教学设计7：13.3 光的干涉

3 光的干涉

一、教材分析

本节是对干涉现象的初步认识，但是为下节双缝干涉实验做了重要的理论铺垫。

二、教学目标

1、知识目标

(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)掌握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式及推导过程.

(4)知道不同色光的频率不同，掌握波长、波速、频率的关系.

(5)通过实验初步认识薄膜干涉现象，了解其应用.

2、能力目标

(1)通过了解杨氏把一个点光源发出的一束光分成两束，理解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.

(3)在认真观察实验事实的基础上，加强抽象思维能力的培养.

3、德育目标

通过对光的本性的初步认识，建立辩证唯物主义的世界观.

三、教学重点难点

教学重点：干涉图象的形成实验及分析

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

四、学情分析（根据个人情况写）

五、教学方法

实验观察、理论分析、学案导学

六、课前准备

杨氏实验装置

七、课时安排：1课时

八、教学过程

(一)预习检查、总结疑惑

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

（三）合作探究、精讲点拨。

（1）双缝干涉实验

［动手实验，观察描述］

介绍图20—2杨氏实验装置

（出于时间和观察效果考虑，不在课堂上做这一实验）

介绍侧重于单孔的作用，是获得来自同一光源的一束光波，双孔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”.因为两孔相距0.08 mm 左右，很近，且与单孔屏上的孔距离相等，所以单孔的光会同时到达这两个孔，这两个孔将同一列光一分为二，因而两个小孔成了“两个振动情况完全相同的新波源，它们在屏上叠加，就会出现明暗相间的条纹”.

（2）干涉条纹的成因

［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？

实验并总结：Δr =2n ·n =0、1、2…时，出现明纹. Δr =(2n +1)

,n =0、1、2…时，出现暗纹.

［师］综合前面分析，我们可以画出右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.

［师］看来大家掌握得不错，下面我们可以讨论一些更复杂的问题.

（3）条纹间距与波长的关系［深入观察 量化分析］

2λ2

λ

指导学生分别用红色、紫色滤色片遮住双缝，观察线状白炽灯的干涉条纹（课本P 101图实—2），比较两种色光干涉条纹宽度，与课本第1页彩图2对照，得出结论：红光干涉条纹间距大于紫光干涉条纹间距.（注意其他条件相同，进行实验）

［师］我们知道，不同色光的波长是不同的，那么干涉条纹间距的关系也就反映了不同色光的波长关系，干涉条纹间距和波长之间又有怎样的关系呢？同学们发挥数学方面的聪明

才智，我们一起来寻找它们之间量的关系.（板书）

［投影图20—11及下列说明］

设两缝S 1、S 2间距离为d ,它们所在平面到屏面的距离为l ，且l >d,O 是S 1S 2的中垂线与屏的交点，O 到S 1、S 2距离相等.

推导：（教师板演，学生表达）

由图可知S 1P =r 1

［师］r 1与x 间关系如何？

［生］r 12=l 2+(x -

)2 ［师］r 2呢？

［生］r 22=l 2+(x +)2 ［师］路程差|r 1-r 2|呢？（大部分学生沉默，因为两根式之差不能进行深入运算） ［师］我们可不可以试试平方差？

r 22-r 12=(r 2-r 1)(r 2+r 1)=2dx

由于l »d,且l »x ,所以r 1+r 2≈2l ，这样就好办了,r 2-r 1=Δr =x

2d 2d l

d

［师］请大家别忘了我们的任务是寻找Δx 与λ的关系.Δr 与波长有联系吗？

［生］有.

［师］好，当Δr =2n ·n =0、1、2…时，出现亮纹. 即·x =2n ·时出现亮纹，或写成x = 第n 条和第（n -1）条亮纹间距离Δx 为多少呢？

［生］Δx =x n -x n -1

=［n -(n -1)］ ［师］也就是Δx =

·λ 我们成功了！大家能用语言表述一下条纹间距与波长的关系吗？

［生］成正比.

［师］对，不过大家别忘了这里l 、d 要一定.暗纹间距大家说怎么算？

［生］一样.

［师］结果如何？

［生］一样.

［师］根据前面的实验结果及推导大家能判断红光和紫光哪一个波长长吗？

［生］能.红光.

［师］大家能猜一猜用白光干涉会出现什么现象吗？

［生］（默然）

［师］好，不清楚，我们不妨实验一下.

引导学生观察白光干涉（抽去滤色片，直接观察）

［师］哪位同学能为大家归纳一下观察到的现象.

［生］ （1）彩色条纹（师提示明暗相间）

（2）中央为白条纹

（3）中央条纹两侧彩色条纹对称排列

（4）每条彩纹中红光总在外边缘，紫光在内缘.

［师］归纳得很全面，大家能解释吗？

2λl d 2λd

l n λd

l λd l