湖北省荆州市沙市第五中学物理导学案 选修3-4人教版 13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长

光的干涉【学习目标】（1）了解人类对光的本性的认识发展过程（2）了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理（3）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，并了解其有关计算，能利用双缝干涉的关系测定光波的波长。

（4）培养合作的精神、团队的意识和集体的观念，提高自主探究科学知识的能力。

【课前预习】1、机械波有哪些特有现象？2、水波的超声波图样有哪些特征？产生干涉现象的条件是什么？3、在波的干涉中振动加强点和减弱点的位置如何判断？路程差与波长有什么关系？【教学过程】一、两大学说之争：在17世纪以牛顿为代表的一派认为：“光是一种物质微粒，在均匀的介质中以一定的速度传播”以惠更斯为代表的一派认为：“光是在空间传播的某种波”学生讨论：你赞同谁的观点？并说一说原因。

二、光的干涉：（一）假设：光是一种波，则必然会观察到波的哪些特有现象?（二）实验探究：1、我们怎样才能使两列光相遇时发生干涉现象？1801年英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的观察到了光的干涉。

2、托马斯·杨双缝干涉实验介绍：双缝干涉的条件:3、演示实验：实验现象(干涉图样)：现象解释：光屏上何处出现亮条纹？何处出现暗条纹？小组讨论：出现亮条纹和暗条纹的条件4、分组探究：猜测：相邻的两条亮条纹间距△X与哪些因素有关？学生自主探究：屏到挡板间的距离L、波长λ、相干光源距离d与△X的关系。

小组探究的结果：（3）理论证明：（学生课后自主探究）相邻的亮条纹（或暗条纹）的间距：（三）规律应用：1、小组讨论：你能否根据所学的知识，设计一测量某种可见光波长的方案？实验方案:2、实例：双缝的间距d=0.18mm，光屏到档板的距离L=90cm，相邻两条亮条纹的间距Δx =3.50mm，则此单色光的波长为多少？3、各种色光的波长测定及介绍：（光的波长单位往往用纳米）学生阅读课本表格4、白光的干涉现象：白光的双缝干涉图样：巩固与提高：1、中央亮条纹为什么是白的来两侧的为彩色条纹？2、白光双缝干涉实验形成的彩色条纹中，两侧条纹的分布有什么规律？。

光的颜色色散激光学案（人教版选修3-4）1．双缝干与实验中，各类颜色的光的条纹间距不一样，说明不同颜色的光，波长________；白光干与时，条纹是彩色的，说明白光是________________组成的．2．光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的________ 差不同，在某些位置两列波叠加后彼此增强，于是出现____________；在另一些位置，两列波相遇后被彼此减弱，于是出现____________．3．一束白光通过三棱镜后形成的光谱，由上到下的色光顺序为：红、橙、____、____、____、靛、紫．这说明白光是由这七种色光组成的复色光；透明物质对波长λ不同的光的偏折程度不同，折射率n也不一样，λ越小，n越____；又按照n＝cv，在同一种物质中，不同波长的光波的传播速度不一样，波长越短，波速________．4．激光具有高度的____________，激光的____________超级好，________特别高．利用激光的这些特点能够进行______________、精准测距，用激光来________、________，医学上能够用激光做“________”，还可进行________________．5．竖直的香皂膜在单色光的照射下，表面会形成明暗相间的条纹，下列说法中正确的是()A．干与条纹大体上是竖直的B．干与条纹大体上是水平的C．干与条纹的产生是由于光在香皂膜前后表面上反射的两列波叠加的结果D．干与条纹是彩色的6．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b.已知a 光的频率小于b光的频率．下图哪个光路图可能是正确的()概念规律练知识点一薄膜干与的成因及特点1．关于薄膜干与，下列说法中正确的是()A．只有厚度均匀的薄膜，才会发生干与现象B．只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干与现象C．厚度均匀的薄膜会形成干与条纹D．观察香皂液膜的干与现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧2．用如图1所示的实验装置观察光的薄膜干与现象，图(a)是点燃的酒精灯(在灯心上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层香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1A．当金属线圈旋转30°时，干与条纹同方向旋转30°B．当金属线圈旋转45°时，干与条纹同方向旋转90°C．当金属线圈旋转60°时，干与条纹同方向旋转30°D．干与条纹维持不变知识点二折射时的色散及各色光的特性图23．如图2所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是()A．红光的偏折最大，紫光的偏折最小B．红光的偏折最小，紫光的偏折最大C．玻璃对红光的折射率比紫光大D．玻璃中紫光的传播速度比红光大图34．如图3所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光．则()A．玻璃砖对a光的折射率为 2B．玻璃砖对a光的折射率为C．b光的频率比a光的频率大D．b光在玻璃中的传播速度比a在玻璃中的传播速度大知识点三激光的特点及应用5．在演示双缝干与的实验时，常常利用激光做光源，这主如果应用激光的()A．亮度高B．平行性好C．单色性好D．波动性好6．2003年3月1日，美军空投传单，向伊军宣传说，美国利用卫星能够将地面状况看得一清二楚．而伊方称，已在首都布满了对空机关炮．(《华盛顿邮报》3月2日报导) 试问：在战争暴发时，伊方欲用激光器击毁位于地平线上方的空间站，则应将激光器()A．瞄高些B．瞄低些C．沿视线直接对准D．若激光束是红色，而空间站是蓝色的，则应瞄高些方式技能练薄膜干与条纹的分析技能图47．劈尖干与是一种薄膜干与，其装置如图4所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，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，从上往下看到的干与条纹有如下特点：(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与条纹()A．变疏B．变密C．不变D．消失图58．如图5所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的光滑情形，观察到的现象有如图所示的条纹中的P和Q情形，这说明()A．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处向下凹陷参考答案课前预习练1．不同多种色光2．路程亮条纹暗条纹3．黄绿蓝大越慢4．相干性平行度亮度光纤通信切割焊接光刀全息照相5．BC6．B课堂探讨练1．D点评薄膜干与时不必然会看到干与条纹，关键要把握干与现象的实质：光的叠加使某些地方的光振动增强，另一些地方的光振动减弱，现在出现条纹；或使某种色光振动增强，另一些色光振动减弱，这时只呈现某种色彩，如增透膜，这都是干与现象，只有把握实质，才能灵活应对各类干与情形．2．D点评竖直香皂膜是由于重力作用产生的上薄下厚的薄膜，旋转改变不了薄膜上薄下厚的特点，香皂膜干与是等厚干与，同一厚度处产生的干与条纹在同一级次上．3．B点评 不同频率的光，在同一种介质中传播时，折射率不同，频率越大，折射率越大．由v ＝cn可知，折射率越大，波速越小． 4．AC点评 (1)折射率n ＝sin θ1sin θ2中分子上的角为空气中的角；分母上的角为玻璃中的角．(2)光的频率越大，折射率越大；光在介质中的传播速度v ＝cn.5．C点评 由发生双缝干与的条件是频率相同、相位差恒定，和激光的单色性好、频率单一的特点，专门快得出正确选择．6．C点评 激光遵循的折射规律与普通光相同． 7．A方式总结 两相干线光源发出的两列光抵达某点的光程差为Δr ，当Δr ＝kλ(k ＝0,1,2，…)时，产生亮条纹；当Δr ＝(2k ＋1)λ2(k ＝0,1,2，…)时，产生暗条纹．8．BC方式总结 同一条明条纹(暗条纹)上各点对应的空气膜的厚度相同．向楔形空气膜薄处弯曲则向下凹陷，向空气膜厚处弯曲则向上凸起．。

电磁振荡学案（人教版选修3-4）1．电磁振荡的放电进程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷________________，在那个进程中电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为____________，振荡电流逐渐增大，放电完毕，电流达到最大，电场能全数转化为磁场能．2．电磁振荡的充电进程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流维持________________________逐渐减小，电容器将进行________________，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，充电完毕，电流减小为零，磁场能全数转化为电场能．3．在电磁振荡进程中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，与振荡电流相联系的电场和磁场都在__________________，电场能和磁场能周期性的________．4．LC电路的周期、频率公式：T＝2πLC，f＝______，其中：周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位别离是秒(s、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)．5．关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量，下列说法正确的是()A．电荷量最大时，线圈中振荡电流也最大B．电荷量为零时，线圈中振荡电流最大C．电荷量增大的进程中，电路中的磁场能转化为电场能D．电荷量减少的进程中，电路中的磁场能转化为电场能6．有一LC振荡电路，能产生必然波长的电磁波，若要产生波长比原来短些的电磁波，可采用的办法为()A．增加线圈匝数B．在线圈中插入铁芯C．减小电容器极板正对面积D．减小电容器极板间距离7．电磁振荡与机械振动相较()A．转变规律不同，本质不同B．转变规律相同，本质相同C．转变规律不同，本质相同D．转变规律相同，本质不同概念规律练知识点一振荡电路的各物理量的转变1．关于LC振荡电路中的振荡电流，下列说法中正确的是()A．振荡电流最大时，电容器两极板间的电场强度最大B．振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零C．振荡电流增大的进程中，线圈中的磁场能转化为电场能D．振荡电流减小的进程中，线圈中的磁场能转化为电场能图12．如图1所示为LC 振荡电路中电容器的极板带电荷量随时刻转变曲线，下列判断中正确的是( )①在b 和d 时刻，电路中电流最大 ②在a →b 时刻内，电场能转变成磁场能 ③a 和c 时刻，磁场能为零 ④在O →a 和c →d 时刻内，电容器被充电A ．只有①和③B ．只有②和④C ．只有④D ．只有①②和③知识点二 电磁振荡的周期和频率3．在LC 振荡电路中，用以下哪一种办法能够使振荡频率增大一倍( )A ．自感L 和电容C 都增大一倍B ．自感L 增大一倍，电容C 减小一半C ．自感L 减小一半，电容C 增大一倍D ．自感L 和电容C 都减小一半4．要想增大LC 振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方式是( )A ．增大电容器两极板的间距B ．升高电容器的充电电压C ．增加线圈的匝数D ．在线圈中插入铁芯 方式技能练自感现象和振荡电路的综合性问题分析技能5．如图2所示电路中，L 是电阻不计的电感器，C 是电容器，闭合电键S ，待电路达到稳固状态后，再断开开关S ，LC 电路中将产生电磁振荡．若是规定电感器L 中的电流方向从a 到b 为正，断开开关的时刻t ＝0，那么图中能正确表示电感线圈中电流i 随时刻t 转变规律的是( )图26．如图3所示，线圈自感系数为L ，其电阻不计，电容器的电容为C ，开关S 闭合．现 将S 突然断开，并开始计时，以下说法中错误的是( )图3A ．当t ＝π2LC 时，由a 到b 流经线圈的电流最大 B ．当t ＝πLC 时，由b 到a 流经线圈的电流最大C ．当t ＝π2LC 时，电路中电场能最大 D ．当t ＝3π2LC 时，电容器左极板带有正电荷最多 参考答案课前预习练1．逐渐减少磁场能2．原来的方向反向充电3．周期性的转变转化5．BC6．C7．D课堂探讨练1．D2．D点评分析振荡电路各量的转变规律时要抓住两条线索．一个是i随时刻的转变规律，同时B、E B与i的转变规律一致；一个是q随时刻的转变规律，同时E、E电、u与q的转变规律一致．而且要明白i与q转变规律的关系，不然会造成思路混乱．3．D点评LC振荡电路的周期T和频率f只与自感系数L和电容C有关，与其他因素无关，则T＝2πLC，f＝12πLC其中：①C＝εs4πkd，即C与正对面积s、板间距离d及介电常数ε有关．②L与线圈匝数、粗细、长度、有无铁芯等因素有关．4．A点评注意平行板电容器电容C＝εS4πkd，而自感系数的大小与线圈粗细、长度、匝数及有无铁芯有关．5．B6．A方式总结电感线圈L发生自感现象时，L上的电流在原基础上开始转变，按照自感规律判断出电流的转变规律，再由i与q及其他各量的对应关系即可一一冲破所有问题．。

13.5 光的衍射学案（人教版选修3-4）1．光通过很窄的缝或很小的孔时，光没有沿________传播，而是绕过缝或孔的边缘传播到____________的地方的现象叫光的衍射现象．3．光通过单缝发生衍射时，衍射条纹是一些________________的条纹，中央条纹最____、最____，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越____，亮度越____．3．光产生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长____或跟波长相差______．4．衍射光栅是由许多________的狭缝____________地排列起来形成的光学元件，由衍射光栅得到的衍射图样与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度________，亮度________．5．对光的衍射现象的定性分析，不正确的是( )A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲传播的现象B．衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C．光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D．光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论6．我们经常看到，凡路边施工处总挂有红色的电灯，这除了红色光容易引起人们的视觉反应外，还有一个重要的原因是( )A．红光比其他色光更容易发生衍射B．红光比其他色光更容易发生干涉C．红光比其他可见光频率更大D．红光比其他可见光在玻璃中的折射率小7．下列哪些现象是光的衍射产生的( )A．泊松亮斑B．阳光下茂密的树阴中地面上的圆形亮斑C．阳光经凸透镜后形成的亮斑D．平行光照在一个较大障碍物上后，影的轮廓模糊不清概念规律练知识点一单缝衍射实验1．在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是( )A．将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变小(λ黄>λ绿)B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变小C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变大D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变大2．在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中，下列哪些说法是正确的是( ) A．缝越窄，衍射现象越明显B．缝越宽，衍射现象越明显C．照射光的波长越长，衍射现象越明显D．照射光的频率越高，衍射现象越明显知识点二发生明显衍射现象的条件3．观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，看到的现象是( ) A．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显B．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显C．衍射条纹的间距不变，只是亮度增强D．以上现象都不会发生4．可见光在空气中波长范围是4 400 A 。