4.3 光的干涉 教学设计- 2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

年级

高二年级

学科

物理

教师

课题

3. 光的干涉（人教版高中物理选择性必修 第一册 第四章）

教

学

目

标

物理观念

知道光的干涉现象和相干光条件；理解双缝干涉实验中亮纹、暗纹的形成原因，能写出路程差与波长的关系；知道条纹间距公式及其决定因素；了解薄膜干涉现象及增透膜、检查平面平整度等应用。

科学思维

通过"路程差—振动加强或减弱—条纹明暗"的推理过程，体会把波的干涉规律迁移到光波的方法，培养科学推理与模型建构能力。

科学探究

经历"观察肥皂膜彩色条纹—提出猜想—双缝干涉演示实验验证—归纳规律"的探究过程，提升观察、分析和基于证据得出结论的能力。

科学态度与责任

了解托马斯·杨的实验对光的波动理论的重大意义，体会实证精神；通过增透膜在照相机镜头、眼镜片上的应用，感受物理与生活、技术的紧密联系。

教学重难点

1．相干光条件与双缝干涉实验中明暗条纹的产生原因（重点）。

2．条纹间距公式的理解与应用（重点）。

3．薄膜干涉的成因分析（难点）。

教学过程

教师活动

学生活动

导入新课

教师：课前很多同学吹过肥皂泡吧？阳光下的肥皂泡表面，为什么会泛起流动的彩色花纹？雨后马路的油膜上，为什么也会出现一圈圈的彩色？光沿直线传播，两束光相遇后，为什么会出现这样稳定而美丽的图案？

教师：演示实验——用细铁丝圈蘸取肥皂液竖直放置，让灯光照射膜面，请大家观察膜上出现的条纹。

膜上出现了随厚度变化的水平彩色条纹。光也能像机械波那样发生干涉吗？带着这个问题，我们进入今天的学习。

观察肥皂膜上的彩色条纹，回忆第三章水波的干涉现象，思考"光能否发生干涉"，带着问题进入新课。

新课讲授

一、相干光与光的干涉

教师：第三章中我们学习了波的干涉。两列机械波发生干涉需要满足什么条件？

引导学生回答：频率相同、相位差恒定、振动方向相同。

教师：光是一种电磁波，应该也能发生干涉。可是，教室里两盏灯同时照亮一处时，我们为什么看不到明暗相间的干涉条纹？

讲解：一般两个独立光源发出的光，频率很难完全相同，相位差也在不断随机变化，叠加后无法形成稳定的干涉图样。要观察到光的干涉，必须先获得相干光——频率相同、相位差恒定的两列光波。

教师：1801年，英国物理学家托马斯·杨用巧妙的办法解决了这一难题：让同一束光先通过单缝，再通过双缝，把一列光"一分为二"，得到相干光。这就是著名的杨氏双缝干涉实验。

回顾机械波的干涉条件；思考"两盏灯照不出干涉条纹"的原因，理解获得相干光的必要性；了解物理学史，体会杨氏实验的巧妙之处。

二、双缝干涉实验与干涉条纹的规律

教师：演示实验（或播放实验视频）：让激光通过双缝照射到屏上。大家观察到了什么？

屏上出现了明暗相间的条纹。

教师：如何解释这一现象？如图1所示是杨氏双缝干涉实验的示意图。单缝相当于一个"点光源"，它发出的光同时到达双缝，因此两缝发出的光总是频率相同、相位差恒定的相干光。

观察双缝干涉条纹；跟随教师完成"路程差—振动加强或减弱—条纹明暗"的推理，写出亮纹、暗纹的路程差条件；对比红光与

图1 杨氏双缝干涉实验示意图

教师：如图2所示，设屏上任意一点到双缝的距离分别为和，则两列光到达该点的路程差为，路程差决定了该点的亮暗：

当路程差等于波长的整数倍时，两列波到达该点时振动步调一致，振动加强，出现亮纹；当路程差等于半个波长的奇数倍时，两列波振动步调相反，振动减弱，出现暗纹。

亮纹条件：

暗纹条件：

屏中央的点到两条缝的路程差为零，满足亮纹条件，因此中央是亮纹。

教师：用红光做实验时，屏上呈现的条纹如图3所示，相邻亮纹（或暗纹）中心之间的距离相等。

图2 双缝干涉中路程差的分析

图3 红光双缝干涉条纹

教师：理论分析和实验都表明，相邻两条亮纹（或暗纹）中心的距离，即条纹间距为

式中为双缝到屏的距离，为两条缝之间的距离，为光的波长。同一色光的条纹是等间距的。

教师：若换用波长更短的蓝光做实验，条纹将如何变化？如图4所示，蓝

蓝光的条纹，归纳条纹间距的决定因素；独立完成例题并核对解法。