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2019-2020年高三物理 光的干涉教案 新人教版 一、教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能 （1）知道光的干涉現(xiàn)象，并從光的干涉現(xiàn)象說(shuō)明光是一種波。 （2）能說(shuō)明干涉條紋是如何形成的。 （3）知道干涉產(chǎn)生的條件，何處出現(xiàn)亮條紋，何處出現(xiàn)暗條紋。 （4）知道條紋寬度與波長(zhǎng)的關(guān)系。 （5）知道薄膜干涉現(xiàn)象，并了解它的簡(jiǎn)單應(yīng)用。 2、過(guò)程與方法 （1）讓學(xué)生建立光的干涉的物理模型，并通過(guò)對(duì)光的干涉現(xiàn)象的觀察和分析，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析推理能力與科學(xué)探究能力。 （2）經(jīng)歷探究干涉條紋的寬度與哪些因素有關(guān)的過(guò)程。學(xué)習(xí)控制變量法，并通過(guò)大膽猜想，感受科學(xué)探究過(guò)程中部分環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生分析、論證、交流與合作等能力。 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀 （1）通過(guò)列舉生活中光的干涉現(xiàn)象的例子，使學(xué)生領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展學(xué)生對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂(lè)于探究自然界的奧秘，體驗(yàn)探索自然規(guī)律的情趣。 （2）經(jīng)歷光的干涉探究性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生參與活動(dòng)的熱情和與他人合作的精神，培養(yǎng)學(xué)生將科學(xué)服務(wù)于人類的意識(shí)。 二、教學(xué)過(guò)程 Ⅰ.引入新課 師：我們?cè)趯W(xué)習(xí)《機(jī)械波》這一章時(shí)，己了解到一切波都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象。 我們做過(guò)水波的干涉實(shí)驗(yàn)。（視頻回放：水波的干涉實(shí)驗(yàn)） 師生共同總結(jié)：①師問(wèn)：波的干涉是怎樣定義的？ 生答：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。 ②師問(wèn)：產(chǎn)生干涉的兩列波頻率為什么必須相同？ 生答：若兩列波的頻率不同，則相互疊加時(shí)各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振幅是隨時(shí)間而變化的，不能產(chǎn)生穩(wěn)定的疊加現(xiàn)象不能形成干涉圖樣。 ③師問(wèn)：哪些點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)？哪些點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)？ 生答：對(duì)兩個(gè)完全相同的波源產(chǎn)生的干涉來(lái)說(shuō)，凡到兩波源的路差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)；到兩波源的路差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，振動(dòng)減弱。 教師介紹： 17世紀(jì)荷蘭物理學(xué)家惠更斯認(rèn)為，光是在空間傳播的某種波。如果光真的是一種波，就必然能觀察到光的干涉現(xiàn)象。1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯楊在實(shí)驗(yàn)室里成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象。 Ⅱ.新課教學(xué) （一）雙縫干涉 1.用單色光（紅光）做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)（視頻） ①實(shí)驗(yàn)意義：實(shí)驗(yàn)得到了預(yù)期的結(jié)果，這就證明光的確是一種波。 ②（動(dòng)畫）（類比水波的干涉）指出亮條紋和暗條紋的條件：當(dāng)路差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，即，兩列波就得到加強(qiáng)，屏上出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)路差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，即兩列光波就相互削弱，屏上出現(xiàn)暗條紋。 ③光的干涉條件：由相干光源（發(fā)出相同頻率光的光源）發(fā)出的光互相疊加，才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。 2、探究條紋寬度（即相鄰明、暗條紋間的距離）與波長(zhǎng)的關(guān)系。 ①介紹各種色光在真空中的波長(zhǎng)和頻率。 ②（控制變量法）在兩縫間的距離d以及擋板和屏的距離L一定的情況下，用不同顏色的單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。（動(dòng)畫）. a.師：注意觀察條紋間距的變化有什么規(guī)律？ 學(xué)生：波長(zhǎng)越長(zhǎng)則條紋間距越大。 b.計(jì)算表明：相鄰兩條亮紋（或暗紋）間距離： 3、用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)（動(dòng)畫） 讓學(xué)生邊觀察實(shí)驗(yàn)并思考一問(wèn)題：用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，多數(shù)亮紋都是彩色的，為什么中間一條亮紋是白色的？ ①白光是各種單色光的復(fù)色光，因各種單色光在屏上中央位置出現(xiàn)的都是干涉亮條紋，所以干涉后的中央亮紋為白色。 ②白光內(nèi)各種單色光的波長(zhǎng)不同，產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同，所以在屏上出現(xiàn)彩色條紋。 （二）薄膜干涉 1、光彩世界（視頻） ①提問(wèn)引入：無(wú)色的肥皂液，吹出的肥皂泡為什么是彩色的？ ②講解薄膜干涉規(guī)律（動(dòng)畫） 說(shuō)明：左圖是個(gè)示意圖，實(shí)際上，液膜兩面的夾角沒(méi)有這么大，同一條入射光線從液膜前后兩面反射之后在傳播方向上沒(méi)有多大差別，所以能夠疊加在一起，出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。 a.薄膜特點(diǎn)：如上圖所示，由于重力作用，肥皂液膜上薄下厚。 b.相干光線，薄膜前表面AA’和后表面BB’的反射光線疊加。 c.亮紋條件：在處，薄膜厚度的2倍為前后表面反射光的光程差，當(dāng)光程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)，形成亮條紋。 d.暗紋條件：在Q處，光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，形成暗條紋。 e.用白射照射肥皂液膜時(shí)，由于各色光波長(zhǎng)不同，所以干涉后的條紋間距不同，液膜上就會(huì)出現(xiàn)彩色條紋。 2、薄膜干涉現(xiàn)象在科學(xué)技術(shù)和生活中的應(yīng)用。 ①用干涉法檢查各科精密元件平面的平整程度。 ②增透膜 a.應(yīng)用：涂在光學(xué)元件（透鏡、棱鏡）的表面。 b.作用：減小反射光，增大透射光強(qiáng)度，使成像更清晰。 師：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)剛才所介紹的增透膜的作用，來(lái)計(jì)算一下增透膜的厚度d應(yīng)該是多少？ 學(xué)生2：薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的，即：d= ③增反膜（也叫高反膜） a.應(yīng)用：涂在太陽(yáng)鏡、太陽(yáng)帽的表面 b.作用：減小透射光，增大反射光強(qiáng)度，避免在火熱的夏天，強(qiáng)烈的陽(yáng)光刺傷眼睛。 師：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)剛才所介紹的增反膜的作用，再計(jì)算一下增反膜的厚度d應(yīng)為多少？ 學(xué)生3：薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的，即： （三）學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)并討論、分析 實(shí)驗(yàn)1：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若一縫為紅光，另一縫為綠光，在屏上能否觀察到干涉圖樣？為什么？ 學(xué)生4：因?yàn)榧t光與綠光這兩束光的頻率不同，所以這兩束光疊加后現(xiàn)象不穩(wěn)定，因此在屏上不能觀察到干涉圖樣。 實(shí)驗(yàn)2：取兩塊玻璃板，用手指把它們緊緊捏在一起，會(huì)從玻璃板面上看到許多彩色花紋，改變手指用力的大小，花紋的顏色和形狀也隨著改變，觀察現(xiàn)象，并思考產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。 學(xué)生5：在兩塊玻璃板之間，有一層空氣薄膜，我們所看到的彩色花紋，就是入射的白光在空氣層薄膜的上下兩表面反射的兩列光波發(fā)生干涉而形成的干涉條紋。 學(xué)生6：改變手指用力的大小，則兩玻璃間空氣薄膜的厚度也隨之改變，所以各種色光亮，暗條紋的位置也發(fā)生改變，因此我們能看到花紋的顏色和形狀也隨著改變。 Ⅲ.教學(xué)反思：感悟多媒體教學(xué)與常規(guī)教學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn)。 多媒體教學(xué)可以把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，把抽象的事物直觀化，通過(guò)提供這種生動(dòng)、形象、直觀、感染力強(qiáng)的教學(xué)信息，可以喚起學(xué)生的好奇心和求知欲，使學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生深厚興趣。但有些課件中增加了大量的卡通、音效和動(dòng)畫，在課堂上經(jīng)常會(huì)“博得”學(xué)生的一陣陣歡笑，但學(xué)生其實(shí)只是覺(jué)得課件本身好玩，而不是將注意力集中在授課內(nèi)容本身上，等到興高采烈地下課，才發(fā)現(xiàn)這堂課講的是什么根本沒(méi)有在頭腦中留下痕跡。而常規(guī)教學(xué)從某種意義上來(lái)說(shuō)也是一門藝術(shù)，教師可以運(yùn)用自己的人格魅力、淵博的學(xué)識(shí)、富有情趣的引導(dǎo)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生眼、耳、口、大腦、手等多種感官，通過(guò)師生之間的思維碰撞和情感交流，去熏陶和感染學(xué)生，激發(fā)起他們的求知欲望和學(xué)習(xí)興趣，收到的效果是多媒體課件無(wú)法達(dá)到的。 因此，我們要將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，才能達(dá)到最佳的教學(xué)效果。