1. 光的干涉教学设计

选修3-4 第5-1节《光的干涉》教学设计

一、教材分析

本节主要讲杨氏双缝干涉原理和相干光源的概念。重点是双缝干涉中波的叠加形成的明暗条纹的条件及判断方法。要把光波的干涉和机械波的干涉联系起来，引用路程差的概念，应用学生已有的波的叠加的知识，分析光屏上明暗条纹的分布规律，即与两个狭缝的路程差是波长的整数倍处出现亮条纹，与两个狭缝的路程差是半个波长的奇数倍处出现暗条纹。

二、教学目标

1．知识与技能

◆会观察与描述光的双缝干涉现象，认识单色光双缝干涉条纹的特征。

◆知道单色光双缝干涉亮、暗条纹形成的原理。

◆知道产生光的干涉现象的条件。

2．过程与方法 ▲通过对实验观察分析，认识干涉条纹的特征，获得探究活动的体验。

▲尝试运用波动理论解释光的干涉现象。

▲体验观察到光的双缝干涉以支持光的波动说的假说上升为理论的方法。

▲通过机械波的干涉向光的干涉迁移，经历知识同化、抽象建模的物理思维过程。

3．情感态度与价值观

●体验探究自然规律的艰辛与喜悦。

●欣赏光现象的奇妙和谐。

●了解光干涉现象的发现对推动光学发展的意义。

三、重点难点

重点：1．观察与描述光的双缝干涉现象。

2．双缝干涉中波的叠加形成的明暗条纹的条件及判断方法。

难点：用波动理论解释明暗相间的干涉条纹。

四、教具准备：

多媒体课件：托马斯·杨双缝干涉实验原理示意图，

PPT课件

五、教学过程

一、温故而知新

1、波的干涉现象？

2、两列机械波（如声波、水波）发生干涉的条件是什么

学生思考与交流后得到：如果光是一种波，则要有波的特征现象作实验支持。干涉是波特有的现象，一切波都能发生干涉，因此可以用光是否具有干涉现象来判断光是不是一种波。

二、双缝干涉

让学生观察视频并描述波稳定干涉现象的特征：即出现振动总是加强和振动总是减弱的区域，且加强区和减弱区互相间隔的现象；指出干涉现象是两列波在空间相遇叠加的结果；强调要得到稳定干涉图样需要两波源的振动情况完全相同．

1、实验装置

问：日常生活中为什么不易看到光的干涉现象？

学生交流后教师总结：要产生光的干涉现象必须要有两个振动情况完全相同的光源，包括频率相同、振动方向相同、相位差恒定。而普通光源发出的光，是大量原子跃迁时发出的，由不连续的波列组成，各波列的相位是无规则变化的，这是由原子发光的特点决定的。因此，两个独立的光源发出的光，即使是频率相同的单色光也不能保持恒定的相位差。

第

1 页

问2：如何通过实验控制而获得光的干涉现象？

学生交流后教师归纳：实验控制的关键在获取振动情况完全相同的光源，让两个完全相同的“相干光源”发出的光在同一空间叠加，用屏在叠加区域接收，应可得到预期的现象。1801年英国的托马斯·杨想出了一个巧妙的办法，把一个点光源发出的一束光分成两束，从而找到了“两个振动情况总是相同的波源”，如愿以偿的观察到了光的干涉现象。因为他设计的巧妙，双缝干涉实验被评为十大美丽物理实验之一。

2、单色光的双缝干涉的实验现象：

教师问：请同学们根据刚才的观察，归纳双缝干涉图样的特征。

学生讨论后回答：等宽度、等间距、等亮度的明暗条纹

⑴中央明条纹

(课件投影右图) S1、S2到P0点距离相同，所以这两列波的波峰或波谷同时到达P0点，在这一点，两列波的波峰与波峰叠加，波谷与波谷叠加，他们在P0点相互加强，因此这里出现明条纹。

⑵第一亮条纹

S1、S2到P1点距离不相同，S2到P1的距离比S2到P1的距离大一个波

长。所以当S1的波峰(或波谷)到达P1点时，S2的波峰(或波谷)也到达

P1点。在这一点，两列波的波峰与波峰叠加，波谷与波谷叠加，他们在

P1点相互加强，因此这里也出现明条纹。

⑶第一暗条纹

S1、S2到Q1点距离不相同，S2到Q1的距离比S2到Q1的距离大半个波

长2。所以当S1的波峰(或波谷)到达Q1点时，S2的波谷

(或波峰)也

到达Q1点。在这一点，两列波的波峰与波谷叠加，他们在Q1点相互减

弱，因此这里出现暗条纹。

教师问：同学们能否自己归纳一下屏上出现明条纹或者暗条纹的一般条件呢？

学生思考讨论后得出结论：凡光程差等于波长整数倍的位置，产生亮条纹；凡光程差等于半波奇数倍的位置，产生暗条纹。即产生亮暗条纹条件表达式：

亮纹：光程差k(k0、1、2……)

暗纹：光程差(2k1)2(k1、2、3……)

思考：若用蓝光在同样的装置中做双缝干涉实验，会得到什么图样呢？

三、双缝干涉的条纹间距

Lxd这说明了相邻亮（或暗）条纹的间距相等

思考：观察不同单色光的双缝干涉条纹的情况，可以得到的信息？

双缝干涉（结论）

（1）不同单色光：

第

2 页

屏中央出现亮纹，两侧出现间距、宽度、亮度相等的亮暗相间的条纹

（2）白光：

屏中央出现白色亮纹，其边缘为红光，紫光最靠近中央亮纹。两侧出现彩色条纹. （全课总结、提升）

1．托马斯·杨在历史上第一次解决了相干光源问题，成功做出了光的干涉实验．光的干涉现象是微粒说无法解释的，使人们认识到光具有波动性。

2．两个相干光源发出的光在屏上某处叠加时，如果同相光就加强，如果反相光就减弱，于是产生亮暗条纹，其特征是在中央亮纹两侧对称地分布着亮暗相间的各级干涉条纹，且相邻亮纹和相邻暗纹的间距相等。

3．亮暗相间条纹反映光的能量在空间分布情况。暗条纹处光能量几乎是零，表明两列光波叠加彼此相互抵消，这并不是光能量损耗了或变成其它形式能量，而是按波的传播规律，没有能量传到该处；亮条纹处的光能量比较强，光能量增加，也不是光的干涉可以产生能量，而是按波的传播规律，到达该处的能量比较集中。 五、作业设计

1．课本练习1、2、3 2．例举生活中见过的光的干涉现象。

第

3 页