1. 光的干涉名师教学设计2

13.3 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和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和暗条纹的原因及条件，并了解其有关计算。

2、过程与方法

在教学中主要设置了三个探究合作的问题：

（1）在机械波产生干涉现象的知识基础上，学生通过自主学习讨论探究总结出现光的干涉条件。

（2）小组合作学习探究在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件。

（3）小组合作学习探究亮条纹（或暗条纹）的等级的推算划分与什么因素有关。

3、情感态度价值观

培养学生合作的精神、团队的意识和集体的观念，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和暗条纹的条件，

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和暗条纹产生原因的正确理解。

（2）应用双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的条件，解决实际问题。

【教学方法】

类比、分组探究打分、学案引导。

【教学工具】

PPT课件、视频资源、学案。

【教学过程】

【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”。

学生讨论：你赞同谁的观点?并说一说赞同的原因。

二、光的干涉

（一）假设：光是一种波，则必然会观察到波的哪些特有现象?

学生回顾：机械波的特有现象-----干涉

（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？

介绍托马斯·杨双缝干涉实验

1801年英国物理学家托马斯·杨做了著名的双缝干涉实验，成功的观察到了光的干涉现象。

2、托马斯·杨双缝干涉实验介绍：

单缝的作用：获得线光源

双缝的作用：获得两个相干光源

实验现象(干涉图样)：观看视频

引导学生认真观察思考：光通过双逢后在光屏上出现的现象，说明了什么？

组织学生抢答问题并打分

实验现象：在屏上出现一系列明暗相间的等间距的条纹，有中央亮条纹

实验结论：光具有波动性

学生分组重点讨论下边的3个问题和对应的习题：

出现干涉的条件是什么?

出现亮条纹和暗条纹的条件是什么？ 条纹等级如何推算划分？

讨论完毕组织学生按照问题顺序抢答

总结出现干涉的条件

两列光的频率相同，振动方向一致，且相位差恒定

能发生干涉的两束光称为相干光

例1:某同学自己动手利用如图所示器材，观察光的干涉现象．其中，A为单缝屏，B为双缝屏，C为像屏．当他用一束阳光照射到A上时，屏C上并没有出现干涉条纹．他移走B后，C上出现一窄亮斑．分析实验失败的原因，最大的可能是( )

A．单缝S太窄

B．单缝S太宽

C．S到S1和S2距离不等

D．太阳光不能做光源

答案 B

解析

因为移走B屏后，在C上出现一窄亮斑，说明单缝S太宽．本实验中，单缝S应非常窄，才可看作“理想线光源”，也才能成功地观察到干涉现象，故B正确，A错误；S到S1和S2距离不等时也能出现干涉条纹，但中央不一定是亮条纹，C错误；太阳光是复色光，可出现彩色干涉条纹，D错误．

练习1:在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到了彩色干涉条纹．若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时( )

A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失

B．有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹

C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮

D．屏上无任何光亮

答案 C

解析

两列光波发生干涉的条件之一是频率相等．利用双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光，在屏上形成干涉条纹，但分别用红滤光片和绿滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，故选C.

总结出现亮条纹和暗条纹的条件

λ 在双缝干涉实验中，入射光的波长为λ，若双缝处两束光的振动情况恰好相同，在屏上距两缝路程差Δr＝2k·2(kλ＝0,1,2,3，…)的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差Δr＝(2k－1)·2(k＝1,2,3，…)的地方出现暗条纹

14 例2:在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6

μm，若分别用频率为f1＝5.0×10 Hz和f2＝7.5×1410 Hz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f1和f2分别照射时，均出现明条纹

B．单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹

C．单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹

D．单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹

答案 C

解析

判定某处是明条纹还是暗条纹，关键是看该处到两光源的光程差是该光波长的多少倍，若是整数倍，该处为明条纹；若为整数倍加半个波长，则为暗条纹

c－6单色光f1的波长λ1＝f1＝0.6×10 m＝0.6

μm.

c－6单色光f2的波长λ2＝f2＝0.4×10

m＝0.4

μm

3可见ΔL＝λ1，ΔL＝2λ2，故用f1照射时，P点出现明条纹，用f2照射时，P点出现暗条纹

练习2：如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二暗条纹，改用频率较低的单色光,重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二暗条纹的位置( )

A．仍在P处

B．在P点上方

C．在P点下方

D．要将屏向双缝方向移近一些才能看到

答案 B

解析 A、频率稍低，则波长变大，根据双缝干涉条纹的间距公式知，相邻条纹的间距变大，则第二条暗纹的中点在P点的上方．故AC错误，B正确．D、当改用频率较高的单色光，则波长变小时，出现明（暗）条纹的间距宽度变小，若将屏向双缝方向远离一些即可看到第二个亮条纹的位置．故D错误

λ拓展:若双缝处两束光的振动情况恰好相反，在屏上距两缝路程差Δr＝(2k－1)·2(k＝1,2,3，…)的地方出现明条纹；λ在屏上距两缝路程差Δr＝2k·2(k＝0,1,2,3，…)的地方出现暗条纹

条纹等级的推算划分

由S1和S2发出的两列光波到达屏上产生干涉条纹，波长为λ，屏上P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则P1处的亮纹恰好是10号亮纹．设直线S1P1的长度为δ1，S2P1的长度为δ2，则δ2－δ1等于(10λ)

例3:在双缝干涉实验中，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则( )

A．不再产生干涉条纹

B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置不变

C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向上移

D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向下移

答案 D

解析：本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源，双缝S1、S2的作用是形成相干光源，稍微移动S后，没有改变传到双缝的光的频率，由S1、S2射出的仍是相干光，若单缝S稍微向上移动，由单缝S发出的光到达屏上P点下方某点的光程差为零，故中央亮纹下移．

以上问题和解析均由学生分组讨论，然后抢答，其他组提出质疑，点评并打分

最后由学生总结本堂课的要点：

【课后作业】

1．两个独立的点光源S1和S2都发出同频率的红色光，照亮一个白色的光屏，则光屏上呈现的情况是( )

A．明暗相间的干涉条纹

B ．一片红光

C．仍是呈白色的

D．黑色

2．在杨氏干涉实验中,用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第三条暗条纹，已知光速为c，则P点到双缝的距离之差(r2－r1)应为( )

c3c2c5cA.2f B.2f C.3f D.2f

3．在杨氏干涉实验中，设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖下方的缝，则屏上中央亮条纹的位置将( )

A．向上移动 B．向下移动

C．不动 D．可能向上移动，也可能向下移动

－6 4.用单色光做双缝干涉实验时，已知屏上一点P到双缝的路程差δ＝1.5×10

m，当单色光波长λ1＝0.5 μm时，P点将形成亮条纹还是暗条纹？若单色光波长λ2＝0.6 μm呢？此时在中央亮条纹与P之间有几个暗条纹？

－6 5．在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10

m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？

－7(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10 m.

－7(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°.

(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象．

－7 6．在双缝干涉实验中，使用波长为6.0×10 m的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处(到双缝的距离相等)观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹中心(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为4.0×－710 m的紫色光照射单缝时，问：

(1)屏上P处将出现什么条纹？

(2)屏上P1处将出现什么条纹？

【板书设计】

13.3光的干涉

1、干涉条件：相干光源

2、干涉图样：中央亮条纹、明暗相间、间距相等的条纹

3、出现干涉的条件

两列光的频率相同，振动方向一致，且相位差恒定

出现亮条纹和暗条纹的条件

λΔr＝2k·2(k＝0,1,2,3，…) 明条纹

λΔr＝2k·2(k＝0,1,2,3，…) 暗条纹

条纹等级的推算划分

【教学反思】

本节课是一堂典型的诱思探究式课堂教学，教学中充分利用了学案导学，体现了新课程学习的理念。由于本节课的重点是理论知识，具体实验细节会在第二课时中详细讲解，所以实验用视频代替。教学中设置三个探究点，学生在自主学习，合作学习，探究学习的过程中不仅掌握了知识，更重要的是学会了研究问题的方法。在学习的过程中兴趣盎然，积极主动地参与到教学中，从而培养了学习物理的兴趣。

另外，学生在学习过程中不善于主动发现问题，提出问题，说明教师引导的还不太到位。基础差点的同学在课堂上表现的也比较吃力，参与性不强。今后的教学中应该进一步注意细节的把握，努力体现新课改理念，最大限度地增加课堂效益。