4.3 光的干涉（教学设计）物理人教版选择性必修第一册

该高中物理教学设计聚焦“光的干涉”核心知识，涵盖干涉现象、相干条件、双缝干涉条纹规律及公式、薄膜干涉成因与应用。通过展示肥皂膜、油膜彩色条纹图片导入，结合水波干涉回顾波的干涉条件，搭建从生活现象到波的特性再到光的波动性的学习支架。 此资料以科学探究为特色，通过小组动手实验（改变双缝间距、波长等变量观测条纹变化）培养科学探究能力，结合“光源-双缝-光屏”模型建构与条纹间距公式推导发展科学思维，联系增透膜、平整度检查等应用深化物理观念。既提升学生实验操作与逻辑推理能力，又为教师提供完整教学流程和实例参考。

4.3 光的干涉（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 4.3 光的干涉 教学 目标 物理观念 依托光波理想化模型，理解光的干涉现象，知道干涉是波的特有现象；认识相干光源的概念，理解产生光干涉的条件：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。 理解双缝干涉条纹的形成机理，掌握双缝干涉条纹间距公式，分清亮纹、暗纹产生的条件；理解薄膜干涉的成因，区分增透膜、增反膜的原理；认识光的干涉本质是光波的叠加；能辨析干涉与光的反射、衍射现象的区别，建立光的波动性观念，为干涉在测量等实际应用建立认知。 科学思维 构建 “光源‑双缝‑光屏” 光路模型；运用叠加原理模型推理，分析两列相干光波相遇区域振动加强、振动减弱的逻辑；结合几何关系推导双缝干涉条纹间距公式；利用光路示意图，数形结合分析薄膜干涉光程差变化规律；通过对比分析，辨析什么条件出现亮条纹、什么条件出现暗条纹；借助模型解释肥皂膜干涉、薄膜增透等现象，锻炼运用波动光学模型开展抽象推理、逻辑辨析的能力。 科学探究 以小组形式开展双缝干涉动手探究实验；利用激光光源、双缝、遮光筒、光屏，观察双缝干涉明暗相间条纹；多次改变双缝间距、双缝到屏的距离、入射光波长，观测条纹间距的变化；估测光波波长；做单色光与复色光（白光）干涉对照实验；记录实验现象，归纳干涉产生条件与条纹间距规律；排查光源亮度不足、双缝不平行、装置偏移带来的实验误差，提升现象观察、动手操作、变量控制、对比归纳的探究能力。 科学态度 与责任 完整经历实验操作、现象观察、数据估测、规律归纳、误差分析完整流程；体会理想化波动模型在研究光干涉中的作用；理性看待光源缺陷、仪器偏差带来的现象偏差，养成尊重客观实验事实、严谨求实的科学习惯；了解光干涉原理在精密测量、检测工件平整度、镀膜技术、光谱分析等生活工程场景的应用；感受波动光学技术对精密工业、现代科技发展的价值，建立物理服务社会的意识。 教学重难点 教学重点：掌握光的干涉产生条件，理解相干光源的概念，明确亮纹、暗纹的形成机理。会利用双缝干涉条纹间距公式进行简单计算，能够识别双缝干涉、薄膜干涉现象。 教学难点：结合光程差几何关系分析干涉条纹，区分光的干涉、衍射与反射现象，理解薄膜干涉中的半波损失问题。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 展示图片：肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。 提问：这些彩色条纹或图样是怎样形成的？ 然后展示：两列频率相同的水波(相干波)相遇时,在某些区域振动加强,而在某些区域振动减弱;且振动加强的区域与振动减弱的区域相互间隔。这种现象叫波的干涉。 干涉现象是波动独有的特征，光是一种电磁波，那么光也应该能发生干涉现象。怎样才能观察光的干涉现象呢？ 学生观察图片并在导学案上写下自己的答案。 学生思考并回答问题。 新课讲授 一、光的双缝干涉 （一）问题与思考 提问：光要发生干涉现象需要满足什么条件？ 频率和振动情况一致----相干光源 提问：有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？ 在学生回答交流基础上展示：托马斯·杨 的设计 （2） 光的双缝干涉 演示实验：观察光的干涉现象播放视频，让学生观看。 实验现象分析： 一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近。狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，这两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。振动加强的地方出现亮条纹，振动减弱的地方出现暗条纹。 什么时候出现亮条纹，什么时候又出现暗条纹呢？ 实验现象解读——亮纹 在学生总结基础上逐一分析下图中的情况： 由于从S1S2发出的光是振动情况完全相同，又经过相同的路程到达P点，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的也一定是波谷，确信在P点激起的振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P点总是振动加强的地方，故应出现亮纹，这一条亮纹叫中央亮纹。 取P点上方的点P1，从S1S2发出的光到P1点的光程差就不同，若这个光程差正好等于波长的整数倍，比如δ= S1－S2=λ，出现第一条亮纹。 屏上P1点的上方还可以找到δ= S1－S2＝4λ的P2点，δ= S1－S2＝5λ的P3点……等处的第四条、第五条……亮纹；在中央明纹P的下方可找到δ= S1－S2＝λ的P1/点，δ= S1－S2＝2λ的P2/点，δ= S1－S2＝3λ的P3/点等处与中央明纹为对称的第一、第二、第三…，第n条亮纹。 由此可以得出出现亮条纹的规律是什么？ 亮纹规律：，n=0、1、2、3…… 光程差是半波长的的偶数倍或波长的整数倍时出现亮条纹。 实验现象解读——暗纹 取P点上方的点Q1，与两个狭缝S1、S2路程差δ= S1－S2＝λ/2，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q1点激起的振动总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q1点总是振动减弱的地方，故应出现暗纹。 屏上Q1点的上方还可以找到δ= S1－S2＝3λ/2的Q2点出现第二条暗纹。同样可以找到第三条暗纹Q3……，在中央明纹下方也可以找到对称的Q1/、Q2/、Q3/……等暗纹。 然后总结得到： 由此可以得出出现暗条纹的规律是什么？ 暗纹：，n=0、1、2、3…… 光程差是半波长的的奇数倍时出现暗条纹。 例1　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=5.0×1014 Hz和f2=7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝，试分析判断P点应出现亮条纹还是暗条纹？分别为第几条亮条纹或暗条纹(光在真空中的传播速度c=3×108 m/s)？ 【答案】　见解析 【解析】　双缝S1、S2到光屏上P点的距离之差Δr等于单色光波长的整数倍时，由S1和S2发出的光在P点互相加强，P点出现亮条纹；当Δr等于单色光半个波长的奇数倍时，由S1和S2发出的光在P点互相抵消，出现暗条纹。 频率为f1的单色光的波长 λ1== m=0.6×10-6 m=0.6 μm， 频率为f2的单色光的波长 λ2== m=0.4×10-6 m=0.4 μm。 即Δr=λ1，Δr=λ2。 故用频率为f1的单色光照射时，P处应出现亮条纹，且为第一条亮条纹(不包含中央亮条纹)；用频率为f2的单色光照射时，P处应出现暗条纹，且为第二条暗条纹。 学生回答并交流：频率和振动情况一致 学生介绍自己的设计 学生观看视频并总结实验现象 学生尝试解答 学生根据老师展示的图片真意分析亮条纹的产生情况。 学生根据老师展示的图片真意分析亮条纹的产生情况。 学生尝试做例题并交流 新课讲授 二、干涉条纹和光的波长之间的关系 （一）亮（暗）纹间距的公式推导 如图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P 。对屏上与P距离为x的一点 P1，两缝与P1的距离P1 S1＝r1， P1 S2＝r2。相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为与波长有什么关系？ 在线段P1 S2上作P1 M＝ P1 S1，则S2M＝r2－r1， 有：r2－r1＝dsin θ(令∠S2S1M＝θ)① 另：x＝ltan θ≈lsin θ ② 当两列波的路程差为波长的整数倍，即 时才会出现亮条纹，亮条纹位置为： 相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为 相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为 （3） 干涉条纹和光的波长之间的关系 双缝干涉亮（暗）纹间距的公式 ， 1.相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素： （1）波长λ:波长越大，相邻的亮纹间距越大 （2）双缝之间的距离d:d越小，相邻的亮纹间距越大 （3）双缝与屏间的距离 l :L越大，相邻的亮纹间距越大 2、不同单色光干涉条纹宽度： 不同单色光干涉条纹宽度大小规律是怎样的？ （1）相同介质中，不同的光波长不同：λ红>λ橙>λ黄>λ绿>λ青>λ蓝>λ紫 （2）相同双缝干涉装置，不同的光条纹间距不同： Δx红>Δx橙>Δx黄>Δx绿>Δx青>Δx蓝>Δx紫 3.白光的干涉图样特点： 如果用白光做双缝干涉实验，会得到怎样的干涉条纹？为什么？ 会得到中央条纹是白色两侧为彩色条纹的干涉条纹，而且同一级条纹内紫外红。因为白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的复色光，且从红光到紫光波长逐渐变短。各种色光都能形成明暗相间的条纹，都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹。两侧条纹间距与各色光的波长成正比，条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹。 例2　某同学利用图示装置探究双缝干涉，S为某一频率的光源，双缝之间的距离为d，双缝与光屏之间的距离为l，A0为光屏的中心。SA0⊥S1S2。则下列判断正确的是(　　) A.若仅将S沿中线向右平移少许，则相邻两亮条纹的间距将减小 B.若仅增大光源的频率，则相邻两亮条纹的间距将减小 C.若仅增大l，光屏上相邻两亮条纹的间距将减小 D.若仅在双缝和光屏之间充满某种透明介质，则相邻两亮条纹的间距将增大 【答案】　B 【解析】　在光的双缝干涉实验中，相邻两亮条纹或暗条纹间距公式Δx=λ，光源S沿中线平移，不会影响l、λ、d三个数值，相邻两亮条纹的间距不变，A错误；仅增大光源的频率时，光的波长减小，则相邻两亮条纹间距将减小，B正确；若仅增大l，光屏上相邻两亮条纹的间距将增大，C错误；在双缝和光屏之间放入某种介质，光在介质中的波长λ减小，所以相邻两亮条纹的间距将减小，D错误。 学生尝试解答 学生在老师提问下回答相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素 学生根据公式结合老师展示的各色光光的波长讨论条纹间距。 学生回答问题 学生尝试做例题并交流 新课讲授 三、薄膜干涉 （1） 观察与思考 观察实验：在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜。把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像。这个像与直接看到的灯焰有什么不同？请解析看到的现象。 现象：观察到灯焰的像出现了明暗相间的干涉条纹。 该条纹是怎样形成的？ 该条纹是由液膜前后两个面反射的光相互叠加发生干涉形成的。 （二）薄膜干涉 薄膜干涉成因 由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。 （三）薄膜干涉的应用 1.检查表面的平整程度 如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的,如图（b）所示；如果观察到的干涉条纹如图（c）所示，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。 2.增透膜 因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4。由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，这样的镜头呈淡紫色。 在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。 3.牛顿环 将一块半径很大的平凸透镜与一块平板玻璃叠放在一起，二者之间便形成类似劈尖形的空气层。用单色平行光垂直照射，在空气层上表面两束反射光干涉，产生的干涉条纹称牛顿环。 例3　(多选)(2025·郑州市高二期中)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单色光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到同心圆环状干涉条纹，称为牛顿环。如图乙所示，将一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将单色光从上方入射，可以看到明暗相间的条纹。下列说法正确的是(　　) A.图甲中的环状条纹内疏外密 B.图甲中的环状条纹间距相等 C.图乙中仅增加薄片厚度，条纹间距减小 D.图乙中仅增大入射光频率，条纹间距增大 【答案】　AC 【解析】　从空气膜的上下表面反射的两列光为相干光，空气膜以中心为圆心的圆周各点是等厚的，则干涉条纹是环状条纹，由薄膜干涉的条纹间距Δx=可知，从中心到边缘平薄凸透镜与平板间的夹角θ变大，tan θ增大，条纹间距将减小，干涉条纹越来越密集，为内疏外密的环状条纹，故A正确，B错误；仅增加薄片厚度，tan θ增大，条纹间距将减小，故C正确；仅增大入射光频率，则波长变小，条纹间距减小，故D错误。 观察实验并总结实验现象原因。 尝试用所学知识解答薄膜干涉形成的原因。 学生根据自己所知尝试结得薄膜干涉在生活中的应用，并与其他同学分享。 学生尝试做例题并交流 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1.用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条纹为(　　) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程差，则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度。因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜，厚度相等的位置在同一水平线上，故同一干涉条纹必然是水平的，由此可知只有选项B正确。 2.（2025-2026·河北邢台高二下期中）把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示。这时可以看到明暗相间的条纹。下列关于条纹的说法正确的是(  ) A.观察薄膜干涉条纹时，眼睛应在入射光的另一侧 B.干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 C.干涉条纹是光在空气劈尖膜的上、下两表面反射形成的两列光波叠加的结果 D.将上玻璃板平行上移，条纹可能向任意方向移动 【答案】C 【解析】根据薄膜干涉原理可知，观察薄膜干涉条纹时，眼睛应在入射光的同一侧，A错误；干涉条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波峰叠加(振动减弱点)的结果，B错误；干涉条纹是光在空气劈尖膜的上、下两表面反射形成的两列光叠加的结果，C正确；条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，将上玻璃板平行上移，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，D错误。故选C。 3.（2025·重庆卷）杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为l，波长为λ的激光垂直入射到双缝上，在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a，则 （      ）  A.相邻两亮条纹间距为 B.相邻两暗条纹间距为 C.双缝之间的距离为λ D.双缝之间的距离为λ 【答案】C 【解析】根据题意，由题图可知，相邻两亮条纹（暗条纹）间距为Δx＝，故A、B错误；由公式Δx＝λ可得，双缝之间的距离为d＝，故C正确，D错误。 4.（2024-2025·河南南阳高二下期末）如图所示，将平板玻璃1放置在另一平板玻璃2之上，在一端加入两张纸片，用单色光从上面照射，可以观察到明暗相间的条纹。图中a、b为平板玻璃1的上、下表面，c、d为平板玻璃2的上、下表面，则（  ） A.明暗相间的条纹是由b、c面上的反射光干涉形成的 B.明暗相间的条纹是由a、d面上的反射光干涉形成的 C.若抽出一张纸，则条纹间距变大 D.若抽出一张纸，则条纹间距变小 【答案】AC 【解析】由题意可知，两平板玻璃之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射，空气层的上下两个表面即b、c面反射的两列光波发生干涉，A正确；B错误；设空气薄层的顶角为，两相邻亮条纹的间距为，如图所示， 两处光的路程差分别为，，由，解得，由三角函数关系得，若抽出一张纸，则变小，条纹间距变大，C正确；D错误。故选AC。 5.（2023-2024·四川高二月考）光的干涉现象在技术中有重要应用，例如：在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度。如图甲所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射，从样板上方向下观测时可以看到干涉条纹。如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线(如图乙)，则(　　) A.若要使条纹变疏，可以将薄片向左移动 B.如果干涉条纹如图丙所示发生弯曲，就表明被测平面表面弯曲对应位置向下凹 C.将样板平行上移，条纹向着劈尖移动 D.用黄光照射形成的干涉条纹间距比用绿光照射时小 【答案】AC 【解析】相邻亮条纹之间，空气膜的厚度差等于半个波长，当薄片向左移动少许时，空气膜的劈角变小，空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变大，所以相邻亮条纹间距变大，条纹变疏，故A正确；空气薄膜干涉是等厚干涉。从弯曲的条纹可知，被检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，弯曲处是凸的，故B错误；根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当样板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C正确；黄光波长长，由Δx＝λ知，黄光条纹间距大，绿光的条纹间距小，故D错误。 板 书 设 计 课 堂 小 结 作 业 布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学 反 思 首先，我认为我在课程设计上做得比较好。我采用了实验演示和理论讲解相结合的方式，让学生更加直观地理解光的干涉现象。同时，我也引入了一些生活中的实例，让学生更好地理解干涉现象的应用。这种教学方法不仅提高了学生的学习兴趣，也加深了他们对知识的理解。 然而，在教学过程中，我也遇到了一些困难和问题。首先，我发现部分学生在理解干涉现象的原理时存在一定的困难。这可能是因为我在讲解时没有足够详细地解释清楚，或者是因为学生对于基础知识掌握不够扎实。针对这个问题，我需要在今后的教学中更加注重基础知识的讲解，并尽可能地用简单易懂的语言解释概念。 另外，我在实验操作中遇到了设备故障的问题。由于实验设备的老化，导致了一些实验结果的不准确。这提醒我在今后的教学中需要提前做好实验设备的检查和维护工作，以确保实验的顺利进行。 总的来说，这次教学让我收获颇丰。通过反思和总结，我认识到了自己在教学中存在的问题和不足之处。在未来的教学中，我将更加注重教学方法的改进和实验设备的维护，以提高教学质量和学生的学习效果。同时，我也会加强与学生的沟通和交流，了解他们的学习情况和需求，从而更好地指导他们学习光的干涉这一重要的物理概念。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.3 光的干涉（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 4.3 光的干涉 教学 目标 物理观念 依托光波理想化模型，理解光的干涉现象，知道干涉是波的特有现象；认识相干光源的概念，理解产生光干涉的条件：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。 理解双缝干涉条纹的形成机理，掌握双缝干涉条纹间距公式，分清亮纹、暗纹产生的条件；理解薄膜干涉的成因，区分增透膜、增反膜的原理；认识光的干涉本质是光波的叠加；能辨析干涉与光的反射、衍射现象的区别，建立光的波动性观念，为干涉在测量等实际应用建立认知。 科学思维 构建 “光源‑双缝‑光屏” 光路模型；运用叠加原理模型推理，分析两列相干光波相遇区域振动加强、振动减弱的逻辑；结合几何关系推导双缝干涉条纹间距公式；利用光路示意图，数形结合分析薄膜干涉光程差变化规律；通过对比分析，辨析什么条件出现亮条纹、什么条件出现暗条纹；借助模型解释肥皂膜干涉、薄膜增透等现象，锻炼运用波动光学模型开展抽象推理、逻辑辨析的能力。 科学探究 以小组形式开展双缝干涉动手探究实验；利用激光光源、双缝、遮光筒、光屏，观察双缝干涉明暗相间条纹；多次改变双缝间距、双缝到屏的距离、入射光波长，观测条纹间距的变化；估测光波波长；做单色光与复色光（白光）干涉对照实验；记录实验现象，归纳干涉产生条件与条纹间距规律；排查光源亮度不足、双缝不平行、装置偏移带来的实验误差，提升现象观察、动手操作、变量控制、对比归纳的探究能力。 科学态度 与责任 完整经历实验操作、现象观察、数据估测、规律归纳、误差分析完整流程；体会理想化波动模型在研究光干涉中的作用；理性看待光源缺陷、仪器偏差带来的现象偏差，养成尊重客观实验事实、严谨求实的科学习惯；了解光干涉原理在精密测量、检测工件平整度、镀膜技术、光谱分析等生活工程场景的应用；感受波动光学技术对精密工业、现代科技发展的价值，建立物理服务社会的意识。 教学重难点 教学重点：掌握光的干涉产生条件，理解相干光源的概念，明确亮纹、暗纹的形成机理。会利用双缝干涉条纹间距公式进行简单计算，能够识别双缝干涉、薄膜干涉现象。 教学难点：结合光程差几何关系分析干涉条纹，区分光的干涉、衍射与反射现象，理解薄膜干涉中的半波损失问题。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 展示图片：肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。 提问：这些彩色条纹或图样是怎样形成的？ 然后展示：两列频率相同的水波(相干波)相遇时,在某些区域振动加强,而在某些区域振动减弱;且振动加强的区域与振动减弱的区域相互间隔。这种现象叫波的干涉。 干涉现象是波动独有的特征，光是一种电磁波，那么光也应该能发生干涉现象。怎样才能观察光的干涉现象呢？ 学生观察图片并在导学案上写下自己的答案。 学生思考并回答问题。 新课讲授 一、光的双缝干涉 （一）问题与思考 提问：光要发生干涉现象需要满足什么条件？ 频率和振动情况一致----相干光源 提问：有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？ 在学生回答交流基础上展示：托马斯·杨 的设计 （2） 光的双缝干涉 演示实验：观察光的干涉现象播放视频，让学生观看。 实验现象分析： 一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近。狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，这两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。振动加强的地方出现亮条纹，振动减弱的地方出现暗条纹。 什么时候出现亮条纹，什么时候又出现暗条纹呢？ 实验现象解读——亮纹 在学生总结基础上逐一分析下图中的情况： 由于从S1S2发出的光是振动情况完全相同，又经过相同的路程到达P点，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的也一定是波谷，确信在P点激起的振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P点总是振动加强的地方，故应出现亮纹，这一条亮纹叫中央亮纹。 取P点上方的点P1，从S1S2发出的光到P1点的光程差就不同，若这个光程差正好等于波长的整数倍，比如δ= S1－S2=λ，出现第一条亮纹。 屏上P1点的上方还可以找到δ= S1－S2＝4λ的P2点，δ= S1－S2＝5λ的P3点……等处的第四条、第五条……亮纹；在中央明纹P的下方可找到δ= S1－S2＝λ的P1/点，δ= S1－S2＝2λ的P2/点，δ= S1－S2＝3λ的P3/点等处与中央明纹为对称的第一、第二、第三…，第n条亮纹。 由此可以得出出现亮条纹的规律是什么？ 亮纹规律：，n=0、1、2、3…… 光程差是半波长的的偶数倍或波长的整数倍时出现亮条纹。 实验现象解读——暗纹 取P点上方的点Q1，与两个狭缝S1、S2路程差δ= S1－S2＝λ/2，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q1点激起的振动总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q1点总是振动减弱的地方，故应出现暗纹。 屏上Q1点的上方还可以找到δ= S1－S2＝3λ/2的Q2点出现第二条暗纹。同样可以找到第三条暗纹Q3……，在中央明纹下方也可以找到对称的Q1/、Q2/、Q3/……等暗纹。 然后总结得到： 由此可以得出出现暗条纹的规律是什么？ 暗纹：，n=0、1、2、3…… 光程差是半波长的的奇数倍时出现暗条纹。 例1　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=5.0×1014 Hz和f2=7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝，试分析判断P点应出现亮条纹还是暗条纹？分别为第几条亮条纹或暗条纹(光在真空中的传播速度c=3×108 m/s)？ 学生回答并交流：频率和振动情况一致 学生介绍自己的设计 学生观看视频并总结实验现象 学生尝试解答 学生根据老师展示的图片真意分析亮条纹的产生情况。 学生根据老师展示的图片真意分析亮条纹的产生情况。 学生尝试做例题并交流 新课讲授 二、干涉条纹和光的波长之间的关系 （一）亮（暗）纹间距的公式推导 如图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P 。对屏上与P距离为x的一点 P1，两缝与P1的距离P1 S1＝r1， P1 S2＝r2。相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为与波长有什么关系？ 在线段P1 S2上作P1 M＝ P1 S1，则S2M＝r2－r1， 有：r2－r1＝dsin θ(令∠S2S1M＝θ)① 另：x＝ltan θ≈lsin θ ② 当两列波的路程差为波长的整数倍，即 时才会出现亮条纹，亮条纹位置为： 相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为 相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为 （3） 干涉条纹和光的波长之间的关系 双缝干涉亮（暗）纹间距的公式 ， 1.相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素： （1）波长λ:波长越大，相邻的亮纹间距越大 （2）双缝之间的距离d:d越小，相邻的亮纹间距越大 （3）双缝与屏间的距离 l :L越大，相邻的亮纹间距越大 2、不同单色光干涉条纹宽度： 不同单色光干涉条纹宽度大小规律是怎样的？ （1）相同介质中，不同的光波长不同：λ红>λ橙>λ黄>λ绿>λ青>λ蓝>λ紫 （2）相同双缝干涉装置，不同的光条纹间距不同： Δx红>Δx橙>Δx黄>Δx绿>Δx青>Δx蓝>Δx紫 3.白光的干涉图样特点： 如果用白光做双缝干涉实验，会得到怎样的干涉条纹？为什么？ 会得到中央条纹是白色两侧为彩色条纹的干涉条纹，而且同一级条纹内紫外红。因为白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的复色光，且从红光到紫光波长逐渐变短。各种色光都能形成明暗相间的条纹，都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹。两侧条纹间距与各色光的波长成正比，条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹。 例2　某同学利用图示装置探究双缝干涉，S为某一频率的光源，双缝之间的距离为d，双缝与光屏之间的距离为l，A0为光屏的中心。SA0⊥S1S2。则下列判断正确的是(　　) A.若仅将S沿中线向右平移少许，则相邻两亮条纹的间距将减小 B.若仅增大光源的频率，则相邻两亮条纹的间距将减小 C.若仅增大l，光屏上相邻两亮条纹的间距将减小 D.若仅在双缝和光屏之间充满某种透明介质，则相邻两亮条纹的间距将增大 学生尝试解答 学生在老师提问下回答相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素 学生根据公式结合老师展示的各色光光的波长讨论条纹间距。 学生回答问题 学生尝试做例题并交流 新课讲授 三、薄膜干涉 （1） 观察与思考 观察实验：在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜。把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像。这个像与直接看到的灯焰有什么不同？请解析看到的现象。 现象：观察到灯焰的像出现了明暗相间的干涉条纹。 该条纹是怎样形成的？ 该条纹是由液膜前后两个面反射的光相互叠加发生干涉形成的。 （二）薄膜干涉 薄膜干涉成因 由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。 （三）薄膜干涉的应用 1.检查表面的平整程度 如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的,如图（b）所示；如果观察到的干涉条纹如图（c）所示，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。 2.增透膜 因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4。由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，这样的镜头呈淡紫色。 在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。 3.牛顿环 将一块半径很大的平凸透镜与一块平板玻璃叠放在一起，二者之间便形成类似劈尖形的空气层。用单色平行光垂直照射，在空气层上表面两束反射光干涉，产生的干涉条纹称牛顿环。 例3　(多选)(2025·郑州市高二期中)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单色光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到同心圆环状干涉条纹，称为牛顿环。如图乙所示，将一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将单色光从上方入射，可以看到明暗相间的条纹。下列说法正确的是(　　) A.图甲中的环状条纹内疏外密 B.图甲中的环状条纹间距相等 C.图乙中仅增加薄片厚度，条纹间距减小 D.图乙中仅增大入射光频率，条纹间距增大 观察实验并总结实验现象原因。 尝试用所学知识解答薄膜干涉形成的原因。 学生根据自己所知尝试结得薄膜干涉在生活中的应用，并与其他同学分享。 学生尝试做例题并交流 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1.用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条纹为(　　) A. B. C. D. 2.（2025-2026·河北邢台高二下期中）把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示。这时可以看到明暗相间的条纹。下列关于条纹的说法正确的是(  ) A.观察薄膜干涉条纹时，眼睛应在入射光的另一侧 B.干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 C.干涉条纹是光在空气劈尖膜的上、下两表面反射形成的两列光波叠加的结果 D.将上玻璃板平行上移，条纹可能向任意方向移动 3.（2025·重庆卷）杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为l，波长为λ的激光垂直入射到双缝上，在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a，则 （      ）  A.相邻两亮条纹间距为 B.相邻两暗条纹间距为 C.双缝之间的距离为λ D.双缝之间的距离为λ 4.（2024-2025·河南南阳高二下期末）如图所示，将平板玻璃1放置在另一平板玻璃2之上，在一端加入两张纸片，用单色光从上面照射，可以观察到明暗相间的条纹。图中a、b为平板玻璃1的上、下表面，c、d为平板玻璃2的上、下表面，则（  ） A.明暗相间的条纹是由b、c面上的反射光干涉形成的 B.明暗相间的条纹是由a、d面上的反射光干涉形成的 C.若抽出一张纸，则条纹间距变大 D.若抽出一张纸，则条纹间距变小 5.（2023-2024·四川高二月考）光的干涉现象在技术中有重要应用，例如：在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度。如图甲所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射，从样板上方向下观测时可以看到干涉条纹。如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线(如图乙)，则(　　) A.若要使条纹变疏，可以将薄片向左移动 B.如果干涉条纹如图丙所示发生弯曲，就表明被测平面表面弯曲对应位置向下凹 C.将样板平行上移，条纹向着劈尖移动 D.用黄光照射形成的干涉条纹间距比用绿光照射时小 板 书 设 计 课 堂 小 结 作 业 布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学 反 思 首先，我认为我在课程设计上做得比较好。我采用了实验演示和理论讲解相结合的方式，让学生更加直观地理解光的干涉现象。同时，我也引入了一些生活中的实例，让学生更好地理解干涉现象的应用。这种教学方法不仅提高了学生的学习兴趣，也加深了他们对知识的理解。 然而，在教学过程中，我也遇到了一些困难和问题。首先，我发现部分学生在理解干涉现象的原理时存在一定的困难。这可能是因为我在讲解时没有足够详细地解释清楚，或者是因为学生对于基础知识掌握不够扎实。针对这个问题，我需要在今后的教学中更加注重基础知识的讲解，并尽可能地用简单易懂的语言解释概念。 另外，我在实验操作中遇到了设备故障的问题。由于实验设备的老化，导致了一些实验结果的不准确。这提醒我在今后的教学中需要提前做好实验设备的检查和维护工作，以确保实验的顺利进行。 总的来说，这次教学让我收获颇丰。通过反思和总结，我认识到了自己在教学中存在的问题和不足之处。在未来的教学中，我将更加注重教学方法的改进和实验设备的维护，以提高教学质量和学生的学习效果。同时，我也会加强与学生的沟通和交流，了解他们的学习情况和需求，从而更好地指导他们学习光的干涉这一重要的物理概念。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $