光的干涉
【教学目标】
1、知识与技能:
(1)在学生已有几何光学知识的基础上引导学生回顾人类对光的本性的认识发展过程
(2)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与杨氏实验的设计原理。
(3)使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹与暗条纹的原因及条件,并了解其有关计算,明确可以利用双缝干涉的关系测定光波的波长。
(4)通过干涉实验使学生对光的干涉现象加深认识。
2、过程与方法
在教学的主要设置了两个探究的问题
(1)在机械波产生干涉现象的知识基础上,学生通过自主学习掌握光的干涉条件,在双缝干涉实验中产生亮条纹与暗条纹的原因及条件。
(2)小组合作学习探究相邻两条亮条纹(或暗条纹)的间距与什么因素有关。
3、情感态度价值观
培养学生合作的精神、团队的意识与集体的观念,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,掌握干涉图样的特征。
(2)理解双缝干涉实验中产生亮条纹与暗条纹的条件
(3)理解相邻的亮条纹(或暗条纹)的间距,并能应用这一规律解决实际问题
【教学难点】
(1)对双缝干涉图样中亮条纹与暗条纹产生原因的正确理解
(2)理解影响双缝干涉图样中相邻亮条纹(或暗条纹)间距的因素
【教学方法】
类比、实验、分组探究
【教学工具】
PPT课件、玩具激光光源、光栅(双缝)
【教学过程】
课题引入:
问一:在日常生活中,我们见到许多光学的现象,这些自然现象就是如何形成的？
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,人们不禁要问光的本质到底就是什么？
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:“光就是一种物质微粒,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:“光就是在空间传播的某种波”
学生讨论:您赞同谁的观点？并说一说赞同的原因。
二、光的干涉:
(一)假设:光就是一种波,则必然会观察到波的特有现象。
学生回顾:机械波的特有现象——干涉
引导:只要能瞧到光的干涉现象,就能说明光具有波性
(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？
演示:两个单独的激光光源相遇
设问:为什么瞧不到干涉现象？产生干涉现象必须有什么条件？
学史介绍:实际上很难找到两个能相互干涉的光源,一直到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:
介绍实验装置,在挡板上开两条很窄的狭缝,当一束单色光投射到挡板时,两条狭缝相当于两个完全相同的光源——相干光源。
光的干涉条件:相干光源
3、演示实验:双缝干涉实验
思考:光通过双缝后墙上出现了什么现象？这又说明了什么？
师生小结:光具有波动性
引导学生参阅课本彩图中的双缝干涉图样
小组讨论:光的干涉图样有什么特征？
得出实验现象:中央亮条纹、明暗相间、间距相等的条纹
设问(现象解释):您该如何解释光屏上出现的亮条纹(暗条纹)？
光屏上何处出现亮条纹,何处出现暗条纹？即产生的条件就是什么？
小组讨论:形成共识,派代表阐述原因。
光屏上出现亮条纹(或暗条纹)的条件:
亮条纹:22λ
•=∆n s (n=0、1、2、3…) 暗条纹:()212λ
•+=∆n s (n=0、1、2、3…)
引导学生参阅课本彩图,比较三种干涉图样相邻亮条纹(或暗条纹)间距有什么区别。 过渡:干涉图样相邻亮条纹(或暗条纹)间距Δx 到底与哪些因素有关？
4、分组探究:
猜想:影响干涉图样相邻亮条纹(或暗条纹)间距Δx 的因素
探究方法:控制变量法、归纳法
(1)利用现有实验资料探究:其她条件不变,双缝间距d 减小,Δx 如何改变。
学生参阅课本彩图,通过对比分析得出结论。
(2)实验方法与数学方法:其她条件不变,双缝与屏的距离L 增大,△X 如何变化？ 实验演示,学生观察现象。
多媒体辅助演示:用干涉图样从几何角度可以定性说明L 与△X 的关系
(3)学生自主探究:其她条件不变,波长λ增大,△X 如何变化？
探究工具:几张干涉图样、直尺、两种颜色的记号笔。
小组探究的结果:双缝的间距d 越小,屏到挡板间的距离L 越大,光的波长λ越大
则相邻两条亮条纹(或暗条纹)的间距Δx 越大。
(4)理论证明: λd L x =
∆ (三)规律应用:
1测光的波长
(1)小组讨论:
您能否根据所学的知识,设计一测量某种可见光波长的方案？
(2)学生代表小结:
由λd L x =∆可知:x L
d ∆=λ,只要测出: 双缝的间距d,屏到挡板间的距离L,相邻两条亮条纹(或明条纹)的间距Δx 。
就能知道这种可见光的波长
(3)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？
(4)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
小结:红光波长最大,紫光波长最小。因此红光的干涉条纹间距最大,紫光最小。
2、白光的干涉现象:
