1. 光的干涉教案教学设计

案例名称

教学对象

一、教材内容分析

高二

薄膜干涉

科目

物理

课时

1课时

教学者

陈锐

拓展型课程中的“薄膜干涉”是基础型课程中“光的干涉”的延伸，是光的干涉现象的应用。内容不仅涉及光的干涉形成的条件，还通过对薄膜干涉形成原因的详细介绍，了解薄膜干涉明暗条纹的形成特点。

让学生感受生活中薄膜干涉的应用，体会物理与生活的联系，打破对干涉现象认识的神秘感，甚至给学生应用知识解决实际问题的欲望，从而感受成功的喜悦或失败的经历。

本节课通过对教材内容的合理整合，探究活动的科学设计，较好地达成了学习目标。

二、教学目标（知识技能、过程与方法、情感态度与价值观）

1、知识与技能：

(1)认识薄膜干涉现象；

(2)理解干涉条纹的产生原因；

(3)知道单色光和复色光在薄膜干涉中形成的条纹的特点；

(4)知道薄膜干涉的某些应用

2、过程与方法

(1) 通过演示肥皂液薄膜干涉实验，使学生理解薄膜干涉的原理。并对光的干涉现象加深认识；培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力

(2) 通过举例使学生了解薄膜干涉在科学技术中的一些应用

3、情感态度价值观

(1)通过“牛顿环”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。

三、教学重难点

教学重点：薄膜干涉的原理

教学难点：薄膜干涉应用

四、学情分析

学生的整体素质及物理基础一般，学生的逻辑思维能力一般，因此根据现有学生的具体情况设计教案、一步步设计难度梯度，进行有效性教学。

新课程改革打破了以前的应试教育模式，教育教学过程中师生地位平等，充分贯彻以学生为本，坚持学生的主体地位，教师的主导地位；

五、教学策略选择与设计

1. 本节课结合我校学生的特点对教材的内容进行了延伸和思考。

2. 教学活动：实验演示，观察分析，设问推进，寻找规律。

教学准备 实验器材：酒精灯，铁丝圈，肥皂液，多媒体课件

七、教学过程

教师活动

提问１：两束光产生干涉的条件是什么？

提问２：路程差满足怎样条件的区域出现亮条纹？满足怎样条件的区域出现暗条纹？

提问３：红光和蓝光相比较，干涉条纹间距有何不同？

提问４：白光的干涉条纹为什么是彩色的？

一、薄膜干涉的实验及原理

学生活动

1、答：频率相同的相干光源

2、答：两束光干涉，在空间互相叠加，所以出现了亮暗相间的条纹。

路程差为波长的整数倍时出现亮条纹，路程差为半波长的奇数倍时出现暗条纹

3、答：红光的条纹间距大。设计意图

引导：放一段生活中的薄膜干涉现象视频，大家在日常生活中经常

看到光的薄膜干涉现象，这些干涉现象是怎样产生的呢？

（板书：

薄膜干涉）

请学生动手实验，观察后回答实验现象：

液膜反射的光使我们看到灯焰的像，像上有亮暗相教学过程

间的条纹，这是光

的干涉产生的。

提问：它是怎样产生的？

产生干涉的原理分析：

竖直放置的肥皂薄膜，由于受到重力的作用，形成了上薄下厚的楔形，酒精灯火焰照射到薄膜上时，从膜的前表面和后表面分别发射出来，形成两了波，这两列光波的频率相同，所以能够发生干涉。在薄膜的某些地方，两列波反射回来时恰是波峰和波峰叠加、波谷和波谷叠加，使光波的振动加强，形成黄色的亮条纹；在另外一些地方，两列波的波峰和波谷叠加，使光波的振动互相抵消，形成暗条纹。（我们虽然不能明显观察到上薄下厚，但是这样微小的厚度之差与光的波长相比还是相当大的。）

定量分析：在薄膜上不同的地方，来自前后两个面的发

射光如图所示，所走的路程差不同，后膜反射光的路程与前膜

xl

d4、答：由于白光内各种单色光的干涉条纹间距不同，在屏上会出现彩色条纹。

学生实验：酒精灯里的酒精中溶解一些氯化钠，灯焰就能发出课题引入

新课教学

反射光路之差正好为入射处膜厚度的2倍，对于不同的入射处

膜厚度不同，某处膜厚度的2倍正好为波长整数倍时，该处两

列光波叠加后互相加强，出现明条纹，若正好半个波长的奇数

倍，互相叠加后减弱则为暗条纹。

提问：用单色红光和绿光分别做实验，条纹间距有什么区别？

分析：用不同波长的单色光做这个实验，条纹的间明亮的

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，用酒

精灯的黄光照射液膜。

答：若用白光距是不一样的，波长长的间距大，波长小的间距小。

照射肥皂液提问：用白光照射下，肥皂液膜上为什么会出现彩色条纹？

知识拓展：介绍“牛顿环”实验

牛顿环仪是由一块曲率半径较大的平凸透镜，和一块光学平面玻璃片所组成的器件。在平凸透镜的凸面与玻璃片之间，有一空气薄层其厚度由中心接触点到边缘逐渐增大。若以平行单色光S垂直照射，则经空气层上下表面反射的两束光线有一光程差，在平凸透镜凸面相遇后，将发生干涉。用显微镜观察，便可以清楚的看到中心为一小暗斑，周围是明暗相间宽度逐渐减小的许多同心圆环。

二、薄膜干涉在科学技术中的一些重要的应用：

(1)用干涉法可以检查平面的平整程度

膜，由于各色光干涉后的条纹间距不同，在某一厚度的地方，某一波长的光反射回来互相增强，另外一些波长的光反射回来互相抵消，这样液膜上就会出现彩色的条纹。水面上的油膜常常看到的彩色花纹，也是光的薄膜干涉现象。

答：可以在透镜如棱镜的表面涂上一层薄膜（一般用氟化镁）。

在磨制各种镜面或其他精密部件时，对加工表面的形状可以用干涉法检查。如果被检查的表面是一个平面，可以在它的上面放一个透明的标准样板，并在一端垫一个透明的标准样板，使样板的标准平面和被检查的平面间形成一个楔形的空气薄层，用单色光从上面照射，入射光从空气层的上、下表面反

答：薄膜的厚度是入射光在薄膜中波射出两列光波，于是从反射光中就会看到干涉条纹，长的1时，在4如果被测表面是平的，那么空气层的厚度相同的各薄膜的两个点就位于一条直线上，因此产生的干涉条纹就是平面上反射的行的；如果被测的表面某些地方不平，那里空气层光，路程差恰的厚度相同的各点不再位于同一直线上，因此产生好等于半个的干涉条纹就要发生弯曲，从干涉条纹弯曲的方向波长，因而相和程度还可以了解被测表面的不平情况。这种测量互抵消，这就-6的精度可达10厘米。如图所示：

大大减少了

光的反射损

对干涉弯曲条纹进行分析：

(2) 增透膜：现代光学装置，如摄像机和电影放映机的镜头、潜水艇的望远镜、照相机等，都是有许多的光学元件——透镜、棱镜等组成，进入这些装置的光，在每个元件的表面上都要受到反射，结果只有入射光的10%--20%通过装置，所成的像既失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。

答：不能。因此在确定薄膜厚度时，应该取中间部分的绿色光，即人的视觉最敏感的光，在垂直入射时完全抵消。这时，可见光边缘的红光和紫光并没暗又不清楚。（展示照相机图片）

有显著消弱，所以有增透膜的光学镜

头呈淡紫色。

提问：

怎样消除表面的反射造成的后果呢？即怎样才能减小镜片反射光的能量呢？

提问：薄膜的厚度应为多少？

提问：入射光一般都是白光，是由各种不同波长的单色光复合而成的，增透膜能使所用波长的光都相互抵消吗？

八、教学反思 建构主义告诉我们，知识的获取过程是学习者在一定的情境下，借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构的过程，获得知识的多少取决于学习者根据自身经验去建构有关知识的能力，而不取决于学习者记忆和背诵教师讲授内容的能力。在教学过程中，我们在讲述了光的干涉形成条件后，让学生猜测薄膜干涉形成的原因。有一位同学根据双缝干涉类比得出了薄膜干涉的形成原因，让我欣喜不已。不过在解释增透膜的作用时，很多同学把薄膜厚度与光在薄膜中波长的关系搞错了，暴露出对两列反射波传播的光程差理解错误的问题，这个需要画出完整光路图来帮助他们理解。