13.3-光的干涉教案

13.3 光的干涉

【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Δ=S1P0-S2

P0=0应出现亮纹，（中央明纹）

［演示动画］图20—3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］

P 1点应出现什么样的条纹？ 生：亮纹。 师：为什么？

生：因为路程差为λ，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P 1点的上方还可以找到Δ2=|S 1P 2-S 2P 2|=2λ的P 2点，Δ3=|S 1P 3-S 2P 3|=3λ的P 3点，Δn =|S 1P n -S 2P n |=nλ的P n 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P 1、P 2等关于P 0对称的点也应是明条纹。 师：好。我们可以总结为：Δ=2n ·2

，n =0、1、2…时，出现明纹。 ［投影下图］那么S 1、S 2发出的光在Q 1点叠加又该如何呢？

［演示动画］我们先来看一下，动画显示，在Q 1点振动减弱。