.小结对于本节课的内容进行简要总结，帮助学生理清思路，进一步加深概念。

四、教学建议1.实践教学：本节课程需要学生进行自行制作干涉仪器，可以将制作过程的注意事项、操作步骤等以课件的形式展示给学生，并检查学生整个制作的过程。

2.互动交流：在实验演示和理论计算环节，鼓励学生提出问题、共同解答问题。

3.经验讲解：介绍光学领域中的干涉现象时，可以分享相关领域的故事、考核经验等。

五、评估标准1.能够准确描述光的干涉的概念和表现形式；2.能够制作并使用常见的干涉仪器，能够对其进行分析和设计；3.能够熟练掌握干涉现象的数学理论和实验方法，能够开展相关实验和计算。

2020-2021学年高中物理第五章光的波动性 1 光的干涉教案2 教科版选修3-4

光的干涉教学目标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。

3、初步认识薄膜干涉及其应用。

教学过程：从生活中彩虹、海市蜃楼等奇妙的光学现象来探究光的本性引入：人类对光的本性的认识过程A．牛顿的微粒说（17世纪）：光是的物质微粒（弹性小球），在均匀介质中以一定的速度传播；①能解释：光的直线传播、光的反射、光的折射；②不能解释：光能同时发生反射和折射、光的独立传播；B．惠更斯（荷兰，跟牛顿同一时代）：光是某种振动，以波的形式向周围传播；①能解释：光的反射和折射、光的独立传播；②不能解释：光的直线传播、光电效应；C．托马斯•杨（英）、菲涅耳（法）：光的干涉和衍射现象，进一步证实了光的波动性（复习波的相关知识）；D．麦克斯韦预言电磁波的存在，并提出光是一种电磁波；但仍不能解释随后观察到的光电效应现象；E．爱因斯坦：光子说（光子有别于微粒）现在人们公认：光具有波粒二象性要说明光是一种波，从实验引入一双缝干涉（阅读课本P78）1.了解杨氏实验装置以及作用和观察到的实验现象2、为什么会出现这样的图样？怎样用波动理论进行解释。

小结：1、产生光的干涉现象的条件：频率相同2、用波动理论解释光的干涉现象：亮纹：22λn S =∆ ⋯⋯=2,1,0n暗纹：2)12(λ+=∆n s ⋯⋯=2,1,0n3、干涉条纹的特点：明暗相间等间距条纹例1在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（ C ）A ．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其它颜色的双缝干涉条纹消失B ．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其它颜色的双缝干涉条纹依然存在C ．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D ．屏上无任何光亮二 . 条纹间距与波长的关系同一实验中，任意两个相邻的亮纹间的距离是_相等____的。

教科版高中物理选修3-4：《光的干涉》学案-新版

5.1《光的干涉》学案课程导学：干涉现象是波特有的现象，由于光波的波长比较小，通常情况下观察不到光的干涉现象，正是因为光的干涉现象，使人们认识到光是一种波，学习本节要注意从以下几点进行把握：1.知道光的干涉现象，并知道从光的干涉现象说明光是一种波。

2.理解双缝干涉现象是如何产生的，并能判断出何处出现亮条纹，何处出现暗条纹。

3.知道什么是相干光源和产生干涉现象的条件。

4.理解薄膜干涉现象是如何产生的，并能解释检查平面平整度的原理。

教材导读：要点一：双缝干涉1.1801年，英国物理学家托马斯•杨成功地观察到了光的干涉现象。

杨氏实验证明光的确是一种波。

2.让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，两条狭缝相距很近，根据惠更斯原理，两狭缝就相当于两个完全相同的光源，如果光是一种波，狭缝就成了两个波源，两个光源发出的光在挡板后面的空间相互叠加发生干涉现象，在屏上将得到明暗相间的条纹。

3.双缝干涉实验现象：在两个狭缝后面的屏上得到明暗相间的条纹，且条纹间距相等。

4.双缝干涉实验现象的分析：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时（即恰好等于波长的整数倍时），两列光在这点相互加强，出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光在这点相互削弱，出现暗条纹。

5.光的干涉现象充分表明光是一种波。

6.相干光源：两列光的频率相同，振动情况相同，且相差恒定。

能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用同一束光分成两列而获得，称为分光法。

7.一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因：由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相位差，在一般情况下，很难找到那么小的缝和哪些特殊的装置，形不成相干光源，故一般情况下不易观察到光的干涉现象。

8.光发生干涉现象的必要条件是两列光为相干光。

要点二：薄膜干涉1.薄膜干涉：单色光平行入射到肥皂薄膜或楔形空气薄膜上，由膜前后两个表面反射回来的两列光是相干光，它们相互叠加产生干涉，于是就出现了明暗相间的条纹或区域的现象。

部编版2020学年高中物理第五章光的波动性第1节光的干涉教学案教科版选修3

第1节光_的_干_涉对应学生用书P61双缝干涉[自读教材·抓基础]1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。

(如图5－1－1所示)图5－1－11．实验过程让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个光源，它们的振动情况总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。

2．实验现象在屏上得到明暗相间的条纹。

3．实验结论实验证明光是一种波。

[跟随名师·解疑难]1．双缝干涉实验的装置示意图实验装置如图5－1－2所示，有光源、单缝、双缝和光屏。

1.用单色光做双缝干涉实验时，屏上出现明暗相间的条纹，用白光做双缝干涉实验时，屏上出现彩色条纹。

2．屏上某点到双缝的距离之差Δr＝±kλ时，该点为明条纹，屏上某点到双缝的距离之差Δr＝±(2k－1)λ2时，该点为暗条纹。

3．干涉图样中，相邻两明条纹或暗条纹的间距相同。

4．薄膜干涉是膜的前后两表面的反射光的干涉，观察薄膜干涉时，观察者应与光源在薄膜的同侧。

图5－1－22．单缝屏的作用获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。

如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏。

杨氏那时没有激光，因此他用强光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光。

3．双缝屏的作用红色平行光照射到双缝S 1、S 2上，这样一束光被分成两束振动情况完全一致的相干光。

4．屏上某处出现亮、暗条纹的条件频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加，如亮条纹处某点同时参与的两个振动总是同相；暗条纹处总是振动反相。

具体产生亮、暗条纹的条件为：(1)亮条纹的条件：屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍。

即：|PS 1－PS 2|＝kλ＝2k ·λ2(k ＝0,1,2,3……) k ＝0时，PS 1＝PS 2，此时P 点位于屏上的O 处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹。

教科版高中物理选修3-4.5.1 光的干涉(导学案)

第五章光的波动性第一节光的干涉导学案【学习目标】1、在复习机械波干涉的基础上使学生了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。

2、通过干涉实验使学生认识光的干涉现象和干涉条纹的特征3、使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件。

4、激情投入，学生通过自主实验探究，小组合作学习探究掌握光的干涉条件，推理在双缝干涉实验中形成亮条纹和暗条纹的原因及产生亮暗条纹的条件。

【学习目标解读】对双缝干涉图样中亮条纹和暗条纹产生原因的正确理解,如何用波动说来说明明暗相间的干涉条纹，在时间上是稳定的，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”．推理在双缝干涉实验中形成亮条纹和暗条纹的原因及产生亮暗条纹的条件。

【教学重点】光发生干涉的条件及干涉现象的本质【教学难点】1、亮纹（或暗纹）位置的确定2、亮纹（或暗纹）间距公式的推导3、薄膜干涉产生的原因【课前预习案】【使用说明】1、同学们要先通读教材，然后依据课前预习案再研究教材；通过梳理了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理，通过干涉实验认识光的干涉现象和干涉条纹的特征，掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件。

2、勾划课本并写上提示语．标注序号；完成学案，熟记基础知识，用红笔标注疑问。

（一）教材助读1、光的干射（1)、什么叫光的干射？（2）、光的干射必须具备的条件是什么？（3）、相邻两亮条纹间的间距公式是什么？各个物理量分别表示什么？【想一想】从红光到紫光，频率是如何变化的？频率由谁决定？2、相干光源（1）、什么是相干光源？3、双缝干涉（1）、杨氏双缝干涉实验原理（2）、实验中得到的干涉图样有哪些特点？（3）、如果用白光做双缝干涉实验又会出现什么现象？4、薄膜干涉（1）、薄膜干涉的成因是什么？（2）、薄膜干涉中相干光源的来源（3）、薄膜干涉图样特点（4）、薄膜干涉的应用【判一判】(1)薄膜干涉是由空气膜或液体膜的透射光形成的.( )(2)观察薄膜干涉条纹，要从光源的同侧.( )(3)雨过天晴，看到的彩虹是薄膜干涉现象.( )（二）预习自测1、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（）A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮2、在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若分别用频率为f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是（）A.单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹B.单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹C.单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹D.单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹3、对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是( )A.不同的色光有可能产生干涉现象B.不同的色光不可能产生干涉现象C.光的强度不同有可能产生干涉现象D.光的强度不同不可能产生干涉现象4、用杨氏双缝实验演示光的干涉, 影响条纹位置的因素是（）A．光的强度B．光的波长C．屏与狭缝的距离D．两狭缝间的距离【问题反馈】：请将你在预习本节中遇到的问题写在下面。

2020最新高中物理第五章光的波动性 1 光的干涉学案教科版选修3-4(考试专用)

1 光的干涉[学习目标] 1.知道光的干涉现象和产生干涉现象的条件，知道光是一种波.2.理解相干光源和产生干涉现象的条件.3.理解明暗条纹的成因及出现明暗条纹的条件.4.理解薄膜干涉的成因，知道薄膜干涉的现象和应用.一、双缝干涉1.1801年，英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了光的干涉.2.双缝干涉实验(1)实验过程：激光束垂直射到两条狭缝S 1和S 2上，S 1和S 2相当于两个完全相同的光源，从S 1和S 2发出的光在挡板后面的空间叠加而发生干涉现象.(2)实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹.(3)实验结论：光是一种波.3.出现明、暗条纹的条件光从两狭缝到屏上某点的路程差为半波长λ2的偶数倍(即波长λ的整数倍)时，这些点出现明条纹；当路程差为半波长λ2的奇数倍时，这些点出现暗条纹.二、薄膜干涉1.原理：以肥皂膜为例，单色光平行入射到肥皂泡液薄膜上，由液膜前后两个表面反射回来的两列光是相干光，它们相互叠加产生干涉，肥皂泡上就出现了明暗相间的条纹或区域.2.图样：以光照射肥皂泡为例，如果是单色光照射肥皂泡，肥皂泡上就会出现明暗相间的条纹或区域；如果是白光照射肥皂泡，液膜上就会出现彩色条纹.3.应用：检查平面的平整程度.原理：空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)两只相同的手电筒射出的光在同一区域叠加后，看不到干涉图样的原因是干涉图样太细小看不清楚.( × )(2)屏上到双缝的路程差等于半波长的整数倍，此处为暗条纹.( × )(3)水面上的油膜呈现彩色条纹，是油膜表面反射光与入射光叠加的结果. ( × )(4)观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧.( × )2.如图1所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7m ，屏上P 点距双缝S 1和S2的路程差为7.95×10－7m.则在这里出现的应是________(填“亮条纹”或“暗条纹”).图1答案暗条纹一、双缝干涉实验[导学探究] 如图2为双缝干涉的示意图，单缝发出的单色光投射到相距很近的两条狭缝S1和S2上，狭缝就成了两个波源，发出的光向右传播，在后面的屏上观察光的干涉情况.图2(1)两条狭缝起什么作用？(2)在屏上形成的光的干涉图样有什么特点？答案(1)光线照到两狭缝上，两狭缝成为振动情况完全相同的光源.(2)在屏上形成明暗相间、等间距的干涉条纹.[知识深化]1.杨氏双缝干涉实验(1)双缝干涉的装置示意图实验装置如图3所示，有光源、单缝、双缝和光屏.图3(2)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况.也可用激光直接照射双缝.(3)双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光.2.光产生干涉的条件两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同.杨氏双缝干涉实验是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的.3.干涉图样(1)单色光的干涉图样：干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹.(2)白光的干涉图样：中央条纹是白色的，两侧干涉条纹是彩色条纹.例1 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，这时( )A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮答案 C解析分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但仍有光亮.两束光发生干涉的条件是两束光的频率相同、相位差恒定、振动情况相同.二、双缝干涉图样中的亮、暗条纹的判断如图4所示，设屏上的一点P 到双缝的距离分别为r 1和r 2，路程差Δr ＝r 2－r 1.图4(1)亮条纹的条件：屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍.即：Δr ＝kλ＝2k ·λ2(k ＝0,1,2,3，…) k ＝0时，PS 1＝PS 2，此时P 点位于屏上的O 处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹.k 为亮条纹的级次.(2)暗条纹的条件：屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是半波长的奇数倍.即： Δr ＝(2k －1)·λ2(k ＝1,2,3，…) k 为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开.例2 如图5所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600nm 的橙色光源照射单缝S ，在光屏中央P 处观察到亮条纹，在位于P 点上方的P 1点出现第一条亮条纹(即P 1到S 1、S 2的路程差为一个波长)，现换用波长为400nm 的紫光源照射单缝，则( )图5A.P 和P 1仍为亮条纹B.P 为亮条纹，P 1为暗条纹C.P 为暗条纹，P 1为亮条纹D.P 、P 1均为暗条纹答案 B解析从单缝S 射出的光被S 1、S 2两缝分成两束相干光，由题意知屏中央P 点到S 1、S 2距离相等，即分别由S 1、S 2射出的光到P 点的路程差为零，因此中央是亮条纹，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P 点都是中央亮条纹.而分别由S 1、S 2射出的光到P 1点的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P 1S 1－P 1S 2|＝600nm ＝λ橙.当换用波长为400nm 的紫光时，|P 1S 1－P 1S 2|＝600nm ＝32λ紫，则两列光波到达P 1点时振动情况完全相反，即分别由S 1、S 2射出的光到达P 1点时相互削弱，因此，在P 1点出现暗条纹.综上所述，选项B 正确.判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源(双缝)的路程差与波长的比值，要记住路程差等于波长整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处出现暗条纹，还要注意这一结论成立的条件是：两个光源为相干光源.针对训练如图6所示，用频率为f 的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P 点出现第3条暗条纹，已知光速为c ，则P 到双缝S 1、S 2的距离之差|r 1－r 2|应为( )图6A.c 2fB.3c 2fC.3c fD.5c 2f答案 D解析出现第3条暗条纹，说明S 1、S 2到P 点距离之差为52λ，而λ＝c f ，所以|r 1－r 2|＝52λ＝5c 2f，因而D 项是正确的. 三、薄膜干涉[导学探究] 小朋友吹出的肥皂泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都会看到彩色的条纹，这些彩色条纹是如何形成的呢？答案由薄膜干涉造成的.白光照射在肥皂泡膜、油膜表面，被薄膜前、后表面反射的两列光叠加，形成干涉条纹.由于白光中的各色光波长不同，干涉后的条纹间距不同，薄膜上就会出现彩色条纹.[知识深化] 薄膜干涉中的色散(1)薄膜干涉中相干光的获得光照射到薄膜上，在薄膜的前、后两个面反射的光是由同一个实际的光源分解而成的，它们具有相同的频率、恒定的相位差.(2)薄膜干涉的原理光照在厚度不同的薄膜上时，前、后两个面的反射光的路程差等于相应位置膜厚度的2倍，在某些位置，两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，于是出现暗条纹.(3)薄膜干涉是经薄膜前后面反射的两束光叠加的结果：出现亮条纹的位置，两束光的路程差Δr ＝kλ(k ＝0,1,2，3，…)，出现暗条纹的位置，两束光的路程差Δr ＝2k ＋12λ(k ＝0,1,2,3，…).例3 用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条纹为( )答案 B解析由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程差，则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度.因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜，厚度相等的位置在同一条水平线上，故同一条干涉条纹必然是水平的，由此可知只有选项B 正确.1.由于薄膜干涉是经薄膜前、后表面反射的两束光叠加而形成的，所以观察时眼睛与光源应在膜的同一侧.2.在光的薄膜干涉中，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亮条纹或同一暗条纹应出现在厚度相同的地方，因此又叫等厚干涉，每一条纹都是水平的.3.用单色光照射得到明暗相间的条纹，用白光照射得到彩色条纹.例4(多选)如图7甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到如图乙所示条纹中的P和Q情况，这说明( )图7A.N的上表面A处向上凸起B.N的上表面B处向上凸起C.N的上表面A处向下凹陷D.N的上表面B处向下凹陷答案BC解析空气薄膜厚度从左向右依次增大，又因为同一条亮(暗)条纹上各处空气薄膜厚度相同，因此可知被检查平面发生弯曲的P处的空气厚度本应该比同一条纹上其他位置的空气厚度小，而实际上厚度一样，故A处存在凹陷，同理可知B处存在凸起.薄膜干涉的应用1.检查平面平整度的原理光线经空气薄膜的上、下两面的反射，得到两束相干光，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉条纹是等间距的.如果被检测平面某处凹下，则对应条纹提前出现，如果某处凸起，则对应条纹延后出现.2.增透膜的原理在增透膜的前、后表面反射的两列光波形成相干波，当路程差为半波长的奇数倍时，两光波相互削弱，反射光的能量几乎等于零.1.(双缝干涉实验)用两个红灯泡照射白墙，在墙上看到的是( )A.明暗相间的条纹B.彩色条纹C.一片红光D.晃动的条纹答案 C解析两灯泡不是相干光源，故选C.2.(亮、暗条纹的判断)在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P 点的距离之差为0.6μm，若分别用频率为f 1＝5.0×1014Hz 和f 2＝7.5×1014Hz 的单色光垂直照射双缝，则P 点出现亮、暗条纹的情况是( )A.用单色光f 1和f 2分别照射时，均出现亮条纹B.用单色光f 1和f 2分别照射时，均出现暗条纹C.用单色光f 1照射时出现亮条纹，用单色光f 2照射时出现暗条纹D.用单色光f 1照射时出现暗条纹，用单色光f 2照射时出现亮条纹答案 C解析单色光f 1的波长：λ1＝c f 1＝3×1085.0×1014m ＝0.6×10－6m ＝0.6μm. 单色光f 2的波长：λ2＝c f 2＝3×1087.5×1014m ＝0.4×10－6m ＝0.4μm. 因P 点到双缝的距离之差Δx ＝0.6μm＝λ1，所以用单色光f 1照射时P 点出现亮条纹.Δx ＝0.6μm＝32λ2，所以用单色光f 2照射时P 点出现暗条纹，故选项C 正确.3.(薄膜干涉)用如图8所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈.将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是( )图8A.当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°B.当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°C.当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°D.干涉条纹保持不变答案 D解析在重力作用下肥皂液薄膜的竖截面是梯形，前后两面的反射光叠加而形成干涉条纹，金属线圈在其所在平面内缓慢旋转并不能影响肥皂液薄膜的竖截面，故金属线圈在其所在平面内旋转时干涉条纹保持不变.4.(薄膜干涉)(多选)把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图9所示，这时可以看到明暗相间的条纹，下面关于条纹的说法中正确的是( )图9A.干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的上、下两表面反射形成的两列光波叠加的结果B.干涉条纹中的暗条纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C.将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D.观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧答案AC解析根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜上、下两表面反射的两列光叠加而成的，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以A项正确，B项错误；因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D项错误；根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C项正确.一、选择题考点一双缝干涉实验1.从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为( )A.手电筒射出的光是单色光B.干涉图样太细小看不清楚C.周围环境的光太强D.这两束光为非相干光答案 D解析这两束光都不是单色光，它们的相位差不恒定，故不是相干光，因此不能产生干涉图样.2.(多选)用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一条缝改用蓝光，下列说法正确的是( )A.在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹B.只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，此时不产生干涉现象C.频率不同的两束光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹D.尽管亮、暗条纹都是光波相互叠加的结果，但此时红光与蓝光只叠加而不产生干涉现象答案BD解析频率相同、相位差恒定、振动方向相同是产生干涉现象的条件，红光和蓝光频率不同，不能产生干涉现象，不会产生干涉条纹，A、C错误.3.某同学自己动手利用如图1所示器材观察光的干涉现象，其中，A为单缝屏，B为双缝屏，C为像屏.当他用一束阳光照射到A上时，屏C上并没有出现干涉条纹，他移走B后，C上出现一窄亮斑.分析实验失败的原因，最大的可能是( )图1A.单缝S太窄B.单缝S太宽C.S到S1与到S2的距离不等D.阳光不能作为光源答案 B解析本实验中，单缝S应非常窄，才可看做“理想线光源”，也才能成功地观察到干涉现象，移走B后，在C上出现一窄亮斑，说明单缝S太宽，故A错误，B正确；S到S1和S2距离不等时，也能出现干涉条纹，但中央不一定是亮条纹，C错误；太阳光可以作为光源，发生干涉时屏上将出现彩色条纹，D错误.考点二亮、暗条纹的判断4.(多选)用单色光做双缝干涉实验时( )A.屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹B.屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是亮条纹，也可能是暗条纹C.屏上的亮条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方D.屏上的亮条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方答案 AB解析在双缝干涉实验中，屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹，是振动加强处，不一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方，A 选项正确，C 选项错误；屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是半波长的奇数倍(暗条纹)，也可能是半波长的偶数倍(亮条纹)，B 选项正确；两列光波的波峰与波谷相遇的地方，应是暗条纹，D 选项错误.5.(多选)双缝干涉实验装置如图2所示，绿光通过单缝S 后，投射到有双缝的挡板上，双缝S 1和S 2与单缝S 的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹.屏上O 点距双缝S 1和S 2的距离相等，P 点是距O 点的第一条亮条纹，如果将入射的单色光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光波长，则下列说法正确的是( )图2A.O 点是红光的亮条纹B.红光的同侧第一条亮条纹在P 点的上方C.O 点不是蓝光的亮条纹D.蓝光的同侧第一条亮条纹在P 点的上方答案 AB6.在双缝干涉实验中，光源发射波长为6.0×10－7m 的橙光时，在光屏上获得明暗相间的橙色干涉条纹，光屏上A 点恰好是距中心条纹的第二条亮条纹.其他条件不变，现改用其他颜色的可见光做实验，光屏上A 点是暗条纹位置，可见光的频率范围是3.9×1014～7.5×1014Hz ，则入射光的波长可能是( )A.8.0×10－7mB.4.8×10－7mC.4.0×10－7mD.3.4×10－7m 答案 B解析可见光的频率范围是3.9×1014～7.5×1014 Hz 依据公式c ＝λf ，可知其波长范围是4.0×10－7～7.69×10－7m.A 、D 选项错误.根据公式Δr ＝nλ2(n 为整数)可知，n 为偶数的地方出现亮条纹，n 为奇数的地方出现暗条纹.因此n ＝4时，出现距中心条纹的第二条亮条纹，所以A 点到两条缝的路程差Δr ＝4×6×10－72 m ＝1.2×10－6 m ，要想出现暗条纹，n 需取奇数才行.当入射光波长为4.8×10－7 m 时，1.2×10－6 m ＝n ×4.8×10－72 m ，n ＝5为奇数，所以A 点出现暗条纹，B 选项正确.当入射光波长为 4.0×10－7 m 时，1.2×10－6m ＝n ×4.0×10－72m ，n ＝6为偶数，所以A 点出现亮条纹，C 选项错误. 考点三薄膜干涉7.(多选)下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是( )A.海市蜃楼B.水面上的油膜在阳光照射下呈彩色C.肥皂泡在阳光照射下呈现五颜六色D.荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮答案 BC解析海市蜃楼是光在空气中发生折射和全反射形成的，故选项A 错误；荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮是全反射的结果，故选项D 错误；油膜在阳光照射下呈彩色、肥皂泡在阳光照射下呈现五颜六色都是薄膜干涉的结果，故选项B 、C 正确.8.(多选)如图3所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是( )图3A.人从右侧向左看，可以看到彩色条纹B.人从左侧向右看，可以看到彩色条纹C.彩色条纹水平排列D.彩色条纹竖直排列答案 BC解析一束白光射到薄膜上，经前后两个面反射回来的光相遇，产生干涉现象，从左侧向右看可看到彩色条纹，又由于薄膜同一水平线上的厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的，故正确答案为B 、C.9.如图4所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光通过滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( )图4A.a 的上表面和b 的下表面B.a 的上表面和b 的上表面C.a 的下表面和b 的上表面D.a 的下表面和b 的下表面答案 C解析干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是标准样板与待测玻璃板之间的空气层.在空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉，观察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以判断厚玻璃板的上表面是否平整.因此选项C 正确.10.市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处.这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线.以λ表示此红外线在薄膜中的波长，用λ0表示此红外线在真空中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为( ) A.14λ0B.14λC.12λD.12λ0 答案 B解析要消除反射回来的红外线，即从薄膜前后表面反射回来的红外线发生干涉，相互抵消，即2d ＝λ2，解得：d ＝λ4，选项B 正确. 11.一个半径较大的透明玻璃球体，截取其下面的一部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如图5所示，在反射光中看到的是( )图5A.平行的明暗相间的直干涉条纹B.环形的明暗相间的干涉条纹C.只能看到同颜色的平行反射光D.一片黑暗答案 B二、非选择题12.(亮、暗条纹的判断)在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为6×1014Hz ，两光源S 1、S 2的振动情况恰好相反，光屏上的P 点到S 1与到S 2的路程差为3×10－6m ，如图6所示，则：图6(1)P 点是亮条纹还是暗条纹？(2)设O 为到S 1、S 2路程相等的点，则P 、O 间还有几条亮条纹，几条暗条纹？(不包括O 、P 两处的条纹)答案 (1)暗条纹 (2)5条暗条纹，6条亮条纹解析 (1)由λ＝c f 得λ＝5×10－7mn ＝Δs λ＝3×10－65×10－7＝6 由于两光源的振动情况恰好相反，所以P 点为暗条纹.(2)O 点到S 1、S 2的路程差为0，也是暗条纹，OP 间还有5条暗条纹，6条亮条纹.13.(薄膜干涉)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁.为了使波长为5.52×10－7m 的绿光在垂直表面入射时的反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的最小厚度.答案 1×10－7m解析设绿光在真空中的波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得n ＝c v ＝λ0f λf，即λ＝λ0n .若使反射光干涉相消，那么增透膜最小厚度d ＝14λ＝λ04n ＝5.52×10－74×1.38m ＝1×10－7 m.贯彻全国农村卫生工作会议精神，掌握新形势。

教科版高中物理选修(3-4)第五章《光的波动性》学案

教科版高中物理选修（3-4）第五章《光的波动性》学案一、双缝干涉及干涉法测光波波长1．产生干涉的条件：两列频率相同、相位差恒定、振动情况相同的光．2．产生明暗条纹的条件：当Δs ＝kλ时出现明条纹；当Δs ＝(2k －1)λ2时出现暗条纹(其中k ＝0，±1，±2……)．3．相邻明(或暗)条纹间距：Δx ＝l dλ 4．双缝干涉图样的特点：单色光照射时为间距相同的明暗相间的条纹，白光照射时为彩色条纹．例1 如图1所示为双缝干涉实验，甲图为用绿光照射时的结果，a 为中央亮条纹，a ′为相邻亮条纹；乙图为换用另一种单色光照射的结果，a 为中央亮条纹，a ′为相邻亮条纹，两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等，以下说法正确的是()图1A．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较长B．乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较长C．乙图可能是用紫光照射，表明紫光波长较短D．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较短例2利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图所示，则：图2(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA＝________mm，xB＝________mm，相邻两条纹间距Δx＝________mm；(2)波长的表达式λ＝________(用Δx、l、d表示)，该单色光的波长λ＝________m；(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________(填“变大”“不变”或“变小”)．二、薄膜干涉1．薄膜干涉中的条纹是从薄膜前、后两个表面反射的光在光源这一侧干涉形成的(观察者应与光源在同一侧才能看到干涉条纹)．2．同一条纹上的点厚度相同，所以若用肥皂薄膜做实验，条纹为横条纹．3．薄膜干涉要求膜的厚度与波长相差不大．例3劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图3所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等．(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若将图示装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹()图3A．变疏 B．变密C．不变 D．消失三、对光的干涉和衍射现象的比较两种现象比较项目单缝衍射双缝干涉不同点产生条件只要狭缝足够小，任何光都能发生频率相同的两列相干光波相遇叠加条纹特点条纹宽度和亮度不等，中央条纹最宽最亮，两侧条纹逐渐变窄变暗条纹宽度相等；各条纹间距相等；亮度基本不变相同点都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加时加强或削弱的结果；都是波特有的现象，表明光是一种波例条纹．现将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到() A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些B．与原来不相同的明暗相间的条纹，而中央明条纹变宽些C．只有一条与缝宽对应的明条纹D．无条纹，只存在一片红光1．(干涉和衍射比较)如图4所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是()图4A．a、b是光的干涉图样B．c、d是光的干涉图样C．形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短D．形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短2．(干涉实验)1834年，洛埃利用单面镜得到了杨氏干涉的结果．洛埃镜实验的基本装置如图5所示，S为单色光源，M为一平面镜．S经平面镜反射光和直接发出的光在光屏上相遇叠加形成干涉条纹，其光路如图所示，若已知光源到平面镜的距离为a，光源到屏的距离为l，相邻两条亮纹的距离为Δx，则光波的波长λ＝________.图5。

学年高二物理教科版选修3-4教案：第五章光的波动性复习课 Word版含答案

第五章光的波动性复习课教学目标1.系统整理光的波动性的几种典型性质和相关应用，使学生形成整体的知识结构2.通过典型例题的分析，进一步深化学生对相关规律的理解，并能灵活运用重点难点重点：本章知识结构总结难点：典型例题的分析与总结设计思想一章下来学生学到的知识还是相对分散、独立的，特别是本章的知识学生平时的认识很少、很肤浅，必须通过自主构建知识网络，通过综合应用才能得到深化。

教学资源多媒体复习课件等教学设计【课堂引入】前面几节课，我们分别学习了解了反映光的波动性几种性质及其应用。

今天这节课我们来对相关内容作一总结提升。

【课堂学习】学习活动一：总结全章知识框架问题1：光的波动性主要表现在哪些方面？问题2：光的波动性是哪些人、通过什么实验证实的？问题3：相关的实验装置和实验现象是怎样的？问题4：光的波动性分别有哪些典型的应用？问题5：激光是一种什么样的光？有哪些特性和典型的应用？总结：本章知识框架：学习活动二：重点知识回顾（一）光的干涉1．产生稳定干涉的条件：（1）频率相同（2）相差恒定2．双缝干涉实验装置（单缝、双缝的作用）现象：中央亮纹左右对称分布着明暗相间的等宽条纹规律：路程差Δr =(2k +1)·2λ 暗纹，Δr =2k ·2λ亮纹，k =0、1、2、3… 条纹间距：与单色光波长成正比，公式λd l x =∆ 3．薄膜干涉原理：利用薄膜前后表面反射光作为相干光波.应用：检查平面平整程度、增透膜（二）光的衍射1．概念：光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象2．明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多3．单缝衍射、圆孔衍射和圆盘衍射现象、泊松亮斑（三）光的偏振1．概念及相关实验现象、自然光与偏振光2、结论：光波是一种横波3．相关应用：滤光片、立体电影、汽车灯与挡风玻璃等（四）激光主要特点及应用：相干性好、平行度非常好、亮度高、可以调制等（五）实验：用双缝干涉测光波的波长：原理、步骤.学习活动三：.典型例题分析［例1］用红光进行双缝干涉实验时，如果用不透光的纸遮挡住一个缝，则屏上出现（ D ）A ．一片黑暗B ．一片红光C ．原干涉条纹形状不变亮度减半D ．不同间距的红、黑相间的条纹［变式］若将题中的红光改成白光，并将双缝分别用红、绿滤色片过滤，屏上出现什么现象？学生的答案比较多，教师逐一列出，最后通过复习相干条件得出结论：屏上不会出现干涉或衍射条纹，但有光亮.［例2］表面附有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在玻璃片的表面和边缘分别看到彩色图样，这两种现象（ C ）A ．都是色散B ．都是干涉C ．前者是干涉，后者是色散D ．前者是色散，后者是干涉［变式］比较彩虹与通过手指缝观察太阳时看到的彩色光芒的成因。

2020高中物理第5章光的波动性电磁波学案教科版选修3-4

电磁波【学习目标】1．知道麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．2．知道电磁场在空间传播形成电磁波以及电磁波的基本特点．3．知道赫兹实验以及它的重大意义．4．知道什么是LC振荡电路和振荡电流．5．知道LC回路中振荡电流的产生过程．6．知道产生电磁振荡过程中，LC回路中能量转换情况，知道阻尼振荡和无阻尼振荡．7．知道什么是电磁振荡的周期和频率，知道己c回路的周期和频率公式，并能进行简单的计算．8．知道什么样的电磁振荡电路有利于向外发射电磁波．9．了解无线电波的发射过程和调制的简单概念，了解调谐、检波及无线电波接收的基本原理． 10．了解无线电波的波长范围．11．了解电视、雷达和移动电话的基本原理以及因特网．12．知道电磁波谱以及各组成部分．13．知道无线电波、红外线、紫外线、可见光、X射线、射线的主要作用．14．知道电磁波具有能量，是一种物质．【要点梳理】要点一、电磁波的发现1．麦克斯韦电磁场理论在19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上，建立了完整的电磁场理论，预言电磁波的存在。

（1）变化的磁场产生电场．如图所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路（导体环）是否存在无关．导体环的作用只是用来显示电场的存在．要点诠释：在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的；而静电场中的电场线是不闭合的．（2）变化的电场产生磁场．根据麦克斯韦理论，在电容器充放电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场．（如图所示）2．麦克斯韦电磁场理论的理解（1）恒定的电场不产生磁场．（2）恒定的磁场不产生电场．（3）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场．（4）均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场．（5）振荡电场产生同频率的振荡磁场．（6）振荡磁场产生同频率的振荡电场．3．电磁场如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场．要点诠释：上述分析可看出，有单独存在的静电场，也有单独存在的静磁场，但没有静止的电磁场．4．电磁波电磁场由近向远传播，形成电磁波．电磁波具有以下特点：（1）电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波在与两者均垂直的方向传播．电磁波是横波．（2）相邻两个波峰（或波谷）之间的距离等于电磁波的波长，一个周期的时间，电磁波传播一个波长的距离vfλ=．（3）电磁波的频率为电磁振荡的频率，由波源决定，与介质无关．在真空中的速度为83.010m/sc=⨯．（4）电磁波与机械波一样，也能产生反射、折射、干涉、衍射等现象，也是传播能量的一种形式．（5）电磁波传播不需要借助介质、在真空中也能传播．5．麦克斯韦的重大贡献麦克斯韦集电磁学研究成果之大成，不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，建立了完整的电磁理论．麦克斯韦电磁理论足以跟牛顿力学体系相媲美，它是物理学发展中一个划时代的里程碑．6．赫兹发现了电磁波（1）赫兹实验装置．（2）赫兹观察到：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过火花．据此实验，赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波．（3）在以后的实验中，赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射，并通过测量证明电磁波在真空中速度为c．这样赫兹证实了麦克斯韦的电磁理论．要点二、电磁振荡1．电磁振荡（1）振荡电流和振荡电路：①振荡电流：大小和方向都作周期性变化的电流叫振荡电流．②振荡电路：能够产生振荡电流的电路，叫振荡电路．最简单的振荡电路为LC回路．（2）电磁振荡：在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电压，电路中的电流，以及跟电荷相联系的电场，跟电流相联系的磁场都在发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡．（3）阻尼振荡和无阻尼振荡：①阻尼振荡：在电磁振荡中，如果能量逐渐损耗，振荡电流的振幅会逐渐减小，直至停止振荡．②无阻尼振荡：在电磁振荡中，如果无能量损失，振荡永远持续下去，这种振荡叫无阻尼振荡．2．电磁振荡过程分析回路中产生电磁振荡的过程：已充电的电容器刚要放电的瞬间，电路里没有电流，电容器两极板上的电荷最多．此时电场能最强，磁场能最弱．电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立即达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电压逐渐减少，到放电完毕的瞬间，电容器极板上没有电荷，放电电流达到最大值．在这个过程中，电容器里的电场能逐渐减弱，磁场能逐渐增强，到放电完毕的瞬间，电场能全部转化为磁场能．电容器放电完毕的瞬间，电流要保持原方向继续流动并减小，电容器反方向继续充电，极板上的电荷逐渐增多，电场能逐渐增强，磁场能逐渐减弱，到充电完毕，电场能最强，磁场能最弱．此后，这样充电和放电的过程反复进行下去． 3． L C 回路的周期和频率（1）影响因素：实验表明：电容或电感增加时，周期变长，频率变低；电容或电感增加时，周期变长，频率变低；电容或电感减小时，周期变短，频率变高．（2）公式：2T =f =．其中：周期T 、频率f 、自感系数L 、电容C 的单位分别是秒、赫兹、亨利、法拉，符号分别是s Hz H F 、、、．（3）应用说明：适当地选择电容器和线圈，就可以使振荡电路的周期和频率符合需要．在需要改变振荡电路的周期和频率时，可以用可变电容器和线圈组成电路，改变电容器的电容，振荡电路的周期和频率就随之改变．要点三、电磁波的发射和接收1．若要有效向外发射电磁波，振荡电路必须具有的特点（1）要有足够高的频率：发射电磁波的功率与振荡频率的四次方成正比．如果是低频信号，要用高频信号运载才能更有效地发射出去．（2）采用开放电路，使振荡电路的电磁场必须尽可能地分散到大的空间．天线和地线也可组成开放电路．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制．调制的装置如图所示．2．电磁波的发射与调制（1）调幅：使高频振荡的振幅随信号而改变叫调幅．调幅作用如图所示．甲：声音信号的波形．乙：高频等幅振荡电流的波形．丙：经过调幅的高频振荡电流的波形．（2）调频：使高频振荡的频率随信号而改变叫调频．调频的作用如图所示．甲：声音信号的波形．乙：高频等幅振荡信号的波形．丙：经过调频的高频振荡电流的波形．（3）电磁波的发射方框图．3．无线电波的接收（1）电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振．（2）调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫调谐．能够调谐的接收电路叫调谐电路．调谐的方法一般是改变电路的L或C．（3）检波：从接收到高频振荡中“检”出所携带的波，叫检波．检波是调谐的逆过程，也叫解调．检波电路如图．检波作用，如图．甲：检波前的高频调幅电流，乙：检波后的单向脉动电流，丙：流过耳机的音频电流．4．无线电波的分类毫米的电磁波叫无线电波．无线电波可以分成若干波段．无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波，它们的波长在几毫米到几十千米之间．无线电波在沿地球表面、大气层中传播时，由于不同波长的电磁波衍射和波被吸收的情况各不相同，不同波长的电磁波在传播方式上也各不相同．无线电波主要的传播方式有：地波传播、天波传播和直线传播三种．（1）地波传播：沿地球表面空间传播的无线电波．如图所示，由于地面上有高低不平的山坡和房屋等障碍物，只有能绕过这些障碍物的无线电波，才能被各处的接收机所接收到，根据波的衍射特性，当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，就可以绕到障碍物的后面．地面上的障碍物一般都不是很大，长波能很好地绕过它们，中波和中短波也能较好地绕过．短波和微波由于波长短，绕过障碍物体的本领很差．这种传播方式对长波、中波和中短波比较适宜，对短波和微波而言，被吸收损耗的能量较多，并且它们的衍射本领较差，故不适宜．（2）天波传播：依靠大气层中的电离层的反射来传播的无线电波叫做天波．我们知道，地球被厚厚的大气包围着．地表50千米到几百千米内的大气，由于太阳光的照射使大气中的一部分气体分子发生电离，这层大气就叫做电离层．电离层对于不同波长的电磁波表示出不同的特性：对于波长短于10 m的微波，电离层能让它穿过，飞向宇宙；对于长波，电离层基本把它吸收；对于中波、中短波、短波，波长越短，电离层对它吸收得越少而反射得越多，因此短波最适宜以天波的形式传播．（3）直线传播：微波又叫超短波，它既不能以地波的形式传播（易被吸收），又不能依靠电离层的反射以天波的形式传播（能穿透），微波只能像光那样，沿直线传播．这种沿直线传播的电磁波叫空间波或视波．要点四、电磁波与信息化社会 1．光缆传输电磁波可以通过无线传输，也可以通过有线传输．电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，而光的频率比无线电波的频率高得多．因此光缆可以传递大量信息．2．电视（1）电视信号的采集．摄像机采集图像信号，在1 s 内要传递25帧画面，电视接收机也以相同的速度在荧光屏上显现这些画面，由于画面更换迅速和视觉暂留效应，我们感觉到的便是活动的图像．声音信号由话筒采集．（2）电视信号的发射．（3）电视信号的接收．3．雷达（1）雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备．（2）雷达用的是通过转动的天线发射微波信号，这种信号传播的直线特性好．遇到障碍物要发生反射，反射信号又被雷达天线接收，测出从发射信号到接收目标反射信号的时间t ，就可以知道目标到雷达的距离12s ct，并可确定目标的方向．（3）除军事用途外，雷达可以为飞机、船只导航，可以用于研究天体的运动． 4．移动电话移动通信是指通信双方中至少有一方可以自由移动进行信息交换的通信方式．移动通信的工作模式如图所示．因特网是世界上最大的计算机互联网．人们可以通过互联网玩游戏、听音乐、看电影、看电视、聊天、经商、购物、从事金融活动，也可以通过互联网查阅各种资料，进行远程教学、远程医疗，甚至可以为身处世界各地的人召开电视会议；通过互联网可以进行网上办公、网上上班、网上信息发布等．高中生学习任务重，不能因上网而影响正常的学习、生活．要点五、电磁波谱1．电磁波谱无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线合起来，构成了范围非常广阔的电磁波谱．可见光只是其中很窄的一个波段．由于它们都是本质上相同的电磁波，所以它们的行为都服从共同的规律，但另一方面，由于它们的频率不同而又表现出不同的特性．例如，波长较长的无线电波，很容易表现出干涉、衍射现象，但对波长越来越短的可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线，要观察到它们的干涉、衍射现象就越来越困难了．如图所示是按波长由大到小（频率由小到大）顺序排列的．从无线电波到射线都是本质相同的电磁波，其行为服从共同的规律，但因波长（或频率）不同又表现出不同的特点．2．无线电波（1）波长大于l mm、频率小于300GHz的电磁波是无线电波．（2）无线电波用于通信和广播．许多自然过程也辐射无线电波．天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究。

5.波的干涉、衍射-教科版选修3-4教案

波的干涉、衍射一、教学目标1.掌握波的干涉、衍射的概念和基本原理。

2.理解光的干涉、衍射现象。

3.能够应用波的干涉、衍射理论解释实际问题。

二、教学重点难点1.波的干涉、衍射的基本概念。

2.光的干涉、衍射现象的分析和应用。

三、教学内容1. 波的干涉1.干涉现象的实验现象–双缝干涉实验–单缝干涉实验2.干涉现象的解释–波程差–干涉条纹–等厚干涉3.干涉现象的应用–干涉测量–干涉仪的应用2. 波的衍射1.衍射现象的实验现象–单缝衍射实验–双缝衍射实验–圆孔衍射实验2.衍射现象的解释–衍射公式–衍射图样–采用夫琅禾费衍射公式计算实验结果3.衍射现象的应用–衍射光栅的应用–衍射仪的应用四、教学方法1.实验演示法2.课堂讲述法3.互动探究法4.讨论分组法五、教学过程1. 波的干涉1.实验演示干涉现象–双缝干涉实验–单缝干涉实验2.完成课本上的练习3.讲述干涉现象的基本原理4.指导学生完成干涉现象的计算实验5.应用干涉实验测量光波波长2. 波的衍射1.实验演示衍射现象–单缝衍射实验–双缝衍射实验–圆孔衍射实验2.完成课本上的练习3.讲述衍射现象的基本原理4.指导学生完成衍射现象的计算实验5.应用衍射公式计算衍射现象的结果六、教学评价1.实验实践表现评价2.课堂讨论表现评价3.实际应用能力评价七、教学反思本节课通过实验演示、讲述原理、计算实验和应用等方式，帮助学生掌握了波的干涉、衍射的基本原理和应用。

但是，在教学过程中还需要增加更多的实践环节和讨论机会，以更好地帮助学生加深理解和掌握应用。

高中物理第五章光的波动性5.2学生实验：用双缝干涉测光的波长学案教科版选修3-4(new)

学生实验：用双缝干涉测量光的波长[学习目标］1.了解用双缝干涉测量光的波长的实验原理。

2.知道影响干涉条纹间距的因素.3。

观察白光及单色光的干涉图样。

4.能够利用双缝干涉实验测量单色光的波长．［知识探究]一、实验原理1．观察干涉图样:光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于一个线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹．如果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹．2．测量光的波长：由公式Δx＝ldλ可知,在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的;l是双缝到屏的距离，可以测出．那么,只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹）中心间距Δx，即可由公式λ＝错误!Δx计算出单色光波长的大小．二、实验步骤(如图1所示为安装仪器示意图)图11．把遮光管架在支架环上，其轴线与光具座的导轨基本平行．2．在遮光管的一端装上双缝，并转动双缝座，使双缝与水平面垂直．再装好单缝管．3．让灯泡灯丝及透镜中心与单缝中心等高．灯丝与单缝之间的距离约为25 cm.点亮灯泡，上下或左右调节灯泡,使灯丝的放大像及缩小像均成在单缝中心．4．在遮光管的另一端装上测量头．在单缝管上装上拨杆，边观察,边左右移动拨杆，以调节单缝与双缝平行，直至看到白光的干涉条纹最清晰．5．测量单色光波长时,在单缝前面加上红色或绿色滤光片即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹,再调节目镜，就能同时清晰地看到分划线和干涉条纹，然后绕光轴转动测量头，使分划线与干涉条纹平行，固定好测量头后即可进行测量．6．先移动测量头上的手轮，把分划线对准最左边的一条干涉亮条纹或者暗条纹，并记下它在游标尺上的读数x1，然后转动手轮,把分划线移向右边,并对准第n条(一般n可取7左右)干涉亮条纹或暗条纹,这时游标尺的读数为x n,则相邻两条亮条纹或暗条纹之间的距离为Δx＝错误!。

待测的光波波长为:λ＝错误!＝错误!·错误!。

式中d为双缝中心距离，其数值刻在双缝座上，一块为0.250 mm，另一块为0。

(人教版)2020高中物理第5章光的波动性光的干涉学案教科版选修3-4

光的干涉【学习目标】1．知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波． 2．理解杨氏干涉实验中亮暗条纹产生的原因． 3．了解相干光源，掌握产生干涉的条件．4．明确《用双缝干涉测量光的波长》实验原理． 5．知道实验操作步骤．6．会进行数据处理和误差分析．【要点梳理】要点一、光的干涉1．光的干涉（1）光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象．如图所示，让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝1S 和2S 的挡板上，狭缝1S 和2S 相距很近．如果光是一种波，狭缝就成了两个波源，它们的振动情况总是相同的．这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加，发生干涉现象，光在一些位置相互加强，在另一些位置相互削弱，因此在挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹．（2）干涉条件：两列光的频率相同，振动情况相同且相差恒定．能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用同一束光分成两列而获得，称为分光法．2．屏上某处出现明、暗条纹的条件同机械波的干涉一样，光波的干涉也有加强区和减弱区，加强区照射到光屏上出现亮条纹，减弱区照射到光屏上就出现暗条纹．对于相差为0的两列光波如果光屏上某点到两个波源的路程差是波长的整数倍，该点是加强点；如果光屏上某点到两个波源的路程差是半波长的奇数倍，该点是减弱点．因此，出现亮条纹的条件是路程差：k δλ=，012k =，，，出现暗条纹的条件是路程差：(21)2k λδ=+，012k =，，，如图所示，若P ＇是亮条纹，则21r r k λ=－（012k =，，，）．由图知：22212d r L x ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭，22222d r L x ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭，22212r r dx -=，由于d 很小，212r r L +≈，所以21dr r x L-=， 21()r r L Lx k d dλ-==（012k =，，，），该处出现亮条纹．当0k =时，即图中的P 点，12S S 、到达P 点的路程差为零，P 一定是振动加强点，出现亮纹，又叫中央亮纹．当1k =时，为第一亮纹，由对称性可知在P 点的下方也有和P 点上方相对称的亮纹．同理，由21(21)2r r k λ-=+（012k =，，，），可得(21)2L x k d λ=+⋅（012k =，，，），该处出现暗条纹． 3．双缝干涉条纹特征有关双缝干涉问题，一定要用双缝干涉的特点进行分析，一是两缝间距d 应很小；二是照射到两缝上的光波必须是相干光；三是两相邻亮纹或两相邻暗纹间的距离Lx dλ∆=；四是出现亮纹的条件是路程差21r r k δλ==－，012k =，，，；出现暗纹的条件是路程差21(21)2r r k λδ=-=+⋅（012k =，，，）；五是白光的干涉条纹为彩色，但中央亮纹仍为白色；六是单色光的干涉条纹宽度相同，明暗相间，均匀分布．不同色光条纹宽度不同，波长越长的干涉条纹的宽度越大；七是白光干涉时，各色光的条纹间距离不等． 4 一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相差，在一般情况下，很难找到那么小的缝和那些特殊的装置．故一般情况下不易观察到光的干涉现象．要点二、用双缝干涉测量光的波长解题依据 1．实验目的（1）观察白光及单色光的双缝干涉图样；（2）测定单色光的波长． 2．实验原理（1）光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹．如果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹．（2）若双缝到屏的距离用z 表示，双缝间的距离用d 表示，相邻两条亮纹间的距离用x ∆表示，则入射光的波长为d xlλ∆=．实验中d 是已知的，测出l 、x ∆即可测出光的波长λ． 3．实验器材双缝干涉仪包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺．4．实验装置如图所示，将直径约10 cm 、长约l m 的遮光筒平放在光具座上，筒的一端有双缝，另一端装上毛玻璃做光屏，其上有刻度，先取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的一束光恰沿遮光筒的轴线照亮光屏，然后放好单缝和双缝，两屏相距5 cm 10 cm ～，使缝互相平行，且位于轴线上，这时可看到彩色干涉条纹，若在单缝屏和光源之间放置一块滤光片，则可观察到单色干涉条纹．5．实验步骤（1）调节双缝干涉仪，观察光的双缝干涉现象；（2）用单色光入射得到干涉条纹，测出n 条亮纹的距离a ，得相邻条纹的距离(1)x an ∆=／－；（3）利用已知的双缝间距d ，用刻度尺测出双缝到屏的距离l ，根据公式/d x l λ=∆计算出波长；（4）换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间的距离有什么变化，并求出相应的波长．要点诠释：①某种颜色的滤光片只能让这种颜色的光通过，其他颜色的光不能通过． ②条纹间距用测量头测出．③单缝与双缝闻的距离在5 cm 10 cm ～． 6．注意事项（1）调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮；（2）放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上；（3）调节测量头时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条条纹间的距离；（4）不要直接测x ∆，要测几个条纹的间距计算得x ∆，这样可减小误差；（5）白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层． 7．测量条纹间隔的方法两处相邻明（暗）条纹间的距离x ∆，用测量头测出．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图甲所示．转动手轮，分划板会左、右移动．测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心（如图乙所示），记下此时手轮上的读数1a ，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数2a ，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离．即12||x a a ∆=-．要点诠释：Δx 很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n 条明条纹间的距离a ，再推算相邻两条明（暗）条纹间的距离． (1)x a n ∆=／－．8．洛埃镜干涉实验1834年，洛埃利用单面镜得到了杨氏干涉的结果．洛埃镜实验的基本装置如图13-3-16所示，S 为单色光源。

2020版高中物理 第五章 光的波动性 1 光的干涉学案 教科版选修3-4