光的干涉教学设计

《光的干涉》教学设计

浙江金华一中徐祯321015

一、教学目标

知识与技能：

1. 理解波的干涉的必要条件。

2. 理解光的干涉现象，会描述光的双缝干涉图样特征。

3.掌握双缝干涉亮、暗条纹形成规律。

过程与方法：

1. 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．

2. 尝试运用波动理论解释光的干涉现象．

3.尝试获取相干光源，体验运用“一分为二”方法获得相干光源的的精妙思想．

4. 通过机械波的干涉向光的干涉迁移，经历知识同化、类比、抽象建模的物理思维过程．

情感态度与价值观：

1.体验探究自然规律的艰辛与喜悦。

2.欣赏光现象的奇妙和谐。

3.感受干涉现象中能量重新有序分布的秩序之美。

二、教学重点难点

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．

三、教学设计思想

1.着力体现物理学科特色，强调实践体验

2.突出学生学习的主动性，课堂有效互动

3.主要采用问题导引的方式，引导探究活动

四、教学策略与手段

本堂课教学策略强调多元融合，帮助学生有序学习、有效学习。

1.创设情境，激发思维。比如本节课从微粒说和波动说之争引出课题，使学生快速启动思维，进入主题；水波干涉情境的模拟再现，有效帮助学生回忆波干涉的条件、干涉的图样特征及对应的规律，以便为光的干涉学习做足准备。

2.突出实验，有效探究。本节课改变以往双缝干涉的演示实验唱独角戏的状况，提供器材，让学生动手亲历双缝干涉图样的形成，探究干涉图样的特征，感受自然规律的和谐奇妙；为打破“干涉只发生在光屏上”的错觉，用半透明的无纺布覆盖在玻璃板上做光屏，在教室空间较大范围内移动光屏，帮助学生构筑干

涉情形下能量的空间立体分布。

3.适时铺垫，教学留白。本节课所有主要结论的得出都出自学生，教师只在其中做好铺垫，问题导引。比如杨氏双缝干涉实验装置的设计是一个关键点，很难突破，怎么办？可以在介绍惠更斯时，回忆惠更斯原理，得出一个波面上的任何一点都可以作为发射子波的新的波源，为后续“一分为二”的设计思想充分铺垫，再教学留白，启发学生得出“一分为二”的设计思想萌芽；通过水波干涉的能量重新有序分布为基础，得出光干涉图样应该是亮暗相间的预期情景；留足时间，请学生自己总结光干涉图样的特征及相应规律。

五、教学流程设计

六、板书设计

七、教学过程

光给了我们一个明亮的世界，可是它自己却像一团谜。

人们不断争论着关于光的问题。17世纪，科学界已经形成了两种学说。一种是光的微粒说，认为光是光源发出的一种物质微粒，在均匀介质中以一定的速度传播，牛顿支持微粒说。另一种是光的波动说，他认为光是在空间传播的某种波，波动说是惠更斯首先提出的。提到惠更斯，让我们想起了惠更斯原理，他认为介质中同一波面上的任何一点都可以看作发射子波的新的波源，并成功解释了波的衍射现象。

微粒说和波动说都能解释一些光现象，但又不能解释当时观察到的全部光现象。由于牛顿在物理学界享有很高的威望，以致于在相当长的时间内，微粒说占上风。但历史上从不存在什么绝对的权威，权威有时候也会出错。

问：如果光真的是一种波，应该具有怎样的特性？该如何用实验证明？ 答：干涉和衍射是一切波所具有的特性，如果能够观察到光的干涉现象，则能够证明光确实是一种波。 问：两列水波发生干涉必须满足什么条件？

答：两波源的频率相等。

展示水波干涉的动画模拟场景。

问：稳定的干涉图样具有什么特征？

答：振动加强区与减弱区互相间隔，稳定分布。

再看动画从微观局部的角度讨论振动加强和减弱的具体含义，也从理论图上得到加强区与减弱区互相间隔、稳定分布的场景，并指明从能量的观点来看，干涉就是能量的重新有序分布，干涉图样向我们展示科学的秩序之美、节律之美。

如果光发生干涉，能量也应该重新有序分布，我们看到的加强区将不是峰谷交替、波澜起伏的景象，振动加强区应该是什么样的场景？振动减弱区应该是怎样的场景呢？

回答：加强区和减弱区对应明区与暗区。

问：从宏观景象来看，干涉图样应该是怎样的？

光的干涉 条件：频率相等

思想：一分为二

规律：明条纹δ=n λ (n =0,1,2,3……)

暗条纹δ=n λ+2

(n =0,1,2,3……) 图样：明暗相间，分布均匀

回答：亮暗间隔，稳定分布。

问：若以手电筒为其中一个光源，另一个光源应该是什么？

回答：由于要求光的频率相等，另一个光源应该是完全相同的手电筒。

教师取出另一个完全相同的手电筒。

它们发出的光的频率应该相等，

同时照射同一区域，可能会看到什么现象？可以看到，中心区域并无想象中的明暗区域。为什么呢？

也许是因为白光的成分过于复杂，不够单纯。可以做个改进：两个完全相同的手电筒前加完全相同的滤光片再做实验。结果还是没有明暗相间的图样出现。为什么？

物质内部大量原子发光情况是及其复杂的。即使同样的物质，在同样的状态下，发出的光也是不同的，在这样的条件下，要观察光的干涉何其难啊。17世纪，也有人支持波动说，但苦于拿不出有力的证据证明光是一种波，就是因为没有有力的实验事实的支撑。

(板画两个光源、光屏等)既然两个单色光源发出的光的频率比较复杂，那么一个单色光源发出的光的成分应该相对单纯，用它做光源成功的可能性就大了。可是有有问题，干涉必须要有两个光源，一个光源孤掌难鸣啊。

如果光真的是一种波的话，按照惠更斯原理，在任何一个波面上的任何一点都可以看做发射子波的新的波源，所以周围空间子波的波源是很多的。

问：但我们只需要其中的两个，怎么办？

回答：可以在光源前加一块开有两个小孔的竖直挡板，这两个小孔就相当于两个新的波源了。

（板画双孔）若在光源前加上双孔，按我们先前的观点来看，在光屏上将看见两个亮点。但光如果是一种波的话，情况将有所不同，根据惠更斯原理，光通过小孔时将会发生什么现象？

回答：每个小孔相当于是发射子波的新的波源，光会衍射，光屏上照到的区域将在两个光点的范围之外，并有相互重叠的区域。

这样光源就一分为二，这两个孔就相当于是两个频率相等的光源。

我们的想法与与当年的英国物理学家兼医生托马斯.杨的想法已经非常接近了。

介绍杨氏双缝干涉的实验装置，动画演示单缝、双缝相当于波源发射子波的过程。

（PPT ）托马斯.杨的实验方法精妙，结论明朗，在2002年别物理学家们评为最美丽的十大实验之一。不仅如此，这个实验方法应用于电子干涉也获得了极大地成功，而且也被评为“最美丽”的实验之一。

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