4.3光的干涉（導(dǎo)學(xué)案）（學(xué)生版）

第3節(jié)光的干涉導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解相干光源，知道光的干涉條件，知道楊氏干涉實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理。2.通過光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，認(rèn)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(gè)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?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】1.教學(xué)重點(diǎn)：光的干涉的概念及表達(dá)式、光的干涉的條件、光的干涉的應(yīng)用；2.教學(xué)難點(diǎn)：光的干涉的條件、光的干涉的應(yīng)用?！局R回顧】波的干涉(1)定義頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同的兩列波疊加時(shí)，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(gè)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?！咀灾黝A(yù)習(xí)】光的雙縫干涉1．楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證明光是一種____________。2．雙縫干涉(1)實(shí)驗(yàn)裝置(說明：屏在擋板右側(cè)，沒有畫出)(2)實(shí)驗(yàn)過程：讓一束平行的____________光投射到一個(gè)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(gè)波源，它們的頻率、相位和振動(dòng)方向總是____________的，兩個(gè)光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加發(fā)生____________。(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在屏上得到____________的條紋。(4)產(chǎn)生明暗條紋的條件①當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于波長λ的____________倍時(shí)，兩列光波在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，出現(xiàn)____________。②當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長eq\f(λ,2)的____________倍時(shí)，兩列光波在這點(diǎn)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(gè)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(gè)面的反射光的____________不同。(1)某些地方，兩列波疊加后互相加強(qiáng)，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(cuò)，看上去會(huì)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(shí),在某些區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng),而在某些區(qū)域振動(dòng)減弱;且振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域與振動(dòng)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(dòng)獨(dú)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(jì)光的雙縫干涉演示實(shí)驗(yàn)：觀察光的干涉現(xiàn)象播放視頻，讓學(xué)生觀看。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析：一束單色光投射到一個(gè)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(gè)波源，它們的頻率、相位和振動(dòng)方向總是相同的，這兩個(gè)光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加。振動(dòng)加強(qiáng)的地方出現(xiàn)亮條紋，振動(dòng)減弱的地方出現(xiàn)暗條紋。什么時(shí)候出現(xiàn)亮條紋，什么時(shí)候又出現(xiàn)暗條紋呢？實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)為P。對屏上與P距離為x的一點(diǎn)P1，兩縫與P1的距離P1S1＝r1，P1S2＝r2。相鄰兩個(gè)明(或暗)條紋之間的距離為與波長有什么關(guān)系？相鄰兩個(gè)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(diǎn)：白光的干涉圖會(huì)是什么樣的？任務(wù)三、薄膜干涉觀察與思考觀察實(shí)驗(yàn)：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(dāng)作一個(gè)平面鏡，用它觀察燈焰的像。這個(gè)像與直接看到的燈焰有什么不同？請解析看到的現(xiàn)象?，F(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(shí)驗(yàn)，下列說法中錯(cuò)誤的是()A．單色光通過小孔后射向兩個(gè)靠得很近的狹縫可作為振動(dòng)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(gè)波源發(fā)出的光波在波峰與波峰疊加的地方，光相互加強(qiáng)，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(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象B．只有厚度不均勻的楔形薄膜，才會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象C．厚度均勻的薄膜會(huì)形成干涉條紋D．觀察肥皂液膜的干涉現(xiàn)象時(shí)，觀察者應(yīng)和光源在液膜的同一側(cè)3．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(shí)()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(shí)驗(yàn)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