4.3 光的干涉 教案 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

4.3 光的干涉 教学分析 本节课程属于人教版（2019）选择性必修一第四章第三节内容。光的双缝干涉现象在日常生活中比较少见，学生对双缝干涉现象的认识依赖于实验。因此，成功地做好用氦氖激光器演示光的双缝干涉的实验，是促使学生正确理解本节知识的关键。这个演示实验最好在暗室里进行。若在教室做此实验，应将四周的窗帘拉上，以确保看清干涉条纹。在对光源的介绍上，教师只需要向学生说明要看到干涉现象，除了频率相同外，还要满足振动情况相同等条件，不提及相位差等概念，避免加重学生理解上的负担。 教学课时 2课时 教学对象 高二年级学生 教学目标 (1)了解相干光源，知道光的干涉条件，知道杨氏干涉实验的设计原理。 (2)通过光的双缝干涉实验，认识双缝干涉图样的特征。 (3)知道光的路程差的概念，知道产生明暗条纹的条件和相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系。 (4)知道薄膜干涉的原理并能解释一些现象。 教学重难点 教学重点 (1)使学生知道双缝干涉产生的条件，认识干涉图样的特征。 (2)理解双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的条件。 (3)薄膜干涉的原理 教学难点 薄膜干涉是教学的难点，学生要通过观察来认识薄膜干涉条纹的特点，能依据干涉原理解释单色光的干涉条纹，构建模型解释蜡烛火焰在肥皂薄膜中所成的干涉图样。要完成这一难点内容的学习，需要教师很好地进行教学设计。 教学方法 类比法、实验法、分组探究法 教学准备 PPT课件、激光光源、双缝、滤色片；激光干涉演示仪；酒精灯、食盐、火柴、铁丝圈、肥皂水 教学过程 新课引入 (多媒体辅助)教师展示多媒体课件上肥皂膜和油膜上的彩色条纹边引导学生讨论回答。最后教师提出问题“肥皂膜和油膜上的彩色条纹是如何形成？” 学生讨论。 教师引出新课实验演示光的双缝干涉。 新课教学 一 光的双缝干涉 教师课堂演示光的双缝干涉实验，并让学生观察实验现象，若没条件做实验的学校也可利用多媒体辅助直接展示实验现象。注意教师在做实验时要向学生说明要看到干涉现象，除了频率相同外，还要满足振动情况相同等条件。同时还可以在距离光源不同的位置用白纸作为接收屏，让学生观察到屏与光源的距离增大时条纹所发生的变化。 教师要求学生分组讨论：为什么有的地方出现亮条纹，有的地方出现暗条纹。教师可以提示学生与波的干涉做类比。 教师选择一两个小组代表发言后，借助多媒体课件带领学生共同分析并总结得出：当两列波的路程差为半波长的偶数倍(波长整数倍)光振动在该点加强，形成亮条纹；当两列波的路程差为半波长的奇数倍时，光振动在该点减弱，形成暗条纹。 分析过程：S1与S2发出的两列波到达P0点的路程一样，所以这两列波的波峰或波谷同时到达P0点。这两列波总是波峰与波峰叠加、波谷与波谷叠加，它们在P0点相互加强，因此在P0这里出现了一个亮条纹。 同样，两列波到达P1的路程差为λ，所以这两列波的波峰或波谷同时到达P1点，它们在P1点相互加强，因此在P1点出现了一个亮条纹。在P1点的上方还可以找到路程差为2λ的P2点，路程差为3λ的P3点，路程差为nλ的Pn点，它们对应产生第2、3、4…条明条纹，还有明条纹的地方吗？在P0下方，与P1、P2等关于P0对称的点也应是明条纹。 在Q1点两列波的波程差是λ/2，是波峰与波谷相遇，振动步调刚好相反，所以是暗条纹。 总结规律：凡光程差等于波长整数倍的位置，产生亮条纹；凡光程差等于半波长奇数倍的位置，产生暗条纹，即产生亮暗条纹条件表达式： 亮纹：光程差δ=kλ(k=0，1，2…) 暗纹：光程差 二 干涉条纹和光的波长之间的关系 教师：我们知道了明暗条纹出现的位置规律，那么条纹间距与波长之间有没有关系呢？下面我们就来推导一下。 由于 d ≪ l ，运用几何知识，得，解得。 而形成亮纹的条件：； 则亮纹到中心的距离：； 则相邻两个亮条纹间距为： 用肥皂膜做薄膜干涉实验 学生分组做教材演示实验，教师分别从以下几方面引导学生： (1)在薄膜的哪侧观察像？ (2)像是怎样的？ (3)像上明暗相间的条纹，是哪两列波发生干涉产生的，是如何产生的？ (4)为什么条纹间距会越来越大？ (5)如果换用不同的色光代替加食盐的酒精灯做光源，条纹会有什么变化？ 教师找1~2个小组代表对自己的实验现象进行阐述并作出相应的解释后，借助多媒体课件从步骤、现象及现象解释三个方面对薄膜干涉实验进行总结。 薄膜干涉在技术上的应用 (1)检查物体表面的平滑程度 (多媒体辅助)教师展示课件：介绍如何利用薄膜干涉检查物体表面的平滑程度。 光在空气层的上下表面发生反射，这两束反射光发生干涉。如果被检测表面的平整的，将看到与底线平行的干涉条纹；如果检测表面不平整时：干涉条纹向左那么被检测表面下凹，干涉条纹向右那么被检测表面上凸。 分析过程：①厚度相等的地方，光