2019-2020年高中物理 13.3 光的干涉教案 新人教版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 13.3 光的干涉教案 新人教版選修3-41、 教材分析本節(jié)是對干涉現(xiàn)象的初步認(rèn)識，但是為下節(jié)雙縫干涉實(shí)驗做了重要的理論鋪墊。2、 教學(xué)目標(biāo)1、知識目標(biāo).通過實(shí)驗觀察認(rèn)識光的干涉現(xiàn)象，知道從光的干涉現(xiàn)象說明光是一種波.掌握光的雙縫干涉現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的，何處出現(xiàn)亮條紋，何處出現(xiàn)暗條紋.掌握明條紋（或暗條紋）間距的計算公式及推導(dǎo)過程.知道不同色光的頻率不同，掌握波長、波速、頻率的關(guān)系.通過實(shí)驗初步認(rèn)識薄膜干涉現(xiàn)象，了解其應(yīng)用.2、能力目標(biāo).通過了解楊氏把一個點(diǎn)光源發(fā)出的一束光分成兩束，理解相干光源的設(shè)計思想.通過根據(jù)波動理論分析單色光雙縫干涉，培養(yǎng)學(xué)生比較推理，探究知識的能力.在認(rèn)真觀察實(shí)驗事實(shí)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)抽象思維能力的培養(yǎng).3、德育目標(biāo)通過對光的本性的初步認(rèn)識，建立辯證唯物主義的世界觀.3、 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：干涉圖象的形成實(shí)驗及分析教學(xué)難點(diǎn)：1.亮紋（或暗紋）位置的確定.2.亮紋（或暗紋）間距公式的推導(dǎo)四、學(xué)情分析（根據(jù)個人情況寫）五、教學(xué)方法實(shí)驗觀察、理論分析、學(xué)案導(dǎo)學(xué)6、 課前準(zhǔn)備楊氏實(shí)驗裝置七、課時安排：1課時八、教學(xué)過程 (一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對性。（二）情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)。（三）合作探究、精講點(diǎn)撥。（1）雙縫干涉實(shí)驗動手實(shí)驗，觀察描述介紹圖202楊氏實(shí)驗裝置（出于時間和觀察效果考慮，不在課堂上做這一實(shí)驗）介紹側(cè)重于單孔的作用，是獲得來自同一光源的一束光波，雙孔的作用是將同一束光波分成兩束“振動情況總是相同的光束”.因為兩孔相距0.08 mm左右，很近，且與單孔屏上的孔距離相等，所以單孔的光會同時到達(dá)這兩個孔，這兩個孔將同一列光一分為二，因而兩個小孔成了“兩個振動情況完全相同的新波源，它們在屏上疊加，就會出現(xiàn)明暗相間的條紋”.（2）干涉條紋的成因比較推理，探究分析師通過實(shí)驗，我們現(xiàn)在知道，光具有波動性.現(xiàn)在我們是不是可以根據(jù)機(jī)械波的干涉理論來認(rèn)真探究一下實(shí)驗中的明暗條紋是如何形成的呢？實(shí)驗并總結(jié)：r=2nn=0、1、2時，出現(xiàn)明紋.r=(2n+1) ,n=0、1、2時，出現(xiàn)暗紋.圖2010師綜合前面分析，我們可以畫出右面圖示的雙縫干涉結(jié)果.同時介紹一下相干光源，強(qiáng)調(diào)干涉條件.師看來大家掌握得不錯，下面我們可以討論一些更復(fù)雜的問題.（3）條紋間距與波長的關(guān)系深入觀察 量化分析指導(dǎo)學(xué)生分別用紅色、紫色濾色片遮住雙縫，觀察線狀白熾燈的干涉條紋（課本P101圖實(shí)2），比較兩種色光干涉條紋寬度，與課本第1頁彩圖2對照，得出結(jié)論：紅光干涉條紋間距大于紫光干涉條紋間距.（注意其他條件相同，進(jìn)行實(shí)驗）師我們知道，不同色光的波長是不同的，那么干涉條紋間距的關(guān)系也就反映了不同色光的波長關(guān)系，干涉條紋間距和波長之間又有怎樣的關(guān)系呢？同學(xué)們發(fā)揮數(shù)學(xué)方面的聰明才智，我們一起來尋找它們之間量的關(guān)系.（板書）投影圖2011及下列說明圖2011設(shè)兩縫S1、S2間距離為d,它們所在平面到屏面的距離為l，且ld,O是S1S2的中垂線與屏的交點(diǎn)，O到S1、S2距離相等.推導(dǎo)：（教師板演，學(xué)生表達(dá)）由圖可知S1P=r1師r1與x間關(guān)系如何？生r12=l2+(x-)2師r2呢？生r22=l2+(x+)2師路程差|r1-r2|呢？（大部分學(xué)生沉默，因為兩根式之差不能進(jìn)行深入運(yùn)算）師我們可不可以試試平方差？r22-r12=(r2-r1)(r2+r1)=2dx由于ld,且lx,所以r1+r22l，這樣就好辦了,r2-r1=r=x師請大家別忘了我們的任務(wù)是尋找x與的關(guān)系.r與波長有聯(lián)系嗎？生有.師好，當(dāng)r=2nn=0、1、2時，出現(xiàn)亮紋.即x=2n時出現(xiàn)亮紋，或?qū)懗蓌=第n條和第（n-1）條亮紋間距離x為多少呢？生x=xn-xn-1=n-(n-1)師也就是x=我們成功了！大家能用語言表述一下條紋間距與波長的關(guān)系嗎？生成正比.師對，不過大家別忘了這里l、d要一定.暗紋間距大家說怎么算？生一樣.師結(jié)果如何？生一樣.師根據(jù)前面的實(shí)驗結(jié)果及推導(dǎo)大家能判斷紅光和紫光哪一個波長長嗎？生能.紅光.師大家能猜一猜用白光干涉會出現(xiàn)什么現(xiàn)象嗎？生（默然）師好，不清楚，我們不妨實(shí)驗一下.引導(dǎo)學(xué)生觀察白光干涉（抽去濾色片，直接觀察）師哪位同學(xué)能為大家歸納一下觀察到的現(xiàn)象.生 （1）彩色條紋（師提示明暗相間）（2）中央為白條紋（3）中央條紋兩側(cè)彩色條紋對稱排列（4）每條彩紋中紅光總在外邊緣，紫光在內(nèi)緣.師歸納得很全面，大家能解釋嗎？（學(xué)生積極討論，氣氛熱烈，從討論中基本能掌握了原因）生不同色光波長不同，條紋寬度不同，紅光條紋最寬；紫光條紋最窄，所以出現(xiàn)上面現(xiàn)象.師解釋得好.大家還記得機(jī)械波波長、波速、頻率三者之間的關(guān)系嗎？生記得.v=f.師對，光波也有這樣的關(guān)系，不過各種色光在真空中的波速是相同的，我們用c表示，那么有：板書c=f師請大家比較一下七種色光的頻率關(guān)系.生紅光頻率最小，紫光頻率最大.師對，大家看P27的表.（教師介紹波長，頻率范圍，強(qiáng)調(diào)單位，引導(dǎo)學(xué)生閱讀討論表右側(cè)的紅字）（四）薄膜干涉拓展應(yīng)用提高能力師大家通過前面的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在我們來探究另一個問題，是不是只有兩個雙縫射出的相干光才能發(fā)生干涉呢？生不一定，關(guān)鍵要看路程差.師好，我們再來看一個干涉的實(shí)驗：薄膜干涉板書教師演示：點(diǎn)燃酒精燈，在火焰中灑些氯化鈉，使火焰發(fā)生黃光.把圓環(huán)豎直地插入肥皂溶液中，慢慢向上提起形成薄膜，豎直放好，將大燒杯罩住圓環(huán)，減小蒸發(fā)，以延長演示時間，便于全體觀察.將酒精燈移到膜前，調(diào)整好位置，在酒精燈同側(cè)觀察到肥皂膜上呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋.師怎樣解釋這一現(xiàn)象呢？請大家思考下面幾個問題：投影圖2012及以下問題圖2012肥皂膜有幾個面可以反射燈焰的光？這些面反射回來的光有沒有路程差，如有，它們有什么特點(diǎn)？這些反射光是不是相干光？生1膜前后兩表面均可反射光.生2因為肥皂膜厚度不同，所以不同位置處的反射光路程差不同，有的地方可能是半波長的奇數(shù)倍，有的地方可能是半波長的偶數(shù)倍.生3兩表面的反射光線來源于同一光線，振動情況一定相同，是相干光.師三位同學(xué)回答得非常好，大家能弄清薄膜干涉的原因嗎？生能.師好，請大家把自己的想法與課本P27最后一段的分析比較一下.（學(xué)生閱讀、理解.教師準(zhǔn)備演示牛頓環(huán)實(shí)驗）師大家分析得很好，我再加一個實(shí)驗，獎勵大家.（演示牛頓環(huán)實(shí)驗，直接投影在白色墻上，墻上出現(xiàn)了牛頓環(huán)反射光干涉形成的一組明暗相間的同心圓，將屏移到環(huán)的另一側(cè)，這里可將裝置調(diào)整，同樣可以觀察到與反射干涉條紋互補(bǔ)的一組同心明暗相間的圓環(huán)）師感興趣的同學(xué)課后抽時間自己來實(shí)驗，深入研究它，同學(xué)們也能給我找點(diǎn)例子嗎？（學(xué)生討論，思考）生水面上的油膜好像也能反射光線，形成明暗相間的條紋.師好，同學(xué)們課后去認(rèn)真觀察一下，看來干涉現(xiàn)象在我們生活中是見過的，我們真是“視而不見”，“相逢未必曾相識”，生活中有許多現(xiàn)象，看似很普通尋常，卻常常蘊(yùn)含著很深的科學(xué)道理，同學(xué)們要多觀察、多思考、多探究.師課本P28給大家介紹了一個干涉現(xiàn)象在技術(shù)上的應(yīng)用實(shí)例，我們一起來看看.投影圖2013引導(dǎo)學(xué)生分析課堂鞏固訓(xùn)練：（見導(dǎo)學(xué)案）（四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測。教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進(jìn)行當(dāng)堂檢測。設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)并對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡單的反饋糾正。（課堂實(shí)錄）（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。九、板書設(shè)計1.楊氏實(shí)驗裝置介紹：2.干涉條紋的成因：3.條紋間距與波長的關(guān)系：4.薄膜干涉實(shí)驗：十、教學(xué)反思（根據(jù)實(shí)際情況寫）