高二物理教案2023年薄膜干涉

光的干預(yù)、薄膜干預(yù)教學(xué)目的學(xué)問目標(biāo)：生疏光的干預(yù)現(xiàn)象及產(chǎn)生光干預(yù)的條件．理解光的干預(yù)條紋形成緣由，生疏干預(yù)條紋的特征．(3)了解雙縫干預(yù)條紋的特點．(4)知道薄膜干預(yù)是如何獲得相干光源的，了解薄膜干預(yù)產(chǎn)生的緣由，知道薄膜干預(yù)在技術(shù)上的應(yīng)用．力量目標(biāo)：通過觀看、試驗，培育學(xué)生對物理現(xiàn)象的觀看、表達、分析及概括力量．情感目標(biāo)：通過介紹光的波動性的覺察過程，滲透科學(xué)家生疏事物的科學(xué)態(tài)度和辯證唯物主義觀點．教具透亮發(fā)波水槽，投影儀，光的干預(yù)演示儀，激光干預(yù)演示儀，燈泡，多媒體，電腦動畫課件，酒精燈，肥皂溶液，鐵絲圈，食鹽，火柴，空氣尖劈，牛頓圈，照相機鏡頭．教學(xué)過程引入課【演示】通過投影儀演示水波的干預(yù)現(xiàn)象，提問：這是什么現(xiàn)象？是否任何兩列波在傳播空間相遇都會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象？引導(dǎo)學(xué)生在復(fù)習(xí)舊學(xué)問的根底上解釋波的干預(yù)現(xiàn)象是兩列波在傳播中相遇疊加而形成列波，干預(yù)圖樣中的“明提問：光有波動性嗎？能否產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象？怎樣得到光的干預(yù)圖樣？【板書】第一節(jié)光的干預(yù)進展課必需具備什么前提條件呢？由前面復(fù)習(xí)可知，必需要有相干光源及頻率一樣、振動狀況一樣的兩列光波．如何得到相干光波呢？可由學(xué)生先爭論．【演示】將兩個通有同頻率溝通電的單絲燈泡作為兩個光源，放在光屏前面，如圖21－1所示，移動屏與燈泡之間的距離．現(xiàn)象：屏幕上看不到明暗相間的現(xiàn)象．【演示】把兩支同樣的蠟燭點燃作為兩個一樣光源也看不到光的干預(yù)現(xiàn)象提問：為什么不能看到干預(yù)圖樣？是光沒有波動性還是沒有滿足相干光源的條件？19世紀(jì)英國物理學(xué)家托馬斯·楊改進試驗設(shè)計，在歷史上第一次得到了相干光源．【板書】一、雙縫干預(yù)介紹試驗裝置——楊氏雙縫干預(yù)儀．說明雙縫距離很近，約為0.1mm，強調(diào)雙縫S1、S2與單縫S的距離相等，所以兩單縫S1、S2處光的振動不僅頻率一樣，而且總是同相的．如圖21－2．間距都增大．通過觀看，讓學(xué)生總結(jié)干預(yù)圖樣的特點．【板書】1．雙縫干預(yù)現(xiàn)象：明暗相間的條紋；相鄰的亮條紋等距，相鄰的暗條紋——中心亮紋．提問：為什么會消滅這種現(xiàn)象？怎樣用波動理論解釋干預(yù)條紋的形成？【板書】2．波動理論解釋【電腦演示】兩列頻率一樣、振動方向一樣或相反的波在始終線上疊加的情形，如圖21－3．引導(dǎo)學(xué)生分析：兩列機械波傳播經(jīng)同一位置時此點的運動仍在它的平衡位置四周做往復(fù)振動，位移隨時間而轉(zhuǎn)變．兩列波傳播經(jīng)同一位置時，假設(shè)兩列波同相，此點的振動振幅變大，說明此點的振動加強了；假設(shè)反相，此點的振幅變小，說明此點的振動減弱了．【電腦演示】一列波由近及遠傳播時波峰、波谷在移動的示意圖，如圖21－4．【電腦演示】兩列頻率一樣、同相波由近及遠傳播時波峰、波谷示意圖，如圖21－5．【掛圖展現(xiàn)】雙縫干預(yù)示意圖樣，如圖21－6．引導(dǎo)學(xué)生分析：示意圖是兩列波在某一時刻峰谷位置分布圖．在兩列波峰峰、谷谷相遇點均是加強點；而峰谷相遇點均是減弱點．S1、S2連線中垂線上的點：振動在峰——平衡位置——谷——平衡位置——峰之間往復(fù)振動，是加強點．均是峰峰相遇或谷谷相遇，S1、S2中垂線兩側(cè)相距λ/4的兩個對稱位置的點，即兩波峰谷相遇點，是減弱點，所在連線是減弱區(qū)．在S1、S2中垂線兩側(cè)更遠相距λ/2的兩個對稱位置的點又是加強區(qū)……的．反映在屏幕上：同相光疊加，光能量較強——亮；反相光疊加，光能量較弱——暗．得到亮暗間隔的干預(yù)條紋．【板書】假設(shè)同相疊加，振幅增大，振動加強，光能增加，消滅亮條紋；反之，消滅暗條紋．引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)屏幕上消滅亮、暗條紋的條件．以圖21－6說明．a(chǎn)0上各點，S1、S2發(fā)出的光波到達此線上某點的路程差δ＝0．a(chǎn)2(a2′)上各點，S1、S2發(fā)出的光波到達此線上某點的路程差δ＝λ．a(chǎn)4(a4′)上各點，S1、S2發(fā)出的光波到達此線上某點的路程差δ＝2λ．……a1(a1′)上各點，S1、S2發(fā)出的光波到達此線上某點的路程差δ＝λ/2．a(chǎn)3(a3′)上各點，S1、S2發(fā)出的光波到達此線上某點的路程差δ＝3λ/2．【板書】3．雙縫干預(yù)規(guī)律2可以看出，用紅光做影響？引導(dǎo)學(xué)生答復(fù)：受光波波長λ，屏到雙縫間距L，雙縫間距離d的影響．(21－7)定量推導(dǎo)：δ＝r2－r1∵L＞＞d，L＞＞x，∴r2＋r1＝2L∴r2－r1＝dx/L，即δ＝dx/L．當(dāng)δ＝k λ＝dx/L，k＝0，±1，±2，…，則x＝kLλ/d，消滅亮條紋．當(dāng)δ＝(2k＋1)λ/2＝dx/L，k＝0，±1，±2，…，則x＝(2k＋1)Lλ/(2d)，消滅暗條紋．所以，相鄰兩條暗紋(或明紋)間的距離Δx＝Lλ/d．【板書】(2)x＝Lkλ/d亮條紋位置(k＝0，1，2，…)x＝(2k＋1)Lλ/(2d)暗條紋位置(k＝0，1，2，…)相鄰的條紋間距Δx＝Lλ/d．思考題：能否測定一種單色光的波長？如何測定？可測λ．讓學(xué)生猜測假設(shè)用復(fù)色光源做雙縫干預(yù)試驗，干預(yù)圖樣將如何？【演示】白光雙縫干預(yù)試驗．【板書】4．白光雙縫干預(yù)消滅彩色條紋．色條紋．的緣由是由于不同位置光程差不同，兩列波疊加后結(jié)果不同．思考：是否有獲得相干光源的其他途徑？【板書】二、薄膜干預(yù)【演示】肥皂液薄膜干預(yù)試驗．介紹做法：強調(diào)肥皂液薄膜必需豎直立放，并把液膜當(dāng)成鏡面從前面看火焰反射后的虛像．學(xué)生兩人一組做試驗，留意觀看火焰反射虛像上近似水平的明暗相間的條紋．提問：為什么會消滅這種現(xiàn)象？學(xué)生爭論后分析：火焰的反射像由薄膜前后兩外表的反射光波疊加而成，這兩列光波頻率一樣．從前后兩外表上反射的光波存在光程差，其大小與薄膜厚度有關(guān)，厚度不同處光程差不同．由于重力作用，使肥皂薄膜形成上薄下厚楔形．上下位置不同，厚度不同．在薄膜某一厚度處，兩列波反射回來恰是波峰和波峰、波谷和波谷疊加，使光波加強消滅亮紋；而在另一厚度處，兩列波的波峰和波谷疊加，使光波減弱消滅暗條紋．【演示】白光照耀下消滅彩色條紋．【板書】1．從薄膜兩外表反射的光波是相干光波，相干光波疊加形成干預(yù)條紋．由于的條紋；在白光照耀下，呈現(xiàn)彩色條紋．薄膜干預(yù)在技術(shù)上的應(yīng)用．(1)用干預(yù)法檢查平面．條紋．直線上，該處產(chǎn)生的干預(yù)條紋就會發(fā)生彎曲．如圖21－8(a，b，c)．組織學(xué)生爭論：如何推斷被檢平面的凹凸?fàn)顩r？依據(jù)同一條亮(暗)紋上各處空氣層厚度不同，可知被檢平面發(fā)生彎曲處的空氣層厚度和同一條紋上未發(fā)生彎曲的地方空氣層厚度一樣曲線本該比同一條紋上其他位置厚一些還是薄一些紋凸起還是凹陷．分析圖21－8c中所示干預(yù)圖樣，推想圖中被檢平面在條紋彎曲處的凹凸?fàn)顩r．a(chǎn)c所示條紋向左彎曲，則彎曲處空氣定存在凹陷．[學(xué)生活動]讓學(xué)生觀看空氣尖劈和牛頓環(huán)中的干預(yù)圖樣，依據(jù)牛頓環(huán)中看到的不等距的明暗相間的圓環(huán)，推想牛頓環(huán)的構(gòu)造．如圖21－9．【板書】(2)增透膜．使用增透膜的緣由．21－10．因此，必需削減反射光，增加透射光．原理：利用薄膜干預(yù)，在透鏡外表涂一層薄膜(常用氟化鎂)，當(dāng)薄膜厚度等于入射光在薄膜中波長的1/4時，在薄膜的兩個上外表反射的光，光程差恰等于半個波長，相互抵消，大大削減了光的反射損失，增加透射光的強度．這層薄膜叫增透膜．提問：增透膜能否將全部反射光都抵消？透膜不行能將全部波長的反射光都抵消．提問：那么，怎樣來確定增透膜的厚度？(照相底片最敏感的光)在垂直入射時減弱紅色光和紫色光，因此照相機鏡頭看起來呈淡紫色．【展現(xiàn)】照相機鏡頭．引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)獲得相干光源的方法——“一分為二”法(分光法)．【板書】三、獲得相干光源的方法——“一分為二”法1．干預(yù)條紋中的“暗”紋是不是能量損耗了2．增透膜增參加射光的能量了嗎？根本沒有光能量傳到該處．穩(wěn)固練習(xí)干預(yù)試驗中，用白光做光源，在屏上觀看到彩色干預(yù)條紋．假設(shè)在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片，另一縫前放一綠色濾光片，這時[ ]在屏上消滅紅色干預(yù)條紋在屏上消滅綠色干預(yù)條紋在屏上消滅紅綠相間的干預(yù)條紋無干預(yù)條紋用某種單色光做雙縫干預(yù)試驗，測定光的頻率．兩縫之間的距離為0.12mm，縫到屏的距離是1.95m，測出屏上第四條暗線到中心亮線的距離是3.8cm．計算該色光的頻率．參考答案1．D2．4.47×1014Hz作業(yè)復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容．把課本練習(xí)一第(1)、(2)、(3)題做在作業(yè)本上．參考題一束白光在真空中通過雙縫后在屏上觀看到的干預(yù)條紋，除中心白色亮紋外，兩側(cè)還有彩色條紋，其緣由是[ ]各色光的波長不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干預(yù)條紋的間距不同各色光的速度不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干預(yù)條紋的間距不同各色光的強度不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干預(yù)條紋的間距不同上述說法都不正確關(guān)于光的干預(yù)現(xiàn)象，以下說法正確的選項是[ ]在雙縫干預(yù)試驗中，亮條紋的寬度是不等的在雙縫干預(yù)試驗中，把入射光由紅色光換成紫色光，相鄰亮條紋間距變寬只有相干光源發(fā)出的光才能在疊加時產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象頻率不一樣的兩列光也能發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象某單色光由水射向空氣時，以下說法正確的選項是[ ]頻率不變，波長變短，波速變小頻率不變，波長變長，波速變大頻率變大，波長變長，波速變大頻率變小，波長不變，波速變小在空氣中做光的雙縫干預(yù)試驗，雙縫到光屏上p0.6μm，假設(shè)分別用v1＝5×1014Hzv2＝7.5×1014Hzp點消滅亮、暗紋的狀況是以下所說的哪個？[ ]用頻率為v1v2的單色光分別照耀雙縫時，均消滅亮條紋用頻率為v1v2的單色光分別照耀雙縫時，均消滅暗條紋用頻率為v1的單色光照耀雙縫時消滅亮條紋，用頻率為v2的單色光照耀雙縫時消滅暗條紋用頻率為v1的單色光照耀雙縫時消滅暗條紋，用頻率為v2的單色光照耀雙縫時消滅亮條紋鈉蒸氣所發(fā)出的黃光，頻率是5.1×1014Hz，它以