第四章光第3课时光的干涉教学设计--人教版物理选择性必修一

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课时教学设计
《光的干涉》教学设计
课题
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析
光的干涉是机械波的干涉知识在光学领域的进一步延伸，二者的本质都是波的叠加。通过这部分内容的教学可以使学生对干涉现象的物理过程有更具体的了解，进一步加深学生对光的波动性的认识。 本节从肥皂膜彩色条纹出发，引出光的干涉问题，再通过分析光的双缝干涉实验原理，来探究光的干涉条纹特征和产生条件。然后利用数学推导得到干涉条纹、相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系，并对实验现象进行解释。最后利用光的干涉知识分析肥皂膜条纹的成因。光的双缝干涉条纹特征和产生条件是重点，相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系的推导和对用肥皂膜做薄膜干涉实验时产生彩色条纹的原因的解释是难点。
2.学习者分析
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。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。
3.学习目标确定
1.了解相干光源，知道光的干涉条件，知道杨氏干涉实验的设计原理。 2.通过光的双缝干涉实验，认识双缝干涉图样的特征。 3.知道光的路程差的概念，知道产生明暗条纹的条件和相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系。 4.知道薄膜干涉的原理并能解释一些现象。
4.学习重点难点
1.教学重点：光的干涉的概念、光的干涉的条件、光的干涉的应用； 2.教学难点：相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系的推导、肥皂膜做薄膜干涉实验时产生彩色条纹的原因的解释。
5.学习条件支持
1、机械波干涉现象及产生条件。 2、双缝干涉和薄膜干涉现象图片。
6.学习活动设计
过程学习内容与教师活动（引领性问题）学生任务或学习活动设计设计意图或评价目标环节1展示水波干涉图片：复习机械波干涉条件，加强区、减弱区特点及怎么判断加强点和减弱点。 干涉现象是波动独有的特征，光是一种电磁波，那么光也应该能发生干涉现象。怎样才能观察光的干涉现象呢？ 展示图片：肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。 这些彩色条纹或图样是怎样形成的？ 学生思考并回答问题。 学生观察彩色条纹，小组讨论彩色条纹可能的形成原因。 复习提问使学生能聚焦任务，认真思考问题。 采用日常生活中常见的现象激发学生兴趣。环节2（一）问题与思考 问题1：光要发生干涉现象需要满足什么条件？ 问题2：有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？ 展示：托马斯·杨的设计 （二）光的双缝干涉 演示实验：观察光的干涉现象播放视频，让学生观看。 实验现象：屏幕出现明暗相间、等间距条纹 实验现象分析： 什么时候出现亮条纹，什么时候又出现暗条纹呢？ 实验现象解读——亮纹 在学生总结基础上逐一分析下图中的情况： 由于从、发出的光是振动情况完全相同，又经过相同的路程到达P点，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的也一定是波谷，确信在P点激起的振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝+为最大，P点总是振动加强的地方，故应出现亮纹，这一条亮纹叫中央亮纹。 取P点上方的点P1，从、发出的光到点的光程差就不同，若这个光程差正好等于波长的整数倍，比如δ==λ，出现第一条亮纹。 屏上点的上方还可以找到δ= ＝2λ的P2点，δ= ＝3λ的P3点……等处的第二条、第三条……亮纹；在中央明纹P的下方与中央明纹为对称的第一、第二、第三…，第n条亮纹。 由此可以得出出现亮条纹的规律是什么？ 亮纹规律：，n=0、1、2、3…… 光程差是半波长的的偶数倍 实验现象解读——暗纹 取P点上方的点，与两个狭缝路程差δ= ＝，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q1点激起的振动总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q1点总是振动减弱的地方，故应出现暗纹。 屏上Q1点的上方还可以找到δ= ＝的点出现第二条暗纹。同样可以找到第三条暗纹……，在中央明纹下方也可以找到对称的暗纹。 然后总结得到： 由此可以得出出现暗条纹的规律是什么？ 暗纹：，n=1、2、3…… 光程差是半波长的的奇数倍时出现暗条纹。学生讨论并交流：频率和振动情况一致 通过预习教材学生介绍设计思路 学生观看实验视频并总结实验现象 学生类比机械波的干涉解答 学生根据老师展示的图片，小组合作分析亮条纹的产生条件。 学生根据老师展示的图片，自主分析暗条纹的产生条件。 凸显学生为主题教学思想。 完整体验物理设计，激发学生创新驱动力。 学生学会观察总结实验。 教师引导建立与机械波干涉之间的联系。 学会利用所学知识分析未知的知识。 学生建立光的干涉和机械波干涉之间的联系，形成知识的迁移。环节3（一）亮（暗）纹间距的公式推导 亮条纹中心位置为： 相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为: 干涉条纹和光的波长之间的关系 双缝干涉亮（暗）纹间距的公式 1.相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素：波长λ、双缝之间的距离d 、双缝与屏间的距离 L 2、不同单色光干涉条纹宽度： 不同单色光干涉条纹宽度大小规律是怎样的？ 3.白光的干涉图样特点： 如果用白光做双缝干涉实验，会得到怎样的干涉条纹？为什么？ 会得到中央条纹是白色两侧为彩色条纹的干涉条纹，而且同一级条纹内紫外红。因为白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的复色光，且从红光到紫光波长逐渐变短。各种色光都能形成明暗相间的条纹，都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹。两侧条纹间距与各色光的波长成正比，条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹。 学生尝试解答 学生在老师提问下回答相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素 学生根据公式结合老师展示的各色光光的波长讨论条纹间距。 学生结合白光干涉图样回答问题 以问题驱动引导学生深入思考。 学会用物理规律解答问题。 培养学生学会用物理知识解释问题。环节4（一）观察与思考 观察实验：在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜。把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像。这个像与直接看到的灯焰有什么不同？请解析看到的现象。 现象：观察到灯焰的像出现了明暗相间的干涉条纹。 该条纹是怎样形成的？ 该条纹是由液膜前后两个面反射的光相互叠加发生干涉形成的。 （二）薄膜干涉 薄膜干涉成因 由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。 （三）薄膜干涉的应用 1.检查表面的平整程度 如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的,如图（b）所示；如果观察到的干涉条纹如图（c）所示，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。 2.增透膜 在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。 观察实验并总结实验现象原因。 尝试用所学知识解答薄膜干涉形成的原因。 学生根据自己所知尝试结得薄膜干涉在生活中的应用，并与其他同学分享。 利用实验激发学生兴趣，然后让学生解释实验，逐步培养学生用所学知识解决实验现象。 学以致用，学会用所学知识解决实际问题。
课堂小结：两列频率相同，相位差恒定，振动方向一致的光称作相干光。光的双缝干涉实验中两列步调一致的相干光在屏上相遇，出现明暗相间、等间距、中央为亮条纹的图样。，n=0、1、2、3……光程差是半波长的的偶数倍时出现亮条纹，，n=1、2、3…… 光程差是半波长的的奇数倍时出现暗条纹。条纹间距
7、板书设计
(
1.实验装置：双缝干涉仪
2.干涉条件：频率相同、振动情况相同的光
3.明暗条件：亮纹
，n=0、1、2、3……
暗纹：
，n=1、2、3……
4.条纹间距：
) (
双缝干涉
) (
光的干涉
) (
薄膜干涉及应用
)
8、作业与拓展学习设计
课后收集更多的干涉现象在生活中应用实例，共同探讨其原理。（目的是培养学生搜集整理信息的能力，拓宽学生的视野，同时也锻炼学生用所学知识解决实际问题能力）
9、特色学习资源分析、技术手段应用说明
主要运用的是现代教育技术手段-多媒体教学，这样可以将图片、实验视频结合并呈现，使学生能更直观的观察到物理现象，不但可以激发学生的学习兴趣，同时也有助于学生对重、难点知识的掌握和理解。
10、教学反思与改进
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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