13.3-光的干涉教案.doc

-光的干涉教案
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师：好！刚才这位同学说到了关键，那么就请你来分析一下b点与S1、S2两点的路程差。
生：由图可以看出OO′是S1、S2连线的中垂线，所以b到S1、S2的路程差为零。
师：那么b点应为振动——（学生一起回答）：加强点。
（教师总结机械波干涉的规律，突出强调两列波的振动情况总是完全相同。）
师：光的波动理论认为，光具有波动性。那么如果两列振动情况总是相同的光叠加，也应该出现振动加强和振动减弱的区域，并且出现振动加强和振动减弱的区域互相间隔的现象。那么这种干涉是一个什么图样呢？大家猜猜。
生：应是明暗相间的图样。
师：猜想合理。那么有同学看到过这一现象吗？
（学生一片沉默，表示没有人看到过）
师：看来大家没有见过。是什么原因呢？
［生1］可能是日常生活中找不到两个振动情况总相同的光源。
［生2］可能是我们看见了但不知道是光的干涉现象。
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师：两位同学分析得非常好，也许是没有干涉的条件，也许是相逢未必曾相识。大家看他们俩谁分析得对呢？
生：我觉得生1说的不成立，这样的光源很多，像我们教室里的日光灯，我觉得它们完全相同。
师：好。我们可以现场来试试。
（先打开一盏日光灯，再打开另一盏对称位置的日光灯）
师：请大家认真找一找，墙上、地上、天花板上，有没有出现明暗相间的干涉现象？
（大家积极寻找，没有发现，思维活跃，议论纷纷）
师：看来两个看似相同的日光灯或白炽灯光源并不是“振动情况总相同的光源”。
［投影图］
师：1801年，英国物理学家托马斯·杨想出了一个巧妙的办法，把一个点光源分成两束，从而找到了“两个振动情况总是相同的光源”，成功地观察到了干涉条纹，为光的波动说提供了有力的证据，推动了人们对光的本性的认识。下面我们就来重做这一著名的双缝干涉实验。
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（二）进行新课
1．杨氏干涉实验
［动手实验，观察描述］
介绍杨氏实验装置（如图）
师：用氦氖激光器演示双缝干涉实验。
用激光器发出的红色光（平行光）垂直照射双缝，将干涉图样投影到教室的墙上，引导学生注意观察现象。
现象：可以看到，墙壁上出现明暗相间的干涉条纹。
师：（介绍）狭缝S1和S2相距很近，双缝的作用是将同一束光波分成两束“振动情况总是相同的光束”。这样就得到了频率相同的两列光波，它们在屏上叠加，就会出现明暗相间的条纹”。
结论：杨氏实验证明，光的确是一种波。
2．亮（暗）条纹的位置
［比较推理，探究分析］
师：通过实验，我们现在知道，光具有波动性。现在我们是不是可以根据机械波的干涉理论来认真探究一下实验中的明暗条纹是如何形成的呢？
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［投影图］
图中，P0点距S1、S2距离相等，路程差Δ=S1 P0-S2 P0=0应出现亮纹，（中央明纹）
［演示动画］图20—3中S1、S2发出的正弦波形在P点相遇叠加，P点振动加强（如图）
鉴于上述动画的表述角度和效果，教师在此基础上再播放动画，如下图所示振动情况示意图，，P0点的振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A总为A1、A2之和，即P点总是振动加强点，应出现亮纹。
师：那么其他点情况如何呢？
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［投影图］
P1点应出现什么样的条纹？
生：亮纹。
师：为什么？
生：因为路程差为λ，是半波长的2倍。
师：我们可以从图上动画看一下，［演示下图］
在这里大家看到，屏上P1点的上方还可以找到Δ2=|S1P2-S2P2|=2λ的P2点，Δ3=|S1P3-S2P3|=3λ的P3点，Δn=|S1Pn-S2Pn|=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？
生：在P点下方，与P1、P2等关于P0对称的点也应是明条纹。
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师：好。我们可以总结为：Δ=2n·，n=0、1、2…时，出现明纹。
［投影下图］那么S1、S2发出的光在Q1点叠加又该如何呢？
［演示动画］我们先来看一下，动画显示，在Q1点振动减弱。
师：在