高中物理 《激光》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。

8 激光【教学目标】1、了解激光的特点。

2、了解激光的应用。

【教学重点】激光的应用【教学难点】为什么激光具有特殊的性质【教学过程】引入从偏振的介绍我们发现，光波作为一种电磁波，比起机械横波有它的复杂性。

本节课，我们将介绍一种特殊的光波，以及它的应用——1、概念：激光准确内涵是“来自受激辐射的放大、增强的光”。

由于它的英文全称为LightAmplification by Stimulated Emission of Radiation，中文也常常音译为“镭射”。

2、产生机理：a、设置工作物质（发光物质——可以是气体、液体或固体）；b、泵浦（补充能量）实现粒子数反转．．．．．→受激辐射；c、谐振腔（内连续来回反射、振荡）诱发同性质的跃迁→使同频率、同相位的受激辐射得以放大．．。

34、发展大事记：a、1916年，爱因斯坦提出“受激辐射”（和“自发辐射”对立）理论；b、1928年，德国的光谱学家拉登堡（denburg）发现“负色散现象”；c、1947年，兰姆（mb,jr.）和雷瑟福（R.C.Retherford）指出，通过粒子数反转可以期望实现感应辐射（即受激辐射）；d、1953年，美国的汤斯小组制成“微波激射器”；e、1958年，肖洛和汤斯的论文《红外区和光学激射器》论证了将微波激射技术扩展到红外区和可见光区的可能性；f、1960年，美国的梅曼制成第一台红宝石激光器；g、1961年，我国第一台红宝石激光器在长春光机所诞生。

5、激光器的分类：a、气体激光器（氦氖激光器、氩离子激光器、“隐形杀手”二氧化碳激光器）；b、液体、化学和半导体激光器（“变色龙”染料激光器、“死光”氟化氢激光器、砷化镓激光器）；c、固体激光器（红宝石激光器、钇铝石榴石激光器）。

1、天文领域：激光望远镜测天体距离。

2、工业材料的加工：激光雕刻、切割、焊接。

3、医学领域：激光手术。

4、信息技术领域：a、信息传输（激光光纤）；b、信息存储（激光刻录CD、DVD、软件）。

激光的教学设计【教学目标】（一）知识与技能1．了解激光的特性及其应用2．了解全息照相的照相原理和和影像再现原理。

（二）过程与方法1．通过课外阅读，收集整理有关激光应用的资料，培养加工处理信息的能力.2．通过对激光的特点及应用的学习，培养应用物理知识解决实际问题的能力.（三）情感、态度与价值观通过对激光应用的学习，感受科学技术是第一生产力，培养热爱科学的品质【教学思路】做好演示实验，为学生提供第一学习素材，具体的知识点可通过学生自主学习进行，最后让学生观看相关的视频素材，以增进学生对激光的感性认识，提高本节课的教学效益。

对要求学生了解的要点，老师一定要提纲挈领的进行小结归纳，以便全面达到教学目标。

【教学重点】了解激光的特性及激光的广泛应用。

【教学难点】了解激光与自然光的区别。

【教学方法、学习方法】自主学习法：阅读教材、观看相关视频材料、观察演示实验。

【教学过程及知识要点】引入新课：生活中的激光超市收银员用的条形码扫描仪，用形码扫描仪发出的激光对着条形码扫一下，由于黑条、空白条对激光的反射能力不同，这一商品条形码所反射的激光就把条形码的信息输入电脑，经过电脑分辨处理，就会把商品的名称、价格显示在收银机的屏幕上。

计算机的光驱读取光盘上的信息，我们打长途电话、听CD、看DVD、用全息图像做防伪标志等都用到了激光。

本节我们来了解激光的特性及其应用。

一、激光的特性实验探究取一支激光笔，和一个手电筒来做实验：（1）观察颜色、亮度、平行度；（2）让激光和手电筒发出的光分别经过三棱镜观察色散的情况；（3）取一个做双缝干涉实验用的双缝，用两种光直接照射双缝观察干涉情况。

归纳认识激光的特性（可读书P.98）1、单色性好：单色性好，是指频率单一。

我们可以看到激光的颜色很纯。

2、相干性好：不仅频率严格单一、且在同一个方向偏振，能产生稳定的干涉现象。

因此激光是一种很好的相干光。

3、方向性好或者说平行度好：激光在传播很远距离后不会发散得很开，激光的发散角只有0.06°。

13.8激光的教学设计
教学目标：
1、知识与技能：知道激光的特点及其应用，并能应用所学的知识解释简单的现象。

2、过程与方法：通过引导学生分析激光产生的原理，使学生在理解激光特点的同时，学会
辨证、逻辑的思维方法，提高探究意识，提高抽象思维能力；通过实例分析，
提高学生分析、解决实际问题的能力及语言表达能力。

3、情感态度与价值观：通过本节教学，培养学生科学的研究态度及理论联系实际良好学风；
树立科学的人生观、价值观。

教学重点：激光的特点及应用
教学难点：对激光特点的理解
教学方法：讲授法、讨论法、分析法、归纳法、演示法。

教学用具：多媒体课件
教学过程。

光的衍射的教学设计【教学目标】一、知识目标1．通过实验观察，让学生认识光的衍射现象，知道光发生明显的衍射现象的条件，从而对光的波动性有进一步的认识。

2．通过学习让学生知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似规律。

二、能力目标1．通过讨论和对单缝衍射装置的观察，理解探究光发生明显衍射现象的条件实验的设计思想。

2．在认真观察课堂演示实验和课外自己动手观察衍射现象的基础上，培养学生比较推理能力和抽象思维能力.三、德育目标通过“泊松亮斑”等科学趣事的学习，培养学生坚定的自信心、踏实勤奋的工作态度和科学研究品德。

【学情分析】虽然光的衍射对学生来讲属于新知识，但前面才学习了机械波的衍射，因此学生学习本节知识难度并不很大。

教师应通过一定的方法引导和学生进行类比，促进知识和能力的迁移。

【教学思路】通过机械波衍射现象类比推理，提出设计光的衍射实验观察设想。

【教学重点】单缝衍射实验和圆孔衍射实验的观察以及产生明显衍射现象的条件。

【教学难点】利用惠更斯原理对衍射条纹成因进行初步说明。

【教学方法】1. 通过观察分析实验，归纳出产生明显衍射现象的条件以及衍射是光的波动性的表现；2. 通过对比认识衍射条纹的特点及变化，加深对衍射图象的了解。

【教学过程及知识要点】引入新课投影水波衍射图片，复习水波发生明显衍射的条件：1．波的衍射：波能绕过障碍物的现象叫波的衍射2．教师提问：图中哪一幅衍射现象最明显？说明原因。

（学生讨论回答）3．教师在学生回答后明确给出：水波发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。

我们知道干涉衍射是波的特性，光也是一种波，也应该能够发生衍射。

这节课我们来认识光的衍射。

研究光的衍射现象1．对光能否发生衍射的思考：提问：光既然是一种波，那么在传播过程中也应该具有衍射的现象，可是大家有没有见过光的衍射现象呢？能举出例子吗？学生讨论后可能认为，光波也应有衍射本领，但可能无法举出例子提问：的确，更能够发生衍射现象，但平时我们不易观察到光的衍射。

光学·光的衍射·教案一、教学目标1．认识光的衍射现象，使学生对光的波动性有进一步的了解．2．了解光产生明显衍射的条件，及衍射图样与波长、缝宽的定性关系．3．通过观察实验培养学生观察、表述物理现象，概括其规律特征的能力，学生亲自做实验培养学生动手的实践能力．4．通过对“泊松亮斑”的讲述，使学生认识到任何理论都必须通过实践检验，实验是检验理论是否正确的标准．二、重点、难点分析1．通过众多的光的衍射实验事实和衍射图片来认识光的波动性．2．光的衍射现象与干涉现象根本上讲都是光波的相干叠加．3．正确认识光发生明显衍射的条件．4．培养学生动手实验能力，教育学生重视实验，重视实践．三、教具1．演示水波衍射现象．频率可调的振源，发波水槽及相应配件，水波衍射图样示意挂图．2．演示光的单缝、圆孔衍射现象．光的干涉、衍射演示仪，激光干涉、衍射演示仪(及相关的配件)，单丝白炽灯、红灯、蓝色灯，自制的单缝衍射片，光波圆孔衍射管，游标卡尺．四、主要教学过程(一)引入光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象呢？提出问题：什么是波的衍射现象？演示水波的衍射现象，让学生回答并描述衍射现象的特征，唤起学生对机械波衍射的回忆，然后再举声波的衍射例子．指出一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多．水波、声波都会发生衍射现象，那么光是否也会产生衍射现象？衍射图样可能是什么样呢？(二)光的单缝衍射(1)单缝衍射实验．教师用光的干涉、衍射仪做单色光的单缝衍射，或用激光源来做单缝衍射实验．实验过程中展示缝较宽时：光沿着直线传播，阴影区和亮区边界清晰；减小缝宽，在缝较狭时：阴影区和亮区的边界变得模糊；继续减小缝宽光明显地偏离直线传播进入几何阴影区，屏幕上出现明暗相间的衍射条纹．(2)简单分析衍射的形成．展示衍射现象实验示意图，当光传播到狭缝时，可把狭缝S看成许许多多个点光源，这些点光源发出的光在空间传播相遇叠加决定了屏幕上各点位置的明暗情况．(3)单缝衍射条纹的特征．(单色光的衍射图样)①中央亮纹宽而亮．②两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．(4)学生动手观察单缝衍射．教师分发单缝衍射观察片，每片观察片刻有二条宽度不同的单缝．让学生通过单缝分别观察设在教室前、后的红色灯、蓝色灯的衍射现象；让学生仔细观察：①同一缝红色衍射条纹与蓝色衍射条纹是否有区别？②同一种色光，单缝宽度不同衍射条纹是否有区别？然后让学生通过单缝观察白炽灯的衍射图样．引导学生分析归纳最后总结规律：①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大．②单缝不变时，光波波长的(红光)中央亮纹越宽，条纹间隔越大．③白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色．(三)光的圆孔衍射(1)圆孔衍射实验．教师用激光干涉衍射仪做圆孔衍射实验，实验过程中展示孔较大时，光沿直线传播，阴影区和亮区边界清晰，逐渐减小圆孔大小，当圆孔减小到一定程度时出现环状明暗相间同心圆的衍射图样．(2)教师分发给学生手持“光波衍射”管，让学生将小孔对准教室前、后的红色灯光源、蓝色灯光源，观察圆孔衍射图样．(3)教师用激光干涉衍射仪装上仪器配备的不同形状小孔，演示光的衍射现象；让学生观察、记录、描绘各式的衍射图样，让学生认识到光的衍射是一个极普遍的物理现象．(四)演示：“泊松亮斑”．教师向学生指出：不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果．历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑．(1)然后教师介绍这个一波三折的历史故事．继而教师用激光干涉衍射仪中相应的配件演示“泊松亮斑”实验，让学生脑海中对“泊松亮斑”图样有深刻印象．指出任何物理理论的正确与否都必须经过实验的检验，实验是检验理论的标准．(2)让学生用自制的光波衍射管前端换上小圆屏并对准光源观察，在管内除看到光环外还可看到在不透明小圆屏背后阴影中心有一亮斑——泊松亮斑．(五)课堂小结1．光的衍射现象进一步证明了光具有波动性．2．光的衍射现象是光偏离了直线传播方向绕到障碍物阴影区的现象，衍射光强按一定的规律分布，形成明暗相间的条纹，它的规律与缝宽、孔的大小及光的波长有关．3．对于光产生明显衍射的条件的认识，从上述的一系列衍射实验虽然单缝、小孔和小圆屏的尺寸比光波大得多，仍能看到极好的衍射现象，只是缝或孔的尺寸越小，衍射现象越明显，即障碍物尺寸是波长几百倍时，对光波来说，仍可认为衍射条件中的“差不多”．实验证明，对波长为λ的光波来说，障碍物或孔的尺寸的数量级在103λ以上时，衍射现象不明显，可按直线传播处理；在102λ～10λ时，衍射现象显著，出现明暗相间的花样；在比波长λ还小时，衍射现象更为明显．4．光的衍射现象在日常生活中极普遍，鼓励学生用普通的其它材料，例如感应圈两极放电击穿纸片，薄纱……来观察衍射图样，加深对光波动性的认识．。

13.8激光的教学设计
教学目标：
1、知识与技能：知道激光的特点及其应用，并能应用所学的知识解释简单的现象。

2、过程与方法：通过引导学生分析激光产生的原理，使学生在理解激光特点的同时，学会
辨证、逻辑的思维方法，提高探究意识，提高抽象思维能力；通过实例分析，
提高学生分析、解决实际问题的能力及语言表达能力。

3、情感态度与价值观：通过本节教学，培养学生科学的研究态度及理论联系实际良好学风；
树立科学的人生观、价值观。

教学重点：激光的特点及应用
教学难点：对激光特点的理解
教学方法：讲授法、讨论法、分析法、归纳法、演示法。

教学用具：多媒体课件
教学过程。

13.8激光1.学习目标：1）知识目标1．了解激光和自然光的区别2．通过阅读，收集整理相关资料，认识激光的特点和应用2）能力目标1．通过课外阅读，收集整理有关激光应用的资料，培养加工处理信息的能力2．通过对激光的特点及应用的学习，培养应用物理知识解决实际问题的能力2.学习重难点：激光与自然光的区别以及激光特点和应用3.学习过程1）自主学习：1．激光的特点及其应用(1)第一特点高度的相干性：只有____相同、______恒定、________一致的光才是相干光。

激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性，这是它的第一特点。

(2)第二特点平行度好：在传播很远的距离后仍保持一定的强度，可以会聚到很小的一点。

(3)第三特点亮度高：它可以在________和__________内集中很大的能量。

(4)激光的应用：应用______，激光能像无线电波那样进行调制，用来传递信息；应用________，精确测距，计算机中的光储存技术；应用______，工业上的切割和焊接，医学上的切割和“焊接”。

2．全息照相全息照相的原理是将一束激光通过分光镜分成两束，一束光直接照到感光底片上，这部分光叫做______。

另一束光经物体反射后再照到感光底片上，这部分光叫做____。

物光和参考光在底片相遇时会发生干涉，形成复杂的________，底片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光波的强弱。

也就是说记录了物光的全部信息和两束光的干涉条纹。

2）即时巩固：1. 以下说法正确的是（）A. 光纤通信利用了激光相干性好的特点B. 激光武器利用了激光亮度高的特点C. 激光写、读利用了激光亮度高的特点D. 激光加工、激光手术和激光武器都利用了激光亮度高的特点2. 激光刀是利用了激光的（）A. 波动性B. 粒子性C. 高能量D. 单色性好3.纳米技术是跨世纪的新技术，将激光束的宽度集中到纳米范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把诸如癌症等彻底根除。