高中物理人教版 (2019)選擇性必修第一冊3 光的干涉精品導(dǎo)學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

【學(xué)習(xí)目標】
1.了解相干光源，知道光的干涉條件，知道楊氏干涉實驗的設(shè)計原理。
2.通過光的雙縫干涉實驗，認識雙縫干涉圖樣的特征。
3.知道光的路程差的概念，知道產(chǎn)生明暗條紋的條件和相鄰兩個亮(暗)條紋中心間距與波長的關(guān)系。
4.知道薄膜干涉的原理并能解釋一些現(xiàn)象。
【學(xué)習(xí)重難點】
1.教學(xué)重點：光的干涉的概念及表達式、光的干涉的條件、光的干涉的應(yīng)用；
2.教學(xué)難點：光的干涉的條件、光的干涉的應(yīng)用。
【知識回顧】
波的干涉
(1)定義
頻率相同、相位差恒定、振動方向相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的____________，某些區(qū)域的振____________的現(xiàn)象。
(2)穩(wěn)定干涉條件
①兩列波的頻率必須____________。
②兩個波源的相位差必須____________。
(3)一切波都能夠發(fā)生干涉，干涉是波特有的現(xiàn)象。
【自主預(yù)習(xí)】
光的雙縫干涉
1．楊氏雙縫干涉實驗
1801年，英國物理學(xué)家托馬斯·楊成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象，即____________實驗，實驗證明光是一種____________。
2．雙縫干涉
(1)實驗裝置
(說明：屏在擋板右側(cè)，沒有畫出)
(2)實驗過程：讓一束平行的____________光投射到一個有兩條狹縫S1和S2的擋板上，兩狹縫相距很近，兩狹縫就成了兩個波源，它們的頻率、相位和振動方向總是____________的，兩個光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加發(fā)生____________。
(3)實驗現(xiàn)象：在屏上得到____________的條紋。
(4)產(chǎn)生明暗條紋的條件
①當兩個光源與屏上某點的距離之差等于波長λ的____________倍時，兩列光波在這點相互加強，出現(xiàn)____________。
②當兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長eq \f(λ,2)的____________倍時，兩列光波在這點相互減弱，出現(xiàn)____________。
3．相鄰兩條亮條紋或暗條紋的中心間距
Δx＝____________。
薄膜干涉
1．定義：薄膜前后兩個面的反射光相互疊加，發(fā)生的干涉。
2．形成原因
不同位置的液膜，____________不同，來自前后兩個面的反射光的____________不同。
(1)某些地方，兩列波疊加后互相加強，出現(xiàn)____________條紋；
(2)在另一些位置，兩列波疊加后相互削弱，出現(xiàn)____________條紋。
3．彩色條紋形成原因
由于不同顏色的光的____________不同，薄膜上不同顏色光的條紋的____________也不同，相互交錯，看上去會有彩色條紋。
4．應(yīng)用
(1)在光學(xué)元件的表面鍍一層特定厚度的薄膜，增加光的____________或反射。
(2)檢測鏡面或其他精密的光學(xué)平面的____________。
【課堂探究】
【新課導(dǎo)入】
肥皂膜看起來常常是彩色的，雨后公路積水上面漂浮的油膜，也經(jīng)常顯現(xiàn)出彩色條紋。
這些彩色條紋或圖樣是怎樣形成的？
兩列頻率相同的水波(相干波)相遇時,在某些區(qū)域振動加強,而在某些區(qū)域振動減弱;且振動加強的區(qū)域與振動減弱的區(qū)域相互間隔。這種現(xiàn)象叫波的干涉。
干涉現(xiàn)象是波動獨有的特征，光是一種電磁波，那么光也應(yīng)該能發(fā)生干涉現(xiàn)象。怎樣才能觀察光的干涉現(xiàn)象呢？
【新課教學(xué)】
任務(wù)一、光的雙縫干涉
（一）問題與思考
光要發(fā)生干涉現(xiàn)象需要滿足什么條件？
有沒有什么方法可以獲得相干光—頻率相同的光呢？
托馬斯·楊的設(shè)計
光的雙縫干涉
演示實驗：觀察光的干涉現(xiàn)象播放視頻，讓學(xué)生觀看。
實驗現(xiàn)象分析：一束單色光投射到一個有兩條狹縫S1和S2的擋板上，狹縫S1和S2相距很近。狹縫就成了兩個波源，它們的頻率、相位和振動方向總是相同的，這兩個光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加。振動加強的地方出現(xiàn)亮條紋，振動減弱的地方出現(xiàn)暗條紋。
什么時候出現(xiàn)亮條紋，什么時候又出現(xiàn)暗條紋呢？
實驗現(xiàn)象解讀——亮紋
由此可以得出出現(xiàn)亮條紋的規(guī)律是什么？
實驗現(xiàn)象解讀——暗紋

由此可以得出出現(xiàn)暗條紋的規(guī)律是什么？
任務(wù)二、干涉條紋和光的波長之間的關(guān)系
（一）亮（暗）紋間距的公式推導(dǎo)
如圖所示，雙縫間距為d，雙縫到屏的距離為l。雙縫S1、S2的連線的中垂線與屏的交點為P 。對屏上與P距離為x的一點 P1，兩縫與P1的距離P1 S1＝r1， P1 S2＝r2。相鄰兩個明(或暗)條紋之間的距離為與波長有什么關(guān)系？
相鄰兩個明(或暗)條紋之間的距離為
干涉條紋和光的波長之間的關(guān)系
雙縫干涉亮（暗）紋間距的公式，
1.相鄰明（暗）紋間的距離大小的影響因素：
2、不同單色光干涉條紋寬度：
不同單色光干涉條紋寬度大小規(guī)律是怎樣的？
3.白光的干涉圖樣特點：
白光的干涉圖會是什么樣的？
任務(wù)三、薄膜干涉
觀察與思考
觀察實驗：在酒精燈的燈芯上撒一些食鹽，燈焰就能發(fā)出明亮的黃光。把鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜。把這層液膜當作一個平面鏡，用它觀察燈焰的像。這個像與直接看到的燈焰有什么不同？請解析看到的現(xiàn)象。
現(xiàn)象：
該條紋是怎樣形成的？
（二）薄膜干涉
薄膜干涉成因
（三）薄膜干涉的應(yīng)用
1.檢查表面的平整程度
2.增透膜
3.牛頓環(huán)
【自我測評】
1．關(guān)于楊氏雙縫干涉實驗，下列說法中錯誤的是( )
A．單色光通過小孔后射向兩個靠得很近的狹縫可作為振動情況總是相同的波源
B．兩波源發(fā)出的光波在波谷與波谷疊加的地方，光相互抵消或者削弱，屏上出現(xiàn)暗條紋
C．兩個波源發(fā)出的光波在波峰與波峰疊加的地方，光相互加強，屏上出現(xiàn)亮條紋
D．兩波源發(fā)出的光波在波峰與波谷疊加的地方，光相互抵消或削弱，屏上出現(xiàn)暗條紋
2．關(guān)于薄膜干涉，下列說法中正確的是( )
A．只有厚度均勻的薄膜才會發(fā)生干涉現(xiàn)象
B．只有厚度不均勻的楔形薄膜，才會發(fā)生干涉現(xiàn)象
C．厚度均勻的薄膜會形成干涉條紋
D．觀察肥皂液膜的干涉現(xiàn)象時，觀察者應(yīng)和光源在液膜的同一側(cè)
3．在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏上觀察到彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，這時( )
A．只有紅色和綠色的干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失
B．紅色和綠色的干涉條紋消失，其他顏色的干涉條紋仍然存在
C．任何顏色的干涉條紋都不存在，但屏上仍有亮光
D．屏上無任何亮光
4．某同學(xué)希望在暗室中用如圖實驗裝置觀察光現(xiàn)象：平面鏡水平放置，單色線光源S垂直于紙面放置，S發(fā)出的光有一部分直接入射到豎直放置的光屏上，一部分通過平面鏡反射后再到光屏上，則( )
A．光現(xiàn)象為干涉現(xiàn)象，光屏上的條紋與鏡面垂直
B．光現(xiàn)象為衍射現(xiàn)象，光屏上的條紋與鏡面平行
C．將光源沿豎直方向靠近平面鏡，相鄰條紋間距減小
D．將光屏沿水平方向遠離平面鏡，相鄰條紋間距增大
【學(xué)后反思】本節(jié)課學(xué)習(xí)中，你有哪些收獲，還有哪些問題？

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