1、 1 光的干涉 新课程培训 一、 教学目标 （一） 知识 与技能 ： 1、认识光的干涉现象及产生光干涉的条件； 2、理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征。 （二）过程与方法 ： 1、 通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力。 2、利用所学知识解决一些实际问题。 （ 三 ） 德育目标： 1、通 过“ 扬氏双缝干涉”实验的学习，渗透科学家认识事物科学的物理思维方法。 2、 渗透物理学研究方法的教育 ，培养一切从实际出发的唯物主义思想。 二、 教学重点 波的干 涉条件，相干光源 三、 教学难点 如何用波动说来说明明暗相间的干涉条纹，怎么会出现时间上是稳定的，空间上存在着加强区
2、和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱 ”。 四、 教学方法 实验法、讲授法 、练习法 五、 教学用具 双缝干涉仪，多媒体电脑及投影装置，多媒体课件 六、 课时安排 1 课时 七、 教学过程 （一） 复习 引入新课： 复习 机械波的干涉现象 并 演示“水波干涉现象”，向学生提出问题 。 (1)这是什么现象？ (2)是否任何两列波在传播空间相遇都会产生这样的现象？ 让学生回答，让学生描述稳定干涉现象的特征，指出干 涉现象是两列波在空间相遇叠加的一种情景； 一切波都能发生干涉现象，干涉现象是波特有的现象 。 要得到稳定干涉现象需是相干波源 。 （二） 新课教学： 1、 扬氏干涉实验 。 (
3、1)提出问题：光是否具有波动性？如果有则会有光的干涉现象，观察光的干涉现象可以用屏幕，在屏幕上会得到什么现象呢？ 演示平行激光束作为两个光源，移动屏与它们之间的距离，屏幕上看不到明暗相间的现象 。 实验结果表明：两个独立热光源的光波相遇得不到干涉现象 。 说明光的复杂性 。 认识事物不是一帆风顺的 。 实验的不成功是光无波动性？还是实验设计有错误，没有满足相干条 件？ (2)扬氏实验 。 2 介绍英国物理学家托马斯扬 。 如何认识光，如何获得相干光源 展示扬氏实验课件 鼓励学生在认识事物或遇到问题时，学习扬氏的科学态度，巧妙的思维方法 。 介绍实验装置 双缝干涉仪 。 说明双缝很近 0.1mm
4、，强调双缝 S1、 S2与单缝 S 的距离相等，所以两单缝 S1、 S2处光的振动不仅频率相同，而且总是同相 。 演示： 用激光源做双缝干涉实验，并使双缝与屏幕的距离加大，这样在屏幕上得到条纹间距离大，更为清晰的明暗相同的图样 。 展示双缝干涉图样，让学生注意观察图样，回答图样的特点： (1)明暗相间 。 (2)亮纹间等距，暗纹间等距 。 (3)两缝 S1、 S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹 中央亮纹 。 提出问题：为什么会出现这样的图样？怎样用波动理论进行解释 。 运用波动理论进行分析 。 (1)演示两列频率相同、振动方向相同两列波在一直线上叠加的情景 。 用做好的幻灯片用投影幻灯进行演示；
5、或用编制好的软件在电脑上进行演示 。 注意分析两列波传播经同一位置时此点的振动情况 。 仍在某一平衡位置附近往复振动，位移随时间而改变 。 两列波同相振幅变大，说明此点振动加强了；两列波反相振幅减小，说明此点振动减弱了 。 强调 波形图是各个质点在同一时刻位移的包络线，演示波在传播时，波峰波谷的移动情况 。 3 (2)演示一列波由近及远波峰、波谷示意图，演示两列频率相同，同相波由近及远波峰、波谷的示意图 。 操作： 波峰、波谷行进位置 。 幻灯片数量准备多一些，波峰、波谷向前推进速度要慢，若用电脑波行进的速度要慢且可暂停 。 最后形成书上双缝干涉示意图样，展示彩色挂图 。 引导学生 分析： 说
6、明示意图是两列波某一时刻峰谷位置分布图 。 说明两列波同频率、初相相同，在两列波峰峰、谷谷相遇位置均是加强点；而峰谷相遇位置均是消弱点 。 4 先分析 S1 S2连线中垂线上的点：首先让学生注意中垂线上的某一点，演示让波行进起来结果峰谷依次通过此点 说明此点振动在峰平衡位置谷平衡位置峰之间往复振动是加强点 。 然后再让学生看两列波的相遇峰、谷依次通过该直线上的所有点 说明此直线上的点均是加强点 。 再分析 S1 S2中垂线两侧对称位置上的点，即两列波峰谷相遇点，首先注意某一点，演示让波行进起来总是峰谷同时通过此点 说明两 列波通过此点总是振动方向相反，是被消弱的；然后再看两列波峰谷交叉点的移动
7、情况 为消弱区域 。 其次再分析远离中垂线上的点又是加强区域 小结：通过以上分析振动加强与消弱点的分布是相互间隔的而且是稳定的 。 结合干涉挂图反映在屏幕上：同相加强光能量较强 亮；反相减弱光能量较弱 暗 。 得到亮暗间隔的干涉图样 。 (3)屏幕上出现亮纹、暗纹的条件 。 在示意图中， S1和 S2为一对相干光源，两组半径相同的同心圆表示 S1和 S2两相干光源向外传播的两列波 。 实线表示波峰，虚线表示波谷 。 实线 a0、 a2、 a 2， a4、 a 4 为加强区域，虚线 a1、 a 1； a3、 a 3为减弱区域 。 实线 a0 上各点， S1、 S2发出光波到达线上某点的光程差 =
8、0。 实线 a2(a 2)上各点， S1、 S2发出光波到达线上某点的光程差 2= 。 实线 a4(a 4)上各点， S1、 S2发出光波到达线上某点的光程差 4=2 。 即在实线 a0、 a2(a 2)、 a4(a 4)上各点光程差各为 0、 2，即为波长的整数倍 。屏上出现亮纹 。 ，即为半波长的奇数倍，屏上出现暗纹 。 总结规律：凡光程差等于波长整数倍的位置，产生亮条纹；凡光程差等于半波奇数倍的位置，产生暗条纹，即产生亮暗条纹条件表达式： 亮纹 光程差 =k (k=0， 1， 2 )。 5 2、 相干光源： 如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫做 相 干光源 。 我们在上一
9、章学过，两列波要产生敢，它们的频率必须相同，而且相位差要保持不变。只有这样，一旦它们在空间某点产生的震动相互加强，才会一直是相互加强的关系，否则不可能出现干涉现象。 这就是因为室内的白炽灯是各种独立的光源。不符合产生干涉的条件。所以房间里的两盏灯发出的光不会发生干涉。 （三） 课堂小结： 1、 凡光程差等于波长整数倍的位置，产生亮条纹；凡光程差等于半波奇数倍的位置，产生暗条纹 ； 2、 如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫做相干光源。 教学说明 ： 若不具有单色光的产生仪器，可先用 加滤色片后单色光进行演示。 （四） 练习 1一束单色平行光，通过双缝在屏上得到干涉条件，则 （ ）
10、 A相邻明条纹或暗条纹的间距不相等 B用红光做实验比用紫光做实验得到的明条纹或暗条纹的间距大 C屏上某点到两缝的距离的差等于半波长的奇数倍 D如改用白光做实验，相邻明条纹之间的距离是不相等的 2竖直放置的铁丝框中的肥皂膜，在太阳光的照射下会形成 （ ） A黑白相间的水平干涉条纹 B黑白相间的竖直干 涉条纹 C彩色水平干涉条纹 D彩色竖直干涉条纹 3关于薄膜干涉现象，下列说法中正确的是 （ ） A在波峰和波峰叠加处，光得到加强，将出现亮条纹，在波谷和波谷叠加处，光将减弱，出现暗条纹 B观察皂液薄膜的干涉现象时，观察者和光源应该位于薄膜的同侧 C当薄膜干涉的条纹是等距的平行明暗条纹时，说明薄膜厚度
11、处处相同 D薄膜干涉中，同一条纹上各点厚度都相同 4涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色说明 （ ） A增透膜明显增强了红光的透射强度 B增速膜明显增强了紫光的透射强度 C增透膜明显减弱了绿光的透射强度 D增透膜加大了绿光的反射损失 5高层建筑物外墙大量使用的是幕墙玻璃，在白天，外面的人看不见室内的物体，而室内6 的人却能看见室外的景物，其原因是 （ ） A在玻璃的外表面涂有增透膜 B在玻璃的外表面涂有高反射膜（即对光的反射率远大于透射率的物质） C在玻璃的外表面涂有大量 吸收光的物质 D在玻璃的外表面涂有木透光的彩色薄膜 6如图 1，用单色光照射透明标准板来检查 b 的上表面的平直情况，观察
12、到的现象，如图 2 所示，以下说法正确的是 （ ） A图 2 的图样是由于光从 a 的上表面和 b 的上表面反射后干涉的结果 B图 2 的图样是由于光从的下表面和 b 的上表面反射后干涉的结果 C图 2 的图样说明 b 的上表面某处向上凸起 D图 2 的图样说明 b 的上表面共处向下凹陷 7光由空气射入玻璃， 下列说法中正确的是 （ ） A光的速度不变，波长变小 B光的频率不变，波长变大 C光的波长改变，频率也改变 D光的速度变小了，所以波长变小 8用绿光做双缝干涉实验，观察到一组干涉条纹，在以下条件下，条纹如何变化： （ 1）加大缝与光屏间距离 _； （ 2）将绿光改为红光 _； （ 3）将
13、整个装置放入水中 _； （ 4）用遮光板挡住其中一条缝 _ 9在双缝干涉实验装置中，屏上 某点距双缝的距离之差为 18 000A ，若用波长为 4 000A 的光做实验，则屏上此点处的条纹将是 _条纹 10在光学镜上涂有增透膜，已知增透膜的折射率为 1 4，绿光的波长为 5 600A ，则增透膜的厚度为 _ 11如下图，用干涉法检查表面质量，产生的干涉条纹是一组平行的直线，若劈尖的上表面向上平移，干涉条纹将 _（变窄、变宽、或不变）；若使劈尖的角度 增大，干涉条纹将_；若用折射率为 n 的透明介质充满劈尖，干涉条纹将 _ 12为演示 “杨氏双缝干涉 ”实验，现准备了以下仪器放在光具座上： A白炽灯， B双窄缝片，C单窄缝片， D 滤光片， E白光屏 （ 1）正确的排列顺序是 _； （ 2）若双缝间距 mm2d ，双缝到屏的距离 cm4.86L ，手轮的初始读数为7 mm12.21 a ，转动手轮，分线板中心刻线移动 到第 13 条线时，手轮读数 mm54.52 a ，求经滤光片后光波长 _ 参考答案： 1 BD 2 C 3 BD 4 D 5 B 6 BD 7 D 8（ 1）条纹变宽 （ 2）条纹变宽 （ 3）条纹变窄 （ 4）出现衍射条纹 9暗 10 1 000 A 11不变 变窄 变窄 12（ 1） ADCBE或 ACDBE （ 2） m106.6 7
