4.3 光的干涉 教案（表格式）
文档属性
| 名称 | 4.3 光的干涉 教案（表格式） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 742.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-10-22 17:56:24 | ||
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文档简介
光的干涉 教学目标 1.了解薄膜干涉的成因。 2.明确薄膜干涉条纹特点 。 3.知道薄膜干涉在生活中的应用。 教学重点： 1.薄膜干涉的成因和特点。
2.测表面的平整度、照相机的增透膜、牛顿环 。
教学难点： 1.薄膜干涉成因和特点的理解 。
2.测表面的平整度。
教学过程
引入： 童年的回忆——透明的泡泡液吹出彩色的泡泡，引起学生兴趣。 展示视频让学生通过液膜观察酒精灯火焰和接看的区别，总结两条横向条纹和明暗相间的条纹。再次观察找出特点，引导学生总结条纹特点：1、横向的彩色条纹；2明暗相间的条纹；3上疏下密的条纹；4随着时间推移条纹在向下移动。 提出问题：为什么会有这些特点？ 解答：讲解薄膜干涉的成因：光照射到肥皂膜上，从膜的前后表面反射出来的两列光发生干涉，称为薄膜干涉。并且知道干涉的基本原理：光程差为波长的整数倍，两列光叠加加强形成亮条纹；光程差为半波长的奇数倍，两列光叠加减弱，形成暗条纹。 在重力的作用下，肥皂膜形成上薄下厚的楔形薄膜。所以在太阳光照射下，也就是白光照射下出现明暗相间的、上疏下密的、横向的彩色条纹。并且随着时间推移，上面的膜变得更薄，下面的膜变得更厚，所以可以看到条纹向下移动。 薄膜干涉在生活中有很多应用，这节课主要从检测表面平整度、照相机增透膜、牛顿环三方面认识。接下来详细分析检测表面平整度，介绍其构成，提出问题：①如果被检表面是平整的，它的干涉条纹有什么特点？②如果将中间的薄片变薄，条纹间距将如何变化？ 讲解：从几何角度证明条纹间距与波长的关系： 根据公式进行解释问题①：表面平整，即角度θ保持不变，即不变，当入射光波长一定时，条纹间距ΔL保持不变，形成平行且等距的条纹，如图1所示：提出问题：如果表面不平整，如果观察到的干涉条纹如图2所示，则被检测表面是凸起还是凹下？ 如果被测表面是凹下的，那么光程差变长，亮条纹会提前出线，所以向左侧凸出；如果被测表面是凸起的，那么光程差变短，亮条纹会滞后出线，所以向右侧凸出。为了方便记忆，总结为：沿着劈尖，左凹右凸。特别强调：必修沿着劈尖方向。 以例题巩固知识： 例1.(多选)利用光的干涉规律可以检测工件表面的平整度与设计要求之间的微小差异。现将精度很高的标准玻璃板(样板),放在被检查工件上面,如图1所示,在样板的左端垫薄片,使标准玻璃板与被检查平面之间形成一楔形空气膜。用平行单色光向下照射,检查不同平面时可观察到图2或图3的干涉条纹。下列说法正确的是( )。 A.干涉条纹是样板的上下两个表面的反射光干涉形成的 B.当稍向右移动图1中的薄片时,条纹间距会变小 C.当换用频率更高的单色光照射时,条纹间距不变 D.图3条纹弯曲处对应着的被检查平面处是凹陷的 对例题进行分析：“A.干涉条纹是样板的上下两个表面的反射光干涉形成的”这是错误的，干涉条纹是空气薄膜的上下两个表面的反射光干涉形成的，空气薄膜的上表面是样板的下表面，空气薄膜的下表面是待的上表面，所以A选项错误；“B.当稍向右移动图1中的薄片时”，向右移薄片即角度θ变大，变大，当入射光波长一定时，根据公式可知条纹间距ΔL变小，所以B选项正确；“ C.当换用频率更高的单色光照射时”，光频率变高，其波长变短，角度不变，带入公式可知其条纹间距变小，所以C选项错误；“D.图3条纹弯曲处对应着的被检查平面处是凹陷的”特别强调“沿着劈尖，左凹右凸”，如图所示劈尖在右侧，所以沿着劈尖，右凹左凸，所以D选项正确。 接下来看薄膜干涉的另一个应用——照相机的增透膜。光射到透镜上，一部分透过透镜，一部分发生反射；要想增加透射光，该如何？在透镜前面加一个膜——增透膜。 提出问题：增透膜的最小厚度是多少？增透膜本质是减弱反射光增加透射光，根据光的相干原理可知是相干减弱，所以膜的厚度d满足：，即。同理增加反射光减少透射光的膜叫增反膜，根据光的相干原理可知是相干加强，所以膜的厚度d满足：，即。明确增透膜和增反膜的原理，可以更好的拍出漂亮的照片。 最后来看牛顿环，首先介绍牛顿环的构成： 曲率半径非常大的球冠、平整玻璃板和空气薄膜三部分组成 原理：空气膜的上下表面反射光相互叠加形成干涉图样 分析：由图可知，其斜率越来越大，也就是角度θ变大， 变大，当入射光波长一定时，根据公式可知条纹间距ΔL变小，所以出现的是内疏外密的同心圆环。加上干涉的特性，所以呈现的是明暗相间、内疏外密的同心圆环。如图所示，左图是单色光照射的牛顿环干涉图样，右图是白光照射下的牛顿环干涉图样。 对应例题： 例2.如图所示,把一平凸透镜置于一平板玻璃上方,如果用平行单色光垂直地照射到平凸透镜上,顺着平行光入射的方向观测可看到透镜中央出现明暗相间的单色同心圆环,这种现象最早是牛顿发现的,因此称为牛顿环。以下说法正确的是( )。 A.牛顿环的出现是光的反射现象 B.牛顿环是明暗相间的半径均匀增大的同心圆环 C.若在透镜AB面施加向下的压力,则可看到同心圆向外扩展 D.若在C处不小心沾上了灰尘,明暗相间的同心圆环排列将比没有灰尘时疏 讲解：“A.牛顿环的出现是光的反射现象”牛顿环是干涉现象，所以A选项错误；“B.牛顿环是明暗相间的半径均匀增大的同心圆环”牛顿环是明暗相间、内疏外密的同心圆环，所以B选项错误；“C.若在透镜AB面施加向下的压力”，本质上是减小了空气薄膜的夹角θ，θ变小，变小，根据公式可知当入射光波长一定时，条纹间距ΔL变大，所以可以看到同心圆向外扩展，所以C选项正确；“D.若在C处不小心沾上了灰尘”没有影响空气膜的厚度，所以不影响牛顿环的干涉条纹。所以正确答案选C。 最后进行课堂小结： 明确薄膜干涉的成因——前后表面的反射光相互叠加形成；记忆它的特点——明暗相间、上疏下密的横向彩色条纹；在薄膜干涉的应用中测表面平整度要特别注意：沿着劈尖，左凹右凸，所以观察时候必须从劈尖方向观察；照相机的增透膜最小厚度是，增反膜最小厚度是，对于牛顿环，要明确它的干涉图样：明暗相间内疏外密的同心圆环。
2.测表面的平整度、照相机的增透膜、牛顿环 。
教学难点： 1.薄膜干涉成因和特点的理解 。
2.测表面的平整度。
教学过程
引入： 童年的回忆——透明的泡泡液吹出彩色的泡泡，引起学生兴趣。 展示视频让学生通过液膜观察酒精灯火焰和接看的区别，总结两条横向条纹和明暗相间的条纹。再次观察找出特点，引导学生总结条纹特点：1、横向的彩色条纹；2明暗相间的条纹；3上疏下密的条纹；4随着时间推移条纹在向下移动。 提出问题：为什么会有这些特点？ 解答：讲解薄膜干涉的成因：光照射到肥皂膜上，从膜的前后表面反射出来的两列光发生干涉，称为薄膜干涉。并且知道干涉的基本原理：光程差为波长的整数倍，两列光叠加加强形成亮条纹；光程差为半波长的奇数倍，两列光叠加减弱，形成暗条纹。 在重力的作用下，肥皂膜形成上薄下厚的楔形薄膜。所以在太阳光照射下，也就是白光照射下出现明暗相间的、上疏下密的、横向的彩色条纹。并且随着时间推移，上面的膜变得更薄，下面的膜变得更厚，所以可以看到条纹向下移动。 薄膜干涉在生活中有很多应用，这节课主要从检测表面平整度、照相机增透膜、牛顿环三方面认识。接下来详细分析检测表面平整度，介绍其构成，提出问题：①如果被检表面是平整的，它的干涉条纹有什么特点？②如果将中间的薄片变薄，条纹间距将如何变化？ 讲解：从几何角度证明条纹间距与波长的关系： 根据公式进行解释问题①：表面平整，即角度θ保持不变，即不变，当入射光波长一定时，条纹间距ΔL保持不变，形成平行且等距的条纹，如图1所示：提出问题：如果表面不平整，如果观察到的干涉条纹如图2所示，则被检测表面是凸起还是凹下？ 如果被测表面是凹下的，那么光程差变长，亮条纹会提前出线，所以向左侧凸出；如果被测表面是凸起的，那么光程差变短，亮条纹会滞后出线，所以向右侧凸出。为了方便记忆，总结为：沿着劈尖，左凹右凸。特别强调：必修沿着劈尖方向。 以例题巩固知识： 例1.(多选)利用光的干涉规律可以检测工件表面的平整度与设计要求之间的微小差异。现将精度很高的标准玻璃板(样板),放在被检查工件上面,如图1所示,在样板的左端垫薄片,使标准玻璃板与被检查平面之间形成一楔形空气膜。用平行单色光向下照射,检查不同平面时可观察到图2或图3的干涉条纹。下列说法正确的是( )。 A.干涉条纹是样板的上下两个表面的反射光干涉形成的 B.当稍向右移动图1中的薄片时,条纹间距会变小 C.当换用频率更高的单色光照射时,条纹间距不变 D.图3条纹弯曲处对应着的被检查平面处是凹陷的 对例题进行分析：“A.干涉条纹是样板的上下两个表面的反射光干涉形成的”这是错误的，干涉条纹是空气薄膜的上下两个表面的反射光干涉形成的，空气薄膜的上表面是样板的下表面，空气薄膜的下表面是待的上表面，所以A选项错误；“B.当稍向右移动图1中的薄片时”，向右移薄片即角度θ变大，变大，当入射光波长一定时，根据公式可知条纹间距ΔL变小，所以B选项正确；“ C.当换用频率更高的单色光照射时”，光频率变高，其波长变短，角度不变，带入公式可知其条纹间距变小，所以C选项错误；“D.图3条纹弯曲处对应着的被检查平面处是凹陷的”特别强调“沿着劈尖，左凹右凸”，如图所示劈尖在右侧，所以沿着劈尖，右凹左凸，所以D选项正确。 接下来看薄膜干涉的另一个应用——照相机的增透膜。光射到透镜上，一部分透过透镜，一部分发生反射；要想增加透射光，该如何？在透镜前面加一个膜——增透膜。 提出问题：增透膜的最小厚度是多少？增透膜本质是减弱反射光增加透射光，根据光的相干原理可知是相干减弱，所以膜的厚度d满足：，即。同理增加反射光减少透射光的膜叫增反膜，根据光的相干原理可知是相干加强，所以膜的厚度d满足：，即。明确增透膜和增反膜的原理，可以更好的拍出漂亮的照片。 最后来看牛顿环，首先介绍牛顿环的构成： 曲率半径非常大的球冠、平整玻璃板和空气薄膜三部分组成 原理：空气膜的上下表面反射光相互叠加形成干涉图样 分析：由图可知，其斜率越来越大，也就是角度θ变大， 变大，当入射光波长一定时，根据公式可知条纹间距ΔL变小，所以出现的是内疏外密的同心圆环。加上干涉的特性，所以呈现的是明暗相间、内疏外密的同心圆环。如图所示，左图是单色光照射的牛顿环干涉图样，右图是白光照射下的牛顿环干涉图样。 对应例题： 例2.如图所示,把一平凸透镜置于一平板玻璃上方,如果用平行单色光垂直地照射到平凸透镜上,顺着平行光入射的方向观测可看到透镜中央出现明暗相间的单色同心圆环,这种现象最早是牛顿发现的,因此称为牛顿环。以下说法正确的是( )。 A.牛顿环的出现是光的反射现象 B.牛顿环是明暗相间的半径均匀增大的同心圆环 C.若在透镜AB面施加向下的压力,则可看到同心圆向外扩展 D.若在C处不小心沾上了灰尘,明暗相间的同心圆环排列将比没有灰尘时疏 讲解：“A.牛顿环的出现是光的反射现象”牛顿环是干涉现象，所以A选项错误；“B.牛顿环是明暗相间的半径均匀增大的同心圆环”牛顿环是明暗相间、内疏外密的同心圆环，所以B选项错误；“C.若在透镜AB面施加向下的压力”，本质上是减小了空气薄膜的夹角θ，θ变小，变小，根据公式可知当入射光波长一定时，条纹间距ΔL变大，所以可以看到同心圆向外扩展，所以C选项正确；“D.若在C处不小心沾上了灰尘”没有影响空气膜的厚度，所以不影响牛顿环的干涉条纹。所以正确答案选C。 最后进行课堂小结： 明确薄膜干涉的成因——前后表面的反射光相互叠加形成；记忆它的特点——明暗相间、上疏下密的横向彩色条纹；在薄膜干涉的应用中测表面平整度要特别注意：沿着劈尖，左凹右凸，所以观察时候必须从劈尖方向观察；照相机的增透膜最小厚度是，增反膜最小厚度是，对于牛顿环，要明确它的干涉图样：明暗相间内疏外密的同心圆环。