高中物理选修3-4教学设计4：13.3 光的干涉教案

13.3光的干涉的教学设计教学目标（一）知识目标1、知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道干涉现象的特点．2、知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象，知道干涉现象是波特有的现象．3、通过观察波的独立前进，波的叠加和水波的干涉现象，认识波的干涉条件及干涉现象的特征．教学重点:波的叠加及发生波的干涉的条件．教学难点:对稳定的波的干涉图样的理解．教学方法:实验讨论法教学用具:水槽演示仪，长条橡胶管，计算机多媒体教学步骤新课引入：问题1：上节课我们研究了波的衍射现象，什么是波的衍射现象呢？（波绕过障碍物的现象）问题2：发生明显的衍射现象的条件是什么？（障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多）这节课我们研究波的干涉现象，如果同时投入两个小石子，形成了两列波，当它们相遇在一起时又会怎样?请学生注意观察演示实验．一、波的干涉观察现象：①在水槽演示仪上有两个振源的条件下，单独使用其中的一个振源，水波按该振源的振动方式向外传播；再单独使用另一个振源，水波按该振源的振动方式向外传播．现象结论：每一个波源都按其自己的方式，在介质中产生振动，并能使介质将这种振动向外传播．②找两个同学拉着一条长绳，让他们同时分别抖动一下绳的端点，则会从两端各产生一个波包向对方传播．当两个波包在中间相遇时，形状发生变化，相遇后又各自传播．（由于这种现象一瞬间完成，学生看不清楚，教师可用计算机多媒体演示）现象结论：波相遇时，发生叠加．以后仍按原来的方式传播，是独立的．1.波的叠加：在前面的现象的观察的基础上，向学生说明什么是波的叠加．教师板书：两列波相遇时，在波的重叠区域，任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和．结合图下图解释此结论．解释时可以这样说：在介质中选一点P为研究对象，在某一时刻，当波源l的振动传播到P 点时，若恰好是波峰，则引起P点向上振动；同时，波源2的振动也传播到了P点，若恰好也是波峰，则也会引起P点向上振动；这时，P点的振动就是两个向上的振动的叠加，P 点的振动被加强了．(当然，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波谷，则引起户点向下振动；同时，波源2的振动传播到了P点时，若恰好也是波谷，则也会引起P点向下振动；这时，P点的振动就是两个向下的振动的叠加，P点的振动还是被加强了．)用以上的分析，说明什么是振动加强的区域．波源l经过半周期后，传播到P点的振动变为波谷，就会使P点的振动向下，但此时波源2传过来的振动不一定是波谷(因为两波源的周期可能不同)，所以，此时P点的振动可能被减弱，也可能是被加强的．(让学生来说明原因)问题：如果希望P点的振动总能被加强，应有什么条件?如果在介质中有另一质点Q，希望Q点的振动总能被减弱，应有什么条件?总结：波源1和波源2的周期应相同．2波的干涉：观察现象：③水槽中的水波的干涉．对水波干涉图样的解释中，特别要强调两列水波的频率是相同的，所以产生了在水面上有些点的振动加强，而另一些点的振动减弱的现象，加强和减弱的点的分布是稳定的．详细解释教材中给出的插图，如下图所示．在解释和说明中，特别应强调的几点是：①此图是某时刻两列波传播的情况；②两列波的频率(波长)相等；③当两列波的波峰在某点相遇时，这点的振动位移是正的最大值，过半周期后，这点就是波谷和波谷相遇，则这点的振动位移是负的最大值；④振动加强的点的振动总是加强的，振动减弱的点的振动总是减弱的．让学生思考和讨论，并在分析的基础上，给出干涉的定义：（教师板书）频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉，形成的图样叫做波的干涉图样．请学生反复观察水槽中的水波的干涉，分清哪些区域为振动加强的区域，哪些区域为振动减弱的区域．最后应帮助学生分析清楚：介质中某点的振动加强，是指这个质点以较大的振幅振动；而某点的振动减弱，是指这个质点以较小的振幅振动，这与只有一个波源的振动在介质中传播时，各质点均按此波源的振动方式振动是不同的．问题：任何两列波进行叠加都可以产生干涉现象吗？（不可以）为什么？（干涉是一种特殊的叠加．任何两列波都可以进行叠加，但只有两列频率相同）总结：干涉是波特有的现象．二、应用请学生思考和讨论在我们生活中是否遇到过波的干涉现象，举例说明：例1、水波的干涉现象．例2、声波的干涉现象．三、课堂小结今天，我们学习了波特有的现象：波的干涉．请同学再表达一下：什么叫波干涉?什么条件下可能发生波的干涉?课后的任务是认真阅读课本．。

3 光的干涉【目标导航】1、观察光的干涉现象。

2、知道决定干涉条纹间距的条件，认识出现亮条纹和暗条纹的位置特点。

【学习重难点】教学重点:光的干涉条件及出现亮条纹和暗条纹的位置特点。

教学难点:光的干涉现象的成功观察及出现亮条纹和暗条纹的位置特点的理解。

【自主学习】【回顾复习】机械波的干涉知识：1、再观察水波干涉的图样：2、回顾：1）、波的干涉现象：相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互。

2）、产生稳定的干涉图样的条件：两波源是波源。

而相同，完全相同的两波源叫相干波源。

3）、你是否知道两列波在介质中相遇，振动是加强还是减弱的条件？如知道，说一说。

阅读了解：光的本质是什么？这个问题一直以来都是物理学家争论的问题，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”。

由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风，因为干涉现象是波所特有的，假设光是一种波，则必然会观察到光的干涉现象。

19世纪初，人们观察到了光的干涉现象，证明了波动说的正确性。

【新知学习】一、杨氏干涉实验1、物理学史：1801年英国的物理学家托马斯.杨（1773-1829年）在实验室中成功的观察到了光的干涉现象。

2、实验装置：3、实验猜想：4、实验事实：光屏上中央是，两侧是。

5、实验意义：光的确是一种。

二、观看视频录像：光的双缝干涉实验1、观察光的干涉的视频录像：2、分析光屏上出现明暗条纹的条件：1）、情景：2）、阅读课本内容3）、规律：a、光屏上某点到双缝的路程差为半波长的数倍时，该点出现亮条纹；b、光屏上某点到双缝的路程差为半波长的数倍时，该点出现暗条纹。

三、相干光源1）、两列机械波要产生干涉，它们的频率必须相同，而且相位差要保持恒定。

2）、室内的两盏白炽灯是的光源，不符合产生干涉的条件，所以房间里的两盏灯发出的光不发生干涉3）、相干光源：a、定义：如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫相干光源。

3 光的干涉【教学目的】1、认识光的干涉现象及光产生干涉的条件2、理解（杨氏）双缝干涉形成的原理，以及条纹的特征3、知道实现光的干涉的途径并不是唯一的，了解薄膜干涉形成的原理，以及它在工程物理领域的应用【教学重点】光产生干涉的条件，干涉条纹的特征【教学难点】（杨氏）双缝干涉形成的原理，以及条纹的特征分析【教具】（杨氏）双缝干涉仪，酒精灯，食盐，铁丝圈，肥皂水【课时安排】2课时【教学过程】○、复习&引入复习提问1：波动只所以有别于粒子运动，其重要特征是什么？☆学生：能够发生干涉、衍射。

复习提问2：什么是机械波的干涉？发生波的干涉的条件是什么？☆学生：两列波在叠加后，在空间形成稳定的振动加强和减弱的区域（而且它们彼此间隔）；两列波的频率相等。

我们要确认光具有波动性，就必须拿出光能够干涉或衍射的事实。

而根据刚才的物理学史介绍，在波动说已经提出的前提下，整个十八世纪都没有得到发展。

是不是观察光的干涉、衍射现象很不容易呢？[答案]是肯定的。

为什么不容易，这得从两个角度去认识：一是干涉的条件是否容易达成，二是干涉现象形成后，其强弱的分布状况是否方便人们去观察。

在第一个方面，就是一个难题。

原来的一般的光源都含有多种颜色（即多种频率）的成分，即便是找到了“完全相同”的光源，但从发光的微观角度看，由于发出的光波具有不连续性（就不能保证相位差恒定），要保证它们能够发生干涉，也是很难的。

光学上，把能够发生干涉的光源叫做——频率相等、相位差恒定的光源称为相干光源。

为了确保这两个条件满足，人们想过很多办法，英国物理学家托马斯·杨是这样做的：将同一光源发出的光用一个只留两个孔（或两个缝）的挡板挡住，那么从这两个空（或两个缝）中射出的光就是相干光源了。

干涉现象形成后，如何方便观察？这个问题复杂一些，让我们将实验完成之后，再做定量分析。

演示：（杨氏）双缝干涉实验a、学生观察双缝；b机械波干涉分析——类比）；c、学生观察干涉条纹…过渡：为了解决干涉现象形成后是否方便观察．．．．．．．．．．．．．的问题，下面进入双缝干涉的定量分析——（请同学们注意，我们这里并不仅仅是解释为什么形成干涉条纹——这一点，我们已经能够利用已有的知识去预测了——而是要研究怎样形成方便观察．．．．的条纹，这就涉及到一个条纹宽度的计算问题。

13.3光的干涉的教学设计一、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“杨氏双缝干涉”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，为分析干涉所做的幻灯片；或电脑及干涉现象示意的动画软件．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——杨氏干涉实验．(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)杨氏实验．①介绍英国物理学家托马斯·杨．如何认识光，如何获得相干光源——展示杨氏实验挂图鼓励学生在认识事物或遇到问题时，学习杨氏的科学态度，巧妙的思维方法．②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．(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．操作：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．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．…，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．用复色光源做杨氏双缝干涉实验．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·杨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．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。

13.3光的干涉教学目标：（一）知识目标1、认识光的干涉现象，知道产生光的干涉的条件2、知道干涉条纹的特征，理解光的干涉条纹形成原理3、掌握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式4、知道薄膜干涉是如何产生的，了解干涉的现象及技术上的应用（二）能力目标1、通过观察实验现象，与机械波的干涉进行类比，培养学生的自主学习的能力以及对问题的分析、推理能力2、通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力教学重点：1、波的干涉条件2、双缝干涉图样的形成及分析3、条纹间距的计算4、亮纹（或暗纹）位置的确定教学难点：1、波的干涉条件，相干光源2、双缝干涉图样的形成及分析教学仪器：多媒体课件，激光干涉演示仪，酒精灯一盏，金属圈一个，大烧杯一个，肥皂液，少量食盐教学方法：讲授，讨论教学时间：1课时教学过程：（－）引入新课17世纪，荷兰物理学家惠更斯（1629-1695）根据光的反射和折射、光的独立传播现象跟水波、声波相似，提出波动说：认为光是在空间传播的某种波。

干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象。

1801年，英国物理学家托马斯-杨（1773-1829）在实验室里成功地观察到了光的干涉。

（二）教学过程一、双缝干涉1、装置和现象让一束单色光（红光）投射到一个有狭缝S的挡板上，由狭缝S射出的光再投射到第二个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近，且与狭缝S的距离相等。

如果光是一种波，那么，从狭缝S发出的光波会同时传到狭缝S1和S2，它们就成了两个振动情况总是相同的波源，它们发出的光在挡板后面的空间互相叠加，会发生干涉现象。

光在一些地方互相加强，在另一些地方互相削弱。

在挡板后面放一个屏，在屏上看到亮暗相间的条纹。

这就证明光的确是一种波。

（演示实验：激光干涉演示）实验现象：(A)明暗相间(B)亮纹间等距，暗纹间等距．(C)两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹——中央亮纹2、现象分析：在我们在屏上取一点P，P点到S1和S2的距离相同。

13.2、光的干涉【教学目标】1、知识与技能：（1）在复习机械波干涉的基础上使学生了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。

（2）通过干涉实验使学生认识光的干涉现象和干涉条纹的特征（3）使学生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。

2、过程与方法（1）在机械波产生干涉现象的知识基础上，学生通过自主实验探究，小组合作学习探究掌握光的干涉条件，推理在双缝干涉实验中形成亮条纹和暗条纹的原因及产生亮暗条纹的条件。

(2) 通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力．3、情感态度价值观(1)通过“杨氏双缝干涉”实验的学习，渗透科学家认识事物的物理思维方法．(2) 培养学生循着科学家足迹自主探究科学知识的能力，从而真正实现使每个学生都得到发展的目标。

【教学重点】（1）使学生知道双缝干涉产生的条件，认识干涉图样的特征。

（2）理解双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的条件【教学难点】对双缝干涉图样中亮条纹和暗条纹产生原因的正确理解,如何用波动说来说明明暗相间的干涉条纹，在时间上是稳定的，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”．【教学方法】类比、实验、分组探究【教学工具】PPT课件、激光笔、双缝、铁架台、夹子；红光滤色片、学生电源、直灯丝光源。

【教学过程】课题引入：在日常生活中，我们见到许多光学的现象。

图片展示：如光的直线传播、彩虹、“海市蜃楼”引入：自然界中的光现象如此丰富多彩，人们不禁要问光到底是什么？新课教学：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”二、光的干涉：（一）假设：光是一种波，则必然会观察到波的特有现象。

波的特有现象有哪些？学生答：波的干涉和衍射学生回顾：机械波的特有现象——干涉，观看水波的干涉视频。

提问： 1.水波的干涉有什么特征？2.这种现象是波特有的，要产生这种现象需要什么条件？学生回答：两列波的频率必须相同。

13.3光的干涉的教学设计一、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“杨氏双缝干涉”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，为分析干涉所做的幻灯片；或电脑及干涉现象示意的动画软件．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——杨氏干涉实验．(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)杨氏实验．①介绍英国物理学家托马斯·杨．如何认识光，如何获得相干光源——展示杨氏实验挂图鼓励学生在认识事物或遇到问题时，学习杨氏的科学态度，巧妙的思维方法．②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．(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．操作：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．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．…，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．用复色光源做杨氏双缝干涉实验．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·杨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．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。

13.3光的干涉1、教学目标 一．知识与技能（1）会观察与描述光的双缝干涉现象，认识单色光双缝干涉条纹的特征。

（2）知道单色光双缝干涉亮、暗条纹形成的原理。

（3）知道产生光的干涉现象的条件。

二．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）体验观察到光的双缝干涉以支持光的波动说的假说上升为理论的方法。

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

三．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）了解光干涉现象的发现对推动光学发展的意义。

2、教学重点1．观察与描述光的双缝干涉现象。

2．双缝干涉中波的叠加形成的明暗条纹的条件及判断方法。

教学难点用波动理论解释明暗相间的干涉条纹。

教学过程： 1）课堂导入在光的折射一课中，从实验中得出的折射定律1212sin sin n θθ=与从惠更斯原理得出的结论形式一致，是否可以推测光可能是一种波？学生思考与交流后得到：如果光是一种波，则要有波的特征现象作实验支持．干涉是波特有的现象，一切波都能发生干涉，因此可以用光是否具有干涉现象来判断光是不是一种波。

右图是两列水波某时刻干涉的示意图，S 1、S 2是振动情况总是相同的波源，实线代表波峰，虚线代表波谷，直线OO 是S1S2的中垂线，在此时刻介质中a点为两波谷叠加，b点、、、为波峰与波谷叠加，c点为两波峰叠加，d点是处于某种中间状态的叠加。

问：a b c d 中哪些是出现振动加强的地方，哪些是出现振动减弱d 地方，哪些是出现振动加强和减弱的中间过渡状态？设问：b点位于什么位置呢？既然S1S2到d点的路程差为零，根据波动理论，两波源在d点处激起的振动总是一致的，虽然该时刻是中间状态的叠加，但两列波在d点处的叠加，激起d点的振动的振幅（教师强调是振幅最大，而非位移最大，即使是振动加强的点，也有位移为零的时候）仍为最大，故d点还是振动加强的地方。

13.3光的干涉的教学设计●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，知道发生明显的光的衍射现象的条件，从而对光的波动性有进一步的认识.2.通常学习知道“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，理解衍射条件的设计思想.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”等科学小故事的学习，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.●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.●教学难点衍射条纹成因的初步说明.●教学方法1.通过机械波衍射现象类比推理，提出光的衍射实验观察设想.2.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.3.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.●教学用具JGQ型氦氖激光器25台，衍射单缝（可调缝宽度），光屏、光栅衍射小圆孔板，两支铅笔（学生自备），日光灯（教室内一般都有），直径5 mm的自行车轴承用小钢珠，被磁化的钢针（吸小钢珠用），投影仪（本节课在光学实验室进行）.●课时安排：2课时导入新课实验：双缝干涉实验（1）装置：双缝、激光器、光屏（2）现象：屏上形成亮暗相间的条纹；条纹之间的距离相等，亮度相同（实际上由于衍射而不同）。

这就是光的干涉现象，今天我们来学习第一节：光的干涉。

第1课时：双缝干涉新课教学：一、双缝干涉1.什么是双缝干涉：平行的单色光照射到相距很近的双狭缝上，在狭缝后的光屏上出现亮暗相间条纹的现象叫做双缝干涉现象。

问题：在什么样的条件下才能在屏幕上形成亮暗相间的条纹呢？根据波的叠加原理，可知：在同一种介质中传播的两列波，当两个波源的频率相同，振动状态完全相同或有恒定的相位差时，就会出现干涉现象。

2.形成光波干涉的条件（1）两个光源的频率相同；（2）两个光源的振动状态完全相同或有恒定的相位差。

课时13.3　光的干涉 1.通过实验观察,认识光的干涉现象。

理解光是一种波,干涉是波特有的性质。

2.明确光产生干涉的条件以及相干光源的概念。

3.理解干涉的原理、干涉条纹形成的原因及特点,能够利用明暗条纹产生的条件解决相应的问题。

重点难点:光的干涉产生的条件,形成明暗条纹的条件,以及双缝干涉中明暗条纹的有关计算。

教学建议:本节主要讲杨氏双缝干涉实验和决定条纹间距的条件。

教学中要注意回顾和应用机械波干涉的相关知识,分析光屏上明暗条纹的分布规律,这可以进一步加深学生对光的波动性的认识。

本节做好光的干涉的演示实验是使学生正确理解本节知识的关键。

导入新课:在托马斯·杨之前,不少人都曾进行过光学实验,试图找到证明光的波动性的有力证据:光的干涉和衍射现象。

但这些实验都失败了,原因是他们不能找到相干光源。

直到1801年托马斯·杨做了著名的干涉实验,为光的波动说奠定了基础。

杨氏干涉实验巧妙地解决了相干光源问题,它的巧妙之处在哪?1.杨氏干涉实验(1)1801年,英国物理学家①托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。

证明光的确是一种②波。

(2)双缝干涉实验:让一束③单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上,狭缝相距很近,就形成了两个波源,它们的④频率、⑤相位和⑥振动方向总是相同。

这两个波源发出的光在挡板后互相叠加,挡板后面的屏上就可以得到⑦明暗相间的条纹。

2.决定条纹间距的条件(1)出现亮条纹的条件:当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的⑧偶数倍时(即恰好等于波长的⑨整数倍时),两列光在这点相互⑩加强,这里出现亮条纹。

(2)出现暗条纹的条件:当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时,两列光在这点相互削弱,这里出现暗条纹。

1.杨氏实验观察到的是什么现象?为什么说它证明了光是一种波?解答:干涉现象,干涉现象是波特有的现象。

2.双缝干涉实验中为什么用激光做光源?解答:激光亮度高、相干性好。

13.3光的干涉教学目标：（一）知识目标1、认识光的干涉现象，知道产生光的干涉的条件2、知道干涉条纹的特征，理解光的干涉条纹形成原理3、掌握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式4、知道薄膜干涉是如何产生的，了解干涉的现象及技术上的应用（二）能力目标1、通过观察实验现象，与机械波的干涉进行类比，培养学生的自主学习的能力以及对问题的分析、推理能力2、通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力教学重点：1、波的干涉条件2、双缝干涉图样的形成及分析3、条纹间距的计算4、亮纹（或暗纹）位置的确定教学难点：1、波的干涉条件，相干光源2、双缝干涉图样的形成及分析教学仪器：多媒体课件，激光干涉演示仪，酒精灯一盏，金属圈一个，大烧杯一个，肥皂液，少量食盐教学方法：讲授，讨论教学时间：1课时教学过程：（－）引入新课17世纪，荷兰物理学家惠更斯（1629-1695）根据光的反射和折射、光的独立传播现象跟水波、声波相似，提出波动说：认为光是在空间传播的某种波。

干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象。

1801年，英国物理学家托马斯-杨（1773-1829）在实验室里成功地观察到了光的干涉。

（二）教学过程一、双缝干涉1、装置和现象让一束单色光（红光）投射到一个有狭缝S的挡板上，由狭缝S射出的光再投射到第二个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近，且与狭缝S的距离相等。

如果光是一种波，那么，从狭缝S发出的光波会同时传到狭缝S1和S2，它们就成了两个振动情况总是相同的波源，它们发出的光在挡板后面的空间互相叠加，会发生干涉现象。

光在一些地方互相加强，在另一些地方互相削弱。

在挡板后面放一个屏，在屏上看到亮暗相间的条纹。

这就证明光的确是一种波。

（演示实验：激光干涉演示）实验现象：(A)明暗相间(B)亮纹间等距，暗纹间等距．(C)两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹——中央亮纹2、现象分析：在我们在屏上取一点P，P点到S1和S2的距离相同。

13.3光的干涉1、教学目标 一．知识与技能（1）会观察与描述光的双缝干涉现象，认识单色光双缝干涉条纹的特征。

（2）知道单色光双缝干涉亮、暗条纹形成的原理。

（3）知道产生光的干涉现象的条件。

二．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）体验观察到光的双缝干涉以支持光的波动说的假说上升为理论的方法。

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

三．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）了解光干涉现象的发现对推动光学发展的意义。

2、教学重点1．观察与描述光的双缝干涉现象。

2．双缝干涉中波的叠加形成的明暗条纹的条件及判断方法。

教学难点用波动理论解释明暗相间的干涉条纹。

教学过程： 1）课堂导入在光的折射一课中，从实验中得出的折射定律1212sin sin n θθ=与从惠更斯原理得出的结论形式一致，是否可以推测光可能是一种波？学生思考与交流后得到：如果光是一种波，则要有波的特征现象作实验支持．干涉是波特有的现象，一切波都能发生干涉，因此可以用光是否具有干涉现象来判断光是不是一种波。

右图是两列水波某时刻干涉的示意图，S 1、S 2是振动情况总是相同的波源，实线代表波峰，虚线代表波谷，直线OO '是S 1S 2的中垂线，在此时刻介质中a 点为两波谷叠加，b 点、、、为波峰与波谷叠加，c点为两波峰叠加，d点是处于某种中间状态的叠加。

问：a b c d 中哪些是出现振动加强的地方，哪些是出现振动减弱d 地方，哪些是出现振动加强和减弱的中间过渡状态？设问：b点位于什么位置呢？既然S1S2到d点的路程差为零，根据波动理论，两波源在d点处激起的振动总是一致的，虽然该时刻是中间状态的叠加，但两列波在d点处的叠加，激起d点的振动的振幅（教师强调是振幅最大，而非位移最大，即使是振动加强的点，也有位移为零的时候）仍为最大，故d点还是振动加强的地方。

13.3光的干涉的教学设计一、教材分析1．国内以往教材对光的教学都是按光学的两大分支——利用几何学的概念和方法研究光的传播规律的几何光学和研究光的本性以及光与物质相互作用的规律的物理光学而分两章进行，两部分教学内容的处理相对独立．新课标下的光学教材，突出“光的本性”这条主线，将两部分内容整合为一，全章教材内容编排灵动活跃，贴近光学研究高新理念与成果，具有时代气息．2．教材将《光的干涉》安排在学生可感知的光折射现象研究（第1 节）之后，意在建立有层次的光本性认知平台．在光折射现象研究中得到折射定律后，教材及时引导学生作深层思考：从实验中得出的折射定律与从惠更斯原理得出的结论形式一致，是否可以推测光可能是一种波？“光线”是否应该是光波的波线？为将对光的认知同化至波的图式中去作了自然的铺垫，这样的编排与高中学生的认知水平相适应的，也顺乎人类对光本性认识的进程．3．本节围绕波的特征现象之一 ——光的干涉的研究展开，以完成“光是一种波”的推理与同化．教材着力于展示典型的光干涉实验及光干涉现象，分析光干涉图样的规律及发生光干涉的条件．教材贯穿了如下的科学方法：不完整的事实（折射定律与从惠更斯原理得出的结论形式一致） ↓假说（光是一种波）↓可检验的依据（是波就会干涉）↓新事实的检验（双缝干涉图样）二、学情分析1．学生大多在生活中没有光的干涉现象的体验，但通过高中物理学习，已有水波、声波等机械波干涉的经验与理论，高二学生已有一定的自主构建新知识框架的能力，可以从已感知的机械波干涉现象与规律延伸至待认定的光是波的推想．2．高二学生已有一定的物理学科方法，如观察实验，控制实验，假说方法，从现象归纳规律等，可以实现教材渗透的方法教育意图．1212sin sin n θθ=1212sin sin n θθ=三、设计思想基于上述对教材意图与受体分析，本节教学着重向学生介绍作为光的波动说的重要实验支持——光的干涉现象．教学安排拟从回眸机械波的干涉导入，以课堂演示实验及学生随堂实验为依托，让学生“想”——体验逻辑推理的思维过程、“说”——外显思维活动过程、“看”——理性观察、“做”——体验科学探究活动、应用探究方法、“听”——接受前人总结知识，完成教材规定的教学要求．四、教学目标本课教学目标在以下三个领域具体为1．知识与技能 ◆会观察与描述光的双缝干涉现象，认识单色光双缝干涉条纹的特征． ◆知道单色光双缝干涉亮、暗条纹形成的原理．◆知道产生光的干涉现象的条件．◆尝试获取相干光源．2．过程与方法①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体验观察到光的双缝干涉以支持光的波动说的假说上升为理论的方法．④通过机械波的干涉向光的干涉迁移，经历知识同化、抽象建模的物理思维过程．3．情感态度与价值观 ●体验探究自然规律的艰辛与喜悦．●欣赏光现象的奇妙和谐．●了解光干涉现象的发现对推动光学发展的意义．五、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．六、教学策略与手段从上一节所设伏笔“从实验中得出的折射定律与从惠更斯原理得出的结论形式一致，是否可以推测光可能是一种波？”切入，在复习水波的干涉现象及产生条件的基础上，引导学生提出用光是否具有干涉现象来作判断．1212sin sin n θθ=在演示激光干涉图样之前，预期光干涉图样，介绍杨氏双缝干涉实验．对单色光双缝干涉亮、暗条纹的成因作定性解释．在学生活动《做一做》中，让学生用自制的双缝观察激光的干涉图样，通过双缝观看白炽灯灯丝出现彩色的干涉条纹作为学生的探究活动．作业设计：思考生活中所见过的光的干涉现象，力求使物理课堂学习贴近学生生活，尽量做到“从生活走向物理，从物理走向社会”．接受性学习与探究性学习穿插，完成本课目标．七、课前准备1．为了更好的展开教学内容，上节课后作业预埋一道背景为机械波的干涉的习题．2．教师在课前要做好充分的准备，对教材的内容进行深刻的分析，做好上课时需要的相关课件．做好实验是本堂课的关键，教师在课前要先做好演示实验．3．为了使实验现象明显，本节课要在有暗室条件的教室里上．4．教学用具：⑴实验装置 演示光的干涉现象：激光器，双缝；20组学生电源、白炽灯，若干经过曝光的黑色摄影胶片、玻璃板，40只剃须刀，20把直尺．⑵多媒体课件 水波干涉的视频，托马斯·杨双缝干涉实验原理示意图，分析出现亮暗相间条纹条件的PPT 动画等．八、教学过程全课围绕光的双缝干涉实验展开教学活动．（动画显示课题后，教师引入）在光的折射一课中，从实验中得出的折射定律与从惠更斯原理得出的结论形式一致，是否可以推测光可能是一种波？学生思考与交流后得到：如果光是一种波，则要有波的特征现象作实验支持．干涉是波特有的现象，一切波都能发生干涉，因此可以用光是否具有干涉现象来判断光是不是一种波．（屏幕展示“水波干涉”的视频，通过已有知识的迁移让学生走进光的双缝干涉）让学生观察并描述稳定水波干涉现象的特征：即出现振动总是加强和振动总是减弱的区域，且加强区和减弱区互相间隔的现象；指出干涉现象是两列波在空间相遇叠加的结果；强调要得到稳定干涉图样需要两波源的振动情况完全相同．（板书）一、波的特征现象之一 ——干涉 1212sin sin n θθ=现象——振动加强与减弱的区域确定发生稳定干涉的条件——两列波的频率相同设问1：⑴预期的光（例如红光）的干涉图样是怎样的？要求回答：单色光的干涉现象是亮暗相间的条纹．（从机械波迁移至光波）设问2：⑵日常生活中为什么不易看到光的干涉现象？如何通过实验控制而获得光的干涉现象？学生交流后教师归总：要产生光的干涉现象必须要有两个振动情况完全相同的光源，实验控制的关键在获取振动情况完全相同的光源，让两个完全相同的“相干光源”发出的光在同一空间叠加，用屏在叠加区域接收，应可得到预期的现象．（板书）二、双缝干涉实验1．物理学家这样做——托马斯·杨双缝干涉实验（屏幕切换显示托马斯·杨双缝干涉实验原理示意图，如图1所示，介绍杨氏实验）教师强调以下两点：单缝的作用是获取单一频率的光源；双缝屏上的两条狭缝离的很近，到前一条狭缝的距离相等，所以两条狭缝处光的振动情况完全相同．说明杨氏最初的实验所用的不是狭缝，而是小孔，后来，他发现改用狭缝后干涉图样更加明亮，于是后人把他的实验叫做双缝干涉实验．杨氏实验成功获得亮暗相间的干涉图样，证明光的确是一种波．（板书）2．双缝干涉演示实验（教师采用激光作为光源演示双缝干涉实验）教师操作：⑴打开激光器，直接把激光打到后背的墙（光屏）上（易观察）．要求学生说出观察到的现象——激光沿直线传播，打到墙上是一个亮斑．⑵在激光器前加一双缝，让学生再观察实验现象，并引导学生描述观察到的现象．学生活动：①在加双缝前，请一学生来观察双缝，因为双缝间距太小，大约0.1mm左右，一般很难看出是双缝，可以让其他同学帮助想办法，如将双缝屏迎着光去看便可看出．②仔细观察实验现象，并描述加双缝前、后在光屏上观察到的现象：光到达屏上的范围比不加双缝时大了；屏上出现了亮（红）暗相间的条纹；条纹间距相等；还可以请刚才观察双缝的学生说出，亮暗相间的条纹走向与双缝的方向平行．（板书）双缝干涉图样的特征亮暗相间的条纹；条纹间距相等；光到达的范围比“直线传播”的大．教师设问：为什么会出现这样的图样？怎样用波动理论解释光的干涉现象．（板书）三、研究双缝干涉图样的成因（屏幕显示用波面描述相干波叠加的原理图，如图2所示）教师讲解要点：⑴说明示意图是两列波某一时刻峰谷位置分布图．⑵说明两列波的振动情况完全相同，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减弱点．⑶先分析S 1、S 2连线中垂线上的点，这些点到两波源的路程差为0，是加强点，并说明此直线上的点均是加强点．⑷再分析S 1、S 2连线中垂线两侧最靠近中垂线对称位置上的点，即两列波峰谷相遇点，这些点到两波源的路程差为，为减弱区域． ⑸再分析远离中垂线上的点，又是加强区域……．小结：通过以上分析可知：振动加强区与减弱区的分布是相互间隔的，而且是稳定的．结合干涉图样分析：叠加加强区，光能量较强——亮；叠加减弱区，光能量较弱——暗．于是得到亮暗相间的干涉图样．（板书）1. 当屏上某点到双缝S 1、S 2的路程差是光波波长的整数倍时，即，在这些地方出现亮条纹；2. 当屏上某点到双缝S 1、S 2的路程差是光波半波长的奇数倍时，即，在这些地方出现暗条纹． 学生活动：用自制的器材来观察双缝干涉现象．取经过曝光的黑色摄影胶片，放在玻璃板上．把两只剃须刀片并拢，以刀刃的前端沿直尺在胶片上一次划出两道细缝，缝间距离要小于0.1mm ．这样就做成了双缝．学生做好双缝后，教师请若干学生把做好的双缝放到激光器前，让其他同学用白纸在自己座位上就近接收干涉图样．描述各图样及教师演示的实验2λ(0,1,2)n n δλ==⋅⋅⋅()21(1,2)2n n λδ=-=⋅⋅⋅现象有何异同．教师引导学生总结：干涉条纹的间距与双缝的间距有关，干涉条纹的间距与双缝至屏的距离有关．学生活动：通过自制的双缝观看相距0.5m左右的白炽灯的灯丝，描述观察到的实验现象？思考为什么会出现彩色的干涉条纹？干涉现象是波的特征现象，双缝干涉实验的成功说明光的确是一种波．双缝干涉实验最重要的控制是获得两个完全相同的光源！教室里的两盏白炽灯不是完全相同的两个光源，所以发出的光不会发生干涉；我们刚才的实验中，通过双缝获得了可以产生干涉图样的光源．（板书）四、相干光源如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫做相干光源．（全课总结、提升）1．托马斯·杨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．光的干涉现象是微粒说无法解释的，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，于是产生亮暗条纹，其特征是在中央亮纹两侧对称地分布着亮暗相间的各级干涉条纹，且相邻亮纹和相邻暗纹的间距相等．3．亮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．九、作业设计1．认真阅读课本，预习第3节：用双缝干涉测量光的波长．2．例举生活中见过的光的干涉现象．3．探讨：⑴在用自制的双缝观看白炽灯丝时，为什么会看到灯丝两侧细密地分布着彩色的干涉条纹？⑵以下是两个关于光的干涉的实验，试分析在这些实验设计中，是如何获得相干光源的，并作图求出干涉区域：。

光的干涉【学习目标】1．知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波．2．理解杨氏干涉实验中亮暗条纹产生的原因．3．了解相干光源，掌握产生干涉的条件．5．知道实验操作步骤．6．会进行数据处理和误差分析．知识回顾：1.如果两列相同的机械波的波峰传到同一地方这个地方的振幅会怎样？答：振幅会加倍。

2.什么情况下可以观察到的光的衍射最明显？答：障碍物和孔的尺寸大小和波长差不多。

3.我们学过声波可以发生叠加那么光波可以发生叠加吗？答：可以发生叠加。

知识点一、光的干涉光的干涉：（1）光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象．如图所示，让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝1S 和2S 的挡板上，狭缝1S 和2S 相距很近．如果光是一种波，狭缝就成了两个波源，它们的振动情况总是相同的．这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加，发生干涉现象，光在一些位置相互加强，在另一些位置相互削弱，因此在挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹．（2）干涉条件：两列光的频率相同，振动情况相同且相差恒定．能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用同一束光分成两列而获得，称为分光法．屏上某处出现明、暗条纹的条件：同机械波的干涉一样，光波的干涉也有加强区和减弱区，加强区照射到光屏上出现亮条纹，减弱区照射到光屏上就出现暗条纹．对于相差为0的两列光波如果光屏上某点到两个波源的路程差是波长的整数倍，该点是加强点；如果光屏上某点到两个波源的路程差是半波长的奇数倍，该点是减弱点．因此，出现亮条纹的条件是路程差：k δλ=，012k =L ，，， 出现暗条纹的条件是路程差：(21)2k λδ=+，012k =L ，，，如图所示，若P ＇是亮条纹，则21r r k λ=－（012k =L ，，，）．由图知：22212d r L x ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭， 22222d r L x ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭，22212r r dx -=， 由于d 很小，212r r L +≈，所以21d r r x L -=， 21()r r L L x k d dλ-==（012k =L ，，，），该处出现亮条纹． 当0k =时，即图中的P 点，12S S 、到达P 点的路程差为零，P 一定是振动加强点，出现亮纹，又叫中央亮纹．当1k =时，为第一亮纹，由对称性可知在P 点的下方也有和P 点上方相对称的亮纹． 同理，由21(21)2r r k λ-=+（012k =L ，，，）， 可得(21)2L x k d λ=+⋅（012k =L ，，，），该处出现暗条纹． 双缝干涉条纹特征：有关双缝干涉问题，一定要用双缝干涉的特点进行分析，一是两缝间距d 应很小；二是照射到两缝上的光波必须是相干光；三是两相邻亮纹或两相邻暗纹间的距离L x dλ∆=；四是出现亮纹的条件是路程差21r r k δλ==－，012k =L ，，，；出现暗纹的条件是路程差21(21)2r r k λδ=-=+⋅（012k =L ，，，）；五是白光的干涉条纹为彩色，但中央亮纹仍为白色；六是单色光的干涉条纹宽度相同，明暗相间，均匀分布．不同色光条纹宽度不同，波长越长的干涉条纹的宽度越大；七是白光干涉时，各色光的条纹间距离不等．一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因：由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相差，在一般情况下，很难找到那么小的缝和那些特殊的装置．故一般情况下不易观察到光的干涉现象．例题 1.在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P 点的距离之差为0.6m μ，若分别用频率141 5.010Hz f =⨯和1427.510Hz f =⨯的单色光垂直照射双缝，则P 点出现明、暗条纹的情况是（ ）．A ．单色光1f 和2f 分别照射时，均出现明条纹B ．单色光1f 和2f 分别照射时，均出现暗条纹c ．单色光1f 照射时出现明条纹，单色光2f 照射时出现暗条纹D ．单色光1f 照射时出现暗条纹，单色光2f 照射时出现明条纹【思路点拨】光程差是波长的整数倍处出现亮条纹；与两个狭缝的光程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹．【答案】C【解析】该题考查双缝干涉实验中屏上出现明、暗条纹的条件．根据已有波的叠加知识知，与两个狭缝的光程差是波长的整数倍处出现亮条纹，与两个狭缝的光程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹．据c fλ=可得 861141310m 0.610m 0.60m 5.010c f λμ-⨯===⨯=⨯， 862142310m 0.410m 0.40m 7.510c f λμ-⨯===⨯=⨯， 即10.60md μλ==，2230.60m 322d λμλ===⨯， 可得出正确选项为C ．【总结升华】记住双缝干涉中后面光屏出现明暗务纹的条件：光程差是波长的整数倍处出现亮条纹；与两个狭缝的光程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹．课堂练习一：劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1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，从上往下看到的干涉条纹如图2所示．干涉条纹有如下特点：⑴任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；⑵任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图1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涉条纹（ ）A ．变疏B ．变密C ．不变D ．消失【思路点拨】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为空气层厚度的2倍，当光程差x n ∆λ=时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为λ１２．【答案】A【解析】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为2x d ∆=，即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差x n ∆λ=时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为λ１２，显然抽去一张纸后空气层的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大．故干涉条纹条纹变疏，故A 正确．故选A ．【总结升华】掌握了薄膜干涉的原理和相邻条纹空气层厚度差的关系即可顺利解决此类题目．课堂练习二：如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm 的橙色光源照射单缝S ，在光屏中央P 处观察到亮条纹，在位于P 点上方的1P 点出现第一条亮纹中心（即1P 到12S S 、的光程差为一个波长），现换用波长为400 nm 的紫光源照射单缝，则（ ）．A ．P 和1P 仍为亮点B ．P 为亮点，1P 为暗点C ．P 为暗点，1P 为亮点D ．P 、1P 均为暗点【答案】B【解析】从单缝S 射出的光波被12S S 、两缝分成的两束光为相干光，由题意，屏中央P 点到12S S 、距离相等，即由12S S 、分别射出的光到P 点的路程差为零，因此是亮纹中心，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P 点都是中央亮纹中心．而1P 点到12S S 、的光程差刚好是橙光的一个波长，即1112||600 nm P S P S λ==橙－，则两列光波到达1P 点振动情况完全一致，振动得到加强，因此，出现亮条纹．当换用波长为400 nm 的紫光时，1112||600 nm 32P S P S λ==紫－／，则两列光波到达1P 点时振动情况完全相反，即由12S S 、射出的光波到达1P 点时就相互消弱，因此，出现暗条纹．综上所述，B 项正确．【总结升华】判断屏上某点为亮纹还是暗纹，要看该点到两个光源（双缝）的路程差（光程差）与波长的比值，要记住光程差等于波长的整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处为暗条纹．还要注意这一结论成立的条件是：两个光源情况完全相同．课堂练习三：在杨氏双缝干涉实验中，如果（ ）．A ．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B ．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C ．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D ．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹【答案】B 、D【解析】白光作为光源，屏上将呈现彩色条纹，A 错；B 为红光的双缝干涉，图样为红黑相间，故B 正确；红光和紫光频率不同，不能产生干涉图样，C 错；遮住一条狭缝时，紫光将发生单缝衍射，形成衍射图样，D 正确．。

13.3光的干涉学习目标： 知识目标1、会观察与描述光的双缝干涉现象，认识单色光双缝干涉条纹的特征。

2、知道单色光双缝干涉亮、暗条纹形成的原理。

3、知道产生光的干涉现象的条件。

能力目标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、体验观察到光的双缝干涉以支持光的波动说的假说上升为理论的方法。

4、通过机械波的干涉向光的干涉迁移，经历知识同化、抽象建模的物理思维过程。

学习重难点：1．观察与描述光的双缝干涉现象。

2．双缝干涉中波的叠加形成的明暗条纹的条件及判断方法。

3.用波动理论解释明暗相间的干涉条纹。

学习过程 1）自主学习：1．当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的________倍(即恰好等于波长的________倍时)，两列光在这点相互加强，这里出现____________；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的________倍时，两列光在这点________________，这里出现暗条纹．2．让一束单色光投射到一个有两条狭缝S 1和S 2的挡板上，狭缝S 1和S 2相距很近，狭缝就成了两个波源，它们的________________________________总是相同的，这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加，发生干涉现象，挡板后面的屏上得到__________的条纹．3．光产生干涉的条件：两列光的________相同、振动方向相同，相差恒定． 2）基础巩固：1．杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n 为自然数，λ为光波波长)( ) ①在距双缝的路程相等的点形成暗条纹 ②在距双缝的光程差为nλ的点形成亮条纹 ③在距双缝的光程差为n λ2的点形成亮条纹④在距双缝的光程差为⎝⎛⎭⎫n ＋12λ的点形成暗条纹A．①②B．②③C．③④D．②④2．光的双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O点到两缝的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹．已知红光、绿光和蓝光三种色光比较，红光的波长最长，蓝光的波长最短，那么如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况，下列叙述正确的是()A．O点是红光的亮条纹B．红光的第一条亮条纹在P点的上方C．O点不是蓝光的亮条纹D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方3）要点理解：一、波的特征现象之一——干涉观看演示实验设问1：预期的光（例如红光）的干涉图样是怎样的？讨论回答：单色光的干涉现象是明暗相间的条纹．（从机械波迁移至光波）设问2：日常生活中为什么不易看到光的干涉现象？交流总结：要产生光的干涉现象必须要有两个振动情况完全相同的光源，包括频率相同、振动方向相同、相位差恒定。

课时13.3光的干涉1.通过实验观察,认识光的干涉现象。

理解光是一种波,干涉是波特有的性质。

2.明确光产生干涉的条件以及相干光源的概念。

3.理解干涉的原理、干涉条纹形成的原因及特点,能够利用明暗条纹产生的条件解决相应的问题。

重点难点:光的干涉产生的条件,形成明暗条纹的条件,以及双缝干涉中明暗条纹的有关计算。

教学建议:本节主要讲杨氏双缝干涉实验和决定条纹间距的条件。

教学中要注意回顾和应用机械波干涉的相关知识,分析光屏上明暗条纹的分布规律,这可以进一步加深学生对光的波动性的认识。

本节做好光的干涉的演示实验是使学生正确理解本节知识的关键。

导入新课:在托马斯·杨之前,不少人都曾进行过光学实验,试图找到证明光的波动性的有力证据:光的干涉和衍射现象。

但这些实验都失败了,原因是他们不能找到相干光源。

直到1801年托马斯·杨做了著名的干涉实验,为光的波动说奠定了基础。

杨氏干涉实验巧妙地解决了相干光源问题,它的巧妙之处在哪?1.杨氏干涉实验(1)1801年,英国物理学家①托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。

证明光的确是一种②波。

(2)双缝干涉实验:让一束③单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上,狭缝相距很近,就形成了两个波源,它们的④频率、⑤相位和⑥振动方向总是相同。

这两个波源发出的光在挡板后互相叠加,挡板后面的屏上就可以得到⑦明暗相间的条纹。

2.决定条纹间距的条件(1)出现亮条纹的条件:当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的⑧偶数倍时(即恰好等于波长的⑨整数倍时),两列光在这点相互⑩加强,这里出现亮条纹。

(2)出现暗条纹的条件:当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时,两列光在这点相互削弱,这里出现暗条纹。

1.杨氏实验观察到的是什么现象?为什么说它证明了光是一种波?解答:干涉现象,干涉现象是波特有的现象。

2.双缝干涉实验中为什么用激光做光源?解答:激光亮度高、相干性好。

教师强调以下两点：单缝的作用是获取单一频率的光源；双缝屏上的两条狭缝离的很近，到前一条狭缝的距离相等，所以两条狭缝处光的振动情况完全相同．说明杨氏最初的实验所用的不是狭缝，而是小孔，后来，他发现改用狭缝后干涉图样更加明亮，于是后人把他的实验叫做双缝干涉实验．杨氏实验成功获得亮暗相间的干涉图样，证明光的确（换马斯缝验意图介实验）（板书）2．双缝干涉演示实验（教师采用白光做为光源演示双缝干涉实验） 教师操作:(1)介绍双缝实验仪器.(2)在光源前加一红光滤光片，让学生观察实验现象，并引导学生描述观察到的现象． （板书）双缝干涉图样的特征 (1).亮暗相间的条纹； (2). 条纹间距相等；(3). 光到达的范围比“直线传播”的大． 教师设问：为什么会出现这样的图样？怎样用波动理论解释光的干涉现象． （板书）三、研究双缝干涉图样的成因教师讲解要点：⑴说明示意图是两列波某一时刻峰谷位置分布图．⑵说明两列波的振动情况完全相同，在两列波峰峰、谷谷相遇位学生活动：①在加双缝前，请一学生来观察双缝，因为双缝间距太小，大约一般很难看出是双缝，可以让其他同学帮助想办法，如将双缝屏迎着光去看便可看出．描述加双缝前、后在光屏上观察到的现象：光到达屏上的范围比不加双缝时大了；屏上出现了亮（红）暗相间的条纹；条纹间距相等；还可以请刚才观察双缝的学生说出，亮暗相间的条纹走向与双缝的方向平行．学生注意思考和聆听为什么在有些地方出现亮纹出现暗纹置均是加强点；而峰谷相遇位置均是减连线中垂线上的点，，是加强连线中垂线两侧最靠近中垂线对称位置上的点，即两列波峰谷相遇点，这些点到两波源的路程差⑸再分析远离中垂线上的点，又是加的路程差是即在这些地方出现亮的路程差是即，在这些地方出干涉现象是波的特征现象，双缝干涉实验的成功说明光的确是一种波．双缝干涉实验最重要的控制是获得两个完全相同的光源！教室里的两盏白炽灯不是完全相同的两个光源，所以发出的光不会发生干涉；我们刚才的实验中，通过双缝获得了可以产生干涉图样的光教师引导学生小结：通过以上分析可知：振动加强区与减弱区的分布是相互间隔的，而且是稳定的．结合干涉图样分析：叠加加强区，光能量较强——亮；叠加减弱区，光能量较弱——暗．于是得到亮暗相间的干涉图样．教师引导学生总结：干涉条纹的间距与双缝的间距有关，干涉条纹的间距与双缝至屏的距离有关．屏用述叠理图。

光的干涉一、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．2、过程与方法（1）通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力．（2）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．二、教学重点与难点分析：（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（3）加强区和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱”．三、教学过程：1、从红光到紫光频率是如何变化的？频率由谁决定？（1）从红光到紫光的频率关系为： υ紫>………> υ红 （2）频率由光源决定与传播介质无关。

（由光源的发光方式决定）2、在真空中，从红光到紫光波长是如何变化的？3、任一单色光从真空进入某一介质时，波长、光速、频率各如何变化？（1）当光从真空进入介质或从一种介质进入另一种介质时，频率不发生变化。

即光的的颜色不发生改变。

（2）当光从真空进入介质后，传播速度将变小（当光从一种介质进入另一种介质后，又如何判断传播速度的变化？） （当光从一种介质进入另一种介质后，又如何判断波长的变化？）例1、已知介质对某单色光的临界角为θ，则( )A.该介质对此单色光的折射率等于1/sin θB.此单色光在该介质中的传播速度等于csin θ倍(c 是真空中的光速)C.此单色光在该介质中的波长是在真空中的波长的sin θ倍D.此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的1/sin θ倍4、在同一介质中，从红光到紫光波长、速度大小间的关系如何？（1）在同一种介质中，频率小的传播速度大（2）在同一种介质中，频率小的波长大（这一点与真空中的规律一样）5、产生稳定干涉现象的条件是什么？频率相同、振动方向相同、相差保持恒定。

6、日常生活中为何不易看到光的干涉现象？对机械波来说容易满足相干条件，对光来讲就困难的多。