第一篇：高中物理第十三章光第3节光的干涉教案选修3-4教案
13.3光的干涉
物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方
面构成。
一、教学目标
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．
3．通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力．
4．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．
二、重点、难点分析
1．波的干涉条件，相干光源．
2．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和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱”．
3．培养学生观察、表述、分析能力．
三、教具
1．演示水波干涉现象：频率可调的两个波源，发波水槽，投影幻灯，屏幕． 2．演示光的干涉现象：直丝白炽灯泡；单缝；双缝；红、绿、蓝、紫滤色片；光的干涉演示仪；激光干涉演示仪．
3．干涉图样示意挂图，为分析干涉所做的幻灯片；或电脑及干涉现象示意的动画软件．
四、主要教学过程
(一)引入
由机械波的干涉现象引入：首先演示“水波干涉现象”，并向学生提出问题．(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)教学过程设计
新课教学： 双缝干涉
1.什么是双缝干涉：平行的单色光照射到相距很近的双狭缝上，在狭缝后的光屏上出现亮暗相间条纹的现象叫做双缝干涉现象。
问题：在什么样的条件下才能在屏幕上形成亮暗相间的条纹呢？根据波的叠加原理，可知：在同一种介质中传播的两列波，当两个波源的频率相同，振动状态完全相同或有恒定的相位差时，就会出现干涉现象。
2.形成光波干涉的条件
（1）两个光源的频率相同；
（2）两个光源的振动状态完全相同或有恒定的相位差。如图所示的双缝干涉装置中，满足上述条件吗？为什么？ 分析：一束激光被分成两束相当于两个波源，激光束的颜色没有发生变化，说明两个波源的频率一定相同；两条狭缝距离光源的距离相等，所以两个狭缝处波的振动状态相同。由此可见，通过双缝形成的两个波源就是相干光源。
问题：为什么在光屏上会形成亮暗相间的条纹呢？
如图，根据机械波的干涉理论可知，亮条纹出现的位置一定是波峰与波峰，或者波谷与波谷相遇的位置。我们可以肯定的说，P点就是亮条纹出现的位置，图中P点距S1、S2距离相等，路程差：Δr=S1P-S2P=0应出现亮纹，中央亮条纹。不管波处于哪种初态，P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。
如果P1点也出现亮条纹，那么P1点距S1、S2距离应满足什么条件呢？
Δr1=|S1P1-S2P1|=λ=2×
2Δr2=|S1P2-S2P2|=2λ Δr3=|S1P3-S2P3|=3λ Δrn=|S1Pn-S2Pn|=nλ 它们对应产生第2、3、4„条明条纹，还有明条纹的地方吗？在P点下方，与P1、P2等关于P对称的点也应是明条纹。
（1）形成亮条纹的条件：Δr=2n·
n=0，1，2„时，出现亮条纹。2
暗条纹出现的位置：
根据波的叠加原理：在Q1点是波峰与波谷相遇，振动步调刚好相反。Q1点位置与两波源路程差：
Δr =|S1Q1-S2Q1|=Δr=|S1Q2-S2Q2|=2
35λ,λ„处，在P1P2、P2P3、„等明纹之间有第2条暗纹Q2、第322条暗纹Q3„，哪位同学能用上面的方法写个通式，归纳一下。
（2）形成暗条纹的条件：Δr=(2n+1)
,n=0、1、2„时，出现暗纹。2 3
第二篇：光的干涉教案
光的干涉
【教学目标】
1、知识与技能：
（1）在学生已有几何光学知识的基础上引导学生回顾人类对光的本性的认识发展过程（2）在复习机械波干涉的基础上使学生了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。
（3）使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件，并了解其有关计算，明确可以利用双缝干涉的关系测定光波的波长。
（4）通过干涉实验使学生对光的干涉现象加深认识。
2、过程与方法
在教学的主要设置了两个探究的问题
（1）在机械波产生干涉现象的知识基础上，学生通过自主学习掌握光的干涉条件，在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件。
（2）小组合作学习探究相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距与什么因素有关。
3、情感态度价值观
培养学生合作的精神、团队的意识和集体的观念，培养学生循着科学家足迹自主探究科学知识的能力，从而真正实现使每个学生都得到发展的目标。
【教学重点】
（1）使学生知道双缝干涉产生的条件，掌握干涉图样的特征。（2）理解双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的条件
（3）理解相邻的亮条纹（或暗条纹）的间距，并能应用这一规律解决实际问题 【教学难点】
(1)对双缝干涉图样中亮条纹和暗条纹产生原因的正确理解(2)理解影响双缝干涉图样中相邻亮条纹(或暗条纹)间距的因素 【教学方法】 类比、实验、分组探究 【教学工具】
PPT课件、玩具激光光源、光栅（双缝）【教学过程】 课题引入：
问一：在日常生活中，我们见到许多光学的现象，这些自然现象是如何形成的？ 图片展示：如光的直线传播、彩虹、“海市蜃楼”
引入：自然界中的光现象如此丰富多彩，人们不禁要问光的本质到底是什么？ 新课教学：
一、两大学说之争：
在17世纪以牛顿为代表的一派认为：“光是一种物质微粒，在均匀的介质中以一定的速度传播”
以惠更斯为代表的一派认为：“光是在空间传播的某种波” 学生讨论：你赞同谁的观点？并说一说赞同的原因。
二、光的干涉：
（一）假设：光是一种波，则必然会观察到波的特有现象。学生回顾：机械波的特有现象——干涉
引导：只要能看到光的干涉现象，就能说明光具有波性
（二）实验探究：
1、我们怎样才能使两列光相遇时发生干涉现象？ 演示：两个单独的激光光源相遇
设问：为什么看不到干涉现象？产生干涉现象必须有什么条件？
学史介绍：实际上很难找到两个能相互干涉的光源，一直到1801年英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的观察到了光的干涉。
2、托马斯·杨双缝干涉实验介绍：
介绍实验装置，在挡板上开两条很窄的狭缝，当一束单色光投射到挡板时，两条狭缝相当于两个完全相同的光源——相干光源。
光的干涉条件：相干光源
3、演示实验：双缝干涉实验
思考：光通过双缝后墙上出现了什么现象？这又说明了什么？ 师生小结：光具有波动性
引导学生参阅课本彩图中的双缝干涉图样 小组讨论：光的干涉图样有什么特征？
得出实验现象：中央亮条纹、明暗相间、间距相等的条纹 设问(现象解释)：你该如何解释光屏上出现的亮条纹（暗条纹）？
光屏上何处出现亮条纹，何处出现暗条纹？即产生的条件是什么？ 小组讨论：形成共识，派代表阐述原因。光屏上出现亮条纹（或暗条纹）的条件： 亮条纹：s2n2暗条纹：s2n1（n=0、1、2、3…）（n=0、1、2、3…）
引导学生参阅课本彩图，比较三种干涉图样相邻亮条纹（或暗条纹）间距有什么区别。过渡：干涉图样相邻亮条纹（或暗条纹）间距Δx到底与哪些因素有关？
4、分组探究：
猜想：影响干涉图样相邻亮条纹（或暗条纹）间距Δx的因素 探究方法：控制变量法、归纳法
（1）利用现有实验资料探究：其他条件不变，双缝间距d减小，Δx如何改变。学生参阅课本彩图，通过对比分析得出结论。
（2）实验方法和数学方法：其他条件不变，双缝与屏的距离L增大，△X如何变化？ 实验演示，学生观察现象。
多媒体辅助演示：用干涉图样从几何角度可以定性说明L与△X的关系（3）学生自主探究：其他条件不变，波长λ增大，△X如何变化？ 探究工具：几张干涉图样、直尺、两种颜色的记号笔。
小组探究的结果：双缝的间距d越小，屏到挡板间的距离L越大，光的波长λ越大
则相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距Δx越大。（4）理论证明： x
（三）规律应用： 1测光的波长（1）小组讨论：
你能否根据所学的知识，设计一测量某种可见光波长的方案？
（2）学生代表小结： 由xL d双缝的间距d，屏到挡板间的距离L，相邻两条亮条纹（或明条纹）的间距Δx。就能知道这种可见光的波长
（3）实例：双缝的间距d=0.18mm，光屏到档板的距离L=90cm，相邻两条亮条纹的间距Δx =3.50mm，则此单色光的波长为多少？
（4）各种色光的波长测定及介绍：（光的波长单位往往用纳米）学生阅读课本表格
小结：红光波长最大，紫光波长最小。因此红光的干涉条纹间距最大，紫光最小。Ld可知：x，只要测出： dL2、白光的干涉现象：
如果用白光做双缝干涉实验，在屏上会出现什么现象？ 媒体展示 【复习巩固】 师生回顾本节重点内容 【课后反思】
1、中央亮条纹为什么是白的来两侧的为彩色条纹？
2、两侧彩色条纹的分布有没有规律？红色在外还是紫色在外侧？ 【板书设计】
光的干涉
1、干涉条件：相干光源
2、干涉图样：中央亮条纹、明暗相间、间距相等的条纹
3、图样分析：
（1）光屏上出现亮条纹（或暗条纹）的条件： 亮条纹：s2n 2暗条纹：s2n1（n=0、1、2、3…）
2（2）相邻的亮条纹（或暗条纹）的间距：x
4、应用：（1）测波长：【教学反思】
本节课是一堂典型的探究式课堂教学，教学中体现了新课程学习的理念。教学中设置两个探究点，学生在自主学习，合作学习，探究学习的过程中不仅掌握了知识，更重要的是学会了研究问题的方法。在学习的过程中兴趣盎然，积极主动地参与到教学中，从而培养了学习物理的兴趣。
不足是：由于上课时间和器材的限制，实验探究未能让学生主自主研究，而是通过演示替代，另外在学生观察了光的干涉实验后，未能进一步追问这一现象说明了什么？基础差点的同学可能还不能自主地把现象和波动性联系上。今后的教学中就进一步注意细节的把握，努力体现新课改理念，最大限度地增加课堂效益。（n=0、1、2、3…）
L d（2）白光的双缝干涉图样分析：明暗相间的彩色条纹 dx L 4
第三篇：高中物理 《光学光的干涉》教案 沪科版选修3-4
光学·光的干涉·教案
一、教学目标
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．
3．通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力．
4．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．
二、重点、难点分析
1．波的干涉条件，相干光源．
2．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和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱”．
3．培养学生观察、表述、分析能力．
三、教具
1．演示水波干涉现象：频率可调的两个波源，发波水槽，投影幻灯，屏幕．
2．演示光的干涉现象：直丝白炽灯泡；单缝；双缝；红、绿、蓝、紫滤色片；光的干涉演示仪；激光干涉演示仪．
3．干涉图样示意挂图.四、主要教学过程(一)引入
由机械波的干涉现象引入：首先演示“水波干涉现象”，并向学生提出问题．(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)教学过程设计
1．光的干涉现象——扬氏干涉实验．
(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 两个通有同频率交流电单丝灯泡(或蜡烛)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．
①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——展示扬氏实验挂图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．
用心
爱心
专心 1
②介绍实验装置——双缝干涉仪．
说明双缝很近0.1mm，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．
③演示：
先用加滤色片后单色光红光进行演示，然后改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． 2．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；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． ①仍在某一平衡位置附近往复振动，位移随时间而改变．
②两列波同相振幅变大，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．
用心
爱心
专心 2
(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．
波峰、波谷行进位置．
②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．
③最后形成书上双缝干涉示意图样，展示彩色挂图． 分析：
①说明示意图是两列波某一时刻峰谷位置分布图．
②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．
用心
爱心
专心
③先分析S1S2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．
④再分析S1S2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情况——为消弱区域．
⑤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．
①实线a0上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差δ=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δ2=λ． 实线a4(a′4)上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差δ4=2λ． 即在实线a0、a2(a′2)、a4(a′4)„上各点光程差各为0、λ、2λ„，即为波长的整数倍．屏上出现亮纹．
用心
爱心
专心
„，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δ=kλ(k=0，1，2„)．
*(4)若学生数学基础好，接受能力强可推导屏上亮暗纹的位置公式，否则不进行此内容． 3．干涉条纹间距与哪些因素有关．
教师重做双缝干涉实验，让学生注意实验现象，并定性寻找规律．
①改变屏与缝之间的距离L——波长λ不变时L越大，亮纹间距(暗纹间距)越大． ②屏与缝之间距离L不变，用不同的单色光进行实验——波长长的亮纹间距(暗纹间距)大，并展示彩色挂图．
③L、λ不变，用双缝距离d不同配件进行实验——d小的亮纹间距(暗纹间距)大．
小结：(1)实验可证明(或用上述亮暗纹的位置公式得亮纹间距)Δx=
(2)利用双缝干涉实验，测量L、d、Δx可测单色光的波长．
4．用复色光源做扬氏双缝干涉实验．
让学生猜测干涉图样，然后教师做演示，让学生注意观察屏上图样特征：双缝S1、S2连线的中垂线与屏相交的中央位置是白色亮缝，而两侧是彩色条纹，然后展示挂图以便让学生对图样有深刻印象．
(三)课堂小结
1．托马斯·扬在历史上第一次解决了相干光源问题，成功做出了光的干涉实验．光的干涉现象微粒说无法解释，而波动说可做出完善解释，使人们认识到光具有波动性．
2．两个相干光源发出的光在屏上某处叠加时如果同相，光就加强，如果反相光就减弱，于是产生明暗条纹，其特征是在中央明纹两侧对称地分布着明暗相间的各级干涉条纹，且相邻明纹和相邻暗条纹的间隔相等．
单色光：亮纹 光程差 δ=kλ(k=0，1，2„)．
复色光则出现彩色条纹．
用心
爱心
专心
3．明暗相间条纹反映光的能量在空间分布情况，暗条纹处光能量几乎是零．表明两列光波叠加彼此相互抵消．这并不是光能量损耗了或变成其它形式能量，而是按波的传播规律，没有能量传到该处；亮条纹处的光能量比较强，光能量增加也不是光的干涉可以产生能量，而是按波的传播规律，到达该处的能量比较集中．
用心
爱心
专心6
第四篇：13.2 光的干涉教案
衡阳县一中高二物理组
全新课标理念，集体智慧结晶
第二节 光的干涉
教学目标：
（一）知识与技能
1、了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。
2、通过干涉实验使学生认识光的干涉现象和干涉条纹的特征。
3、使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件。
（二）过程与方法
1、在机械波产生干涉现象的知识基础上，学生通过自主实验探究，小组合作学习探究掌握光的干涉条件，推理在双缝干涉实验中形成亮条纹和暗条纹的原因及产生亮暗条纹的条件。
2、通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力。
（三）情感态度与价值观
1、通过“杨氏双缝干涉”实验的学习，渗透科学家认识事物的物理思维方法。
2、培养学生循着科学家足迹自主探究科学知识的能力，从而真正实现使每个学生都得到发展的目标。教学重点：
1、使学生知道双缝干涉产生的条件，认识干涉图样的特征。
2、理解双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的条件。教学难点：
对双缝干涉图样中亮条纹和暗条纹产生原因的正确理解,如何用波动说来说明明暗相间的干涉条纹，在时间上是稳定的，空间上存在着加强区和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱”。教学方法：
类比法、实验法、分组探究法 教学用具：
PPT课件、激光光源、双缝、红、绿、蓝、紫滤色片；激光干涉演示仪。教学过程：
（一）引入新课 衡阳县一中高二物理组
全新课标理念，集体智慧结晶
在日常生活中，我们见到许多光学的现象。图片展示：如光的直线传播、彩虹、“海市蜃楼”
引入：自然界中的光现象如此丰富多彩，人们不禁要问光的本质到底是什么？
（二）新课教学
1、两大学说之争
在17世纪以牛顿为代表的一派认为：“光是一种物质微粒，在均匀的介质中以一定的速度传播”
以惠更斯为代表的一派认为：“光是在空间传播的某种波”
2、光的干涉
假设：光是一种波，则必然会观察到波的特有现象。波的特有现象有哪些？学生答：波的干涉和衍射
3、光的干涉现象——杨氏干涉实验．
（1）引导：只要我们能看到光的干涉现象，就能说明光具有波动性。声波发生干涉听到有些地方强，有些地方弱。光若发生干涉在屏幕上会看到什么现象？
学生回答：会看到有些地方亮有些地方暗（2）杨氏实验
1801年英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的观察到光的干涉现象。请大家参照杨氏实验利用身边的器材进行实验并注意实验中看到的现象。（3）学生实验探究
学生观察到图样的特点：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。
总结：明暗相间的条纹说明了光在传播的共同区域发生加强和减弱，光发生了干涉现象。光发生干涉说明光是一种波。
既然光是一种波，我们就试着用波的理论来解释为什么中央会出现亮条纹？
4、决定条纹间距的条件 衡阳县一中高二物理组
全新课标理念，集体智慧结晶
由于S1和S2发出的两列波到达P0点的路程一样，所以这两列波的波峰或波谷同时到达P0点。这两列波总是波峰与波峰叠加、波谷与波谷叠加，他们在P0点相互加强，因此在P0这里出现了一个亮条纹。
其他点情况如何呢？ ［投影图］
P1点应出现什么样的条纹？
分析：因为俩列波到达P1的路程差为λ，所以这两列波的波峰或波谷同时到达P1点，他们在P0点相互加强，因此在P0点出现了一个亮条纹。
同理：在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？在P点下方，与P1、P2等关于P0对称的点也应是明条纹。
［投影下图］那么S1、S2发出的光在Q1点叠加又该如何呢？
分析：在Q1点俩列波的波程差是λ/2,是波峰与波谷相遇,振动步调刚好相反,所以是暗条纹。
衡阳县一中高二物理组
全新课标理念，集体智慧结晶
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δ=kλ(k=0，1，2„)． 暗纹：光程差(2k1)
（三）课堂小结
1、托马斯·杨在历史上第一次解决了相干光源问题，成功做出了光的干涉实验。光的干涉现象用微粒说无法解释，而波动说可做出完善解释，使人们认识到光具有波动性。
2、两个相干光源发出的光在屏上某处叠加时如果同相光，光就加强，如果反相光就减弱，于是产生明暗条纹，其特征是在中央明纹两侧对称地分布着明暗相间的各级干涉条纹，且相邻明纹和相邻暗条纹的间隔相等。
单色光：亮纹 光程差 δ=kλ(k=0，1，2„)． 暗纹：光程差 (2k1)
（四）布置作业
完成“问题与练习”中的题目。
2(k1,2,3,4..................)
2(k1,2,3,4..................)
第五篇：2012高中物理 4.4 光的干涉教案 粤教版选修3-4
4.4 光的干涉 教案（粤教版选修3-4）
教学目标：
1．相干光源的获得及光波的干涉和衍射的条件，双缝干涉中为什么能形成明暗相间的条纹及明暗条纹的计算方法，从而确切地理解光的干涉和衍射现象的形成。
2．在新的情景下能够运用波的分析方法解决问题。
3．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．
难点、重点：
1．波的干涉条件，相干光源．
2．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和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱”．
教学过程：
（一）引入
光的本性学说的发展简史。
从原始的微粒说，到牛顿的微粒说，惠更斯的波动说，进而发展到光的电磁说。又从光电效应重新认识到光的粒子性，直至统一到光的波粒二象性。应结合每个阶段的典型现象和实验，对这一过程发展脉络有较清晰的了解。
（二）新课教学
一、光的干涉现象
（1）相干光源的获得。两列波叠加发生明显干涉现象的条件是二者频率相等，相差恒定。两个普通光源很难达到这一要求。通常是把一束光想办法分成两部分，让这两部分再叠加以达到干涉效果。杨氏双缝实验装置正是这样巧妙地获得了两列相干的波源。
（2）杨氏双缝干涉实验。一束光通过单缝照射到相距非常近的两个狭缝后，形成频率相同的两束光。这两束光的叠加，在光屏上就产生了干涉条纹。如果用单色光照射狭缝，在屏上得到的是与狭缝平行的明暗相间的等间距条纹。屏上某点到双缝的距离之差若是入射光波长的整数倍，则屏上这点出现的是亮条纹；屏上某点到双缝的距离之差若是入射光半波长的奇数倍，则屏上这点出现的是暗条纹。由公式
用心 爱心 专心
可知，条纹宽度与波长λ及
双缝到光屏的距离成正比而与双缝间距d成反比。在、d一定的情况下，红光产生的干涉条纹间距最大，紫光产生的干涉条纹间距最小。若用白光进行干涉实验则在屏上得到的是彩色的干涉条纹。
（3）薄膜干涉。一束光经薄膜前后两个表面反射后相干叠加而成的干涉现象叫薄膜干涉。应用分析光程差与波长关系的方法也可分析薄膜干涉图样的特点。生活和实验中有各种薄膜干涉现象，如肥皂膜、油膜、空气隙、牛顿环、增透膜等。
二、光的干涉的分析
让一束单色光（例如红光）投到一个有孔的屏上，如图所示，这个小孔就成了一个“点光源”．光从小孔出来后，就射到第二个屏的两个小孔上，这两个小孔离得很近，约为0.1mm，而且与前一个小孔的距离相等，这样在任何时刻从前一个小孔发出的光波都会同时传到这两个小孔，这两个小孔就成了两个振动情况总是相同的波源．
那么，明暗相间的条纹又是怎样形成的呢？
对照机械波的情况，如果两列波在相叠加的区域传播的路程差为一个波长的整数倍时，该区域的振动就加强，如果两列波在叠加区域传播的路程差为半波长的奇数倍时，该区域的振动就减弱．
如图，甲图中P点在S1S2的中垂线上，所以，两列波的路程差△s=0．所以，振动被加强，为明条纹．
乙图中，在P点上方的P1点，屏上与狭缝S1、S2的路程差△s=λ又出现明条纹．
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丙图中，在P1点的上方还可以找到△s=2λ的P2点，在该点上方还能找到路程差为3λ、4λ„的点，在这些地方振动均被加强．同样，在P点的下方也能找到路程差为λ、2λ、3λ„的点．
如图，在甲图中，在P与P1之间一定有一个Q1点，S1、S2点到该点的路程差为λ/2，该点为振动减弱的点，同理，我们无论在P点的上方还是在P点的下方均能找到路程差为半波长的奇数倍的点，这些点均为暗条纹，这样就形成了明暗相间的条纹．
白光的干涉条纹，为什么中间条纹为白色，而中央亮条纹的边缘出现了色彩？
这是因为白光是由不同颜色的单色光复合而成的，而不同色光的波长不同，在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离不变的条件下，光波的波长越长，各条纹之间的距离越大，条纹间距
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与光波的波长成正比．各色光在双缝的中垂线上均为亮条纹，故各色光重合，为白色．各色光产生的条纹宽度不同，所以，中央亮条纹的边缘处出现了彩色条纹．
刚才你提到在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离不变的条件下，如果我假设其它条件不变，将像屏稍微向双缝屏移动或远离双缝屏移动，像屏上的条纹是不是就模糊不清了呢？
我想像屏上仍有清晰的干涉条纹，因为仍可以在像屏上找到两列波的路程差为0、λ、2λ、3λ„nλ的点，也仍可找到两列波的路程差为λ/
2、3λ/2„（2n—1）λ/2的点．
下面对薄膜干涉再提几个问题，第一，薄膜干涉是由哪两列波叠加而产生的？
当光照射到薄膜上时，光从薄膜的前后（或上下）两个表面反射回来，形成两列波，由于它们是从同一光源发出的，这两列波的波长和振动情况相同，为两列相干光波．
将肥皂膜竖直放在点燃的洒有钠盐的酒精灯附近，这时你看到的干涉条纹是什么样的？为什么形成这样的条纹？
我们看到的干涉条纹基本上是水平的明暗相间的黄色条纹．呈现黄色是因为酒精灯火焰中放入了钠盐，呈基本水平的条纹是因为，肥皂膜竖直放置，由于重力的作用肥皂膜形成了上薄下厚的楔形，在薄膜的某些地方，前后表面反射光出来恰好是波峰与波峰叠加或波谷与波谷叠加，使光的振动加强，形成黄色的亮条纹；在另外一些地方，两列反射光恰好是波峰与波谷叠加，使光的振动相抵消，形成暗条纹．由于楔形表面的同一厚度基本在一水平线上，所以，我们看到的干涉条纹基本是水平的．
薄膜干涉在技术上有哪些应用？
（1）利用光的干涉可以检验光学玻璃表面是否平整。
（2）现代光学仪器的镜头往往镀一层透明的氟化镁表面。
为什么要在镜头上涂一层氟化镁薄膜呢？它怎么起到增加透射光的作用呢？
现代光学装置，如摄像机、电影放映机的镜头，都是由多个透镜或棱镜组成的，进入这
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些装置的光，在每个镜面上都有10％～20％的光被反射，如果一个装置中有5个透镜或棱镜，那么将会有50％的光被反射，若在镜的表面涂上一层增透膜，就可大大减少了光的反射，增强光的透射强度，提高成像质量．
氟化镁薄膜应镀多厚？为什么？镀了膜的光学器件与未镀膜的光学器件在外表上有什么区别？为什么？
氟化镁薄膜的厚度应为光在氟化镁中波长的1/4，两个表面的反射光的路程差为半波长的奇数倍时，两列反射光相互抵消．所以，膜厚为光在氟化镁中波长的1/4，是最薄的膜．
镀了膜的光学器件与未镀膜的光学器件在外表上是有区别的．镀膜的光学器件呈淡紫色，因为在通常情况下，入射光为白光，增透膜只能使一定波长的光反射时相互抵消，不可能使白光中所有波长的光反射时抵消．在选增透膜时，一般是使对人眼灵敏的绿光在垂直入射时相互抵消，这时光谱边缘部分的红光和紫光并没有相互抵消，因此涂有增透膜的光学器件呈淡紫色．
三、光的衍射现象
光偏离直线传播方向而绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射。要产生明显的衍射现象，障碍物或小孔的尺寸要足够小（一般应不大于波长的百倍）。
光照射到一个狭缝上产生的衍射叫单缝衍射。单色光（或白光）的衍射条纹是明暗相间（或彩色）的与狭缝平行的条纹。条纹特点是中央条纹宽且亮，两侧条纹暗且窄。注意它与双缝干涉条纹的区别。条纹宽度随缝宽变窄及波长变长而加大。
用小圆屏进行衍射实验，衍射图样是在圆盘的阴影中心出现泊松亮斑。而用小圆孔进行衍射实验，衍射图样是一系列同心圆环，圆环中央明暗不定。了解一些实际生活中光的衍射现象及其应用（如光栅等）。
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四、双缝干涉条纹与单缝衍射条纹有什么区别？
光波发生干涉现象时产生干涉条纹，光波发生衍射现象时产生衍射条纹，那么，干涉和衍射本质上有什么相同和不同之处吗？双缝干涉条纹与单缝衍射条纹有什么区别呢？
干涉和衍射本质上都是光波的叠加，都证明了光的波动性，但两者有所不同．首先干涉是两列相干光源发出的两列光波的叠加；衍射是许多束光的叠加．稳定的干涉现象必须是两列相干波源，而衍射的发生无须此条件，只是，当障碍物或孔与光的波长差不多或还要小的时候，衍射才明显．干涉和衍射的图样也不同，以双缝干涉和单缝衍射的条纹为例，干涉图样由等间距排列的明暗相间的条纹（或彩色条纹）组成，衍射图样是由不等距的明暗相间（中央亮条纹最宽）的条纹或光环（中央为亮斑）组成． 例题解析
（）
1、用单色光照射双缝，在屏上观察到明暗交替的条纹，若要使条纹间距变大，应
A.改用频率较大的单色光
B.改用波长较长的单色光
C.减小双缝至屏的距离
D.增大双缝之间的距离
分析与解答：双缝干涉的条纹间距可表示为L/d,也就是与双缝到屏的距离L成正比，与照射双缝的光波波长成正比，与双缝间距d成反比。据此不难得出正确选项为B。
说明：利用干涉现象中条纹间距与波长的关系可以通过测量条纹间距（用累计法测多组条纹的间距后求平均值）来求得波长。即
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/L。
2、在平静的水面上有一层厚度均匀的透明油膜，能否观察到干涉条纹？
分析与解答：光照到厚度均匀的透明油膜时，从油膜上下两个表面反射回来的两列光波的光程差处处相等，要么都互相加强（亮），要么互相减弱（暗），不会出现明暗相间的干涉条纹。
说明：我们看到的明暗相间的干涉条纹（或花纹），是薄膜厚度变化造成的，有的地方满足加强的条件，有的地方满足减弱的条件。增透膜的厚度是均匀的，因此它可以使某种色光在膜的上下表面反射回来后，处处都互相减弱，而增加该色光的透射光能。
3、某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点：
A.若狭缝与灯丝平行，则衍射条纹与狭缝平行
B.若狭缝与灯丝垂直，则衍射条纹与狭缝垂直
C.衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关
D.衍射条纹的间距与光的波长有关
以上几点中，你认为正确的是________。
分析与解答：单缝衍射的条纹特点是条纹与狭缝平行，条纹的间距随缝宽的减小而增大（缝宽也不能太小，否则光能太弱观察不到衍射现象），随波长的增大而增大。据此可得答案为A、C、D。
说明：衍射现象的理论分析比较复杂，学习时不必仔细推导，而应把重点放在各种衍射现象及其变化规律上。
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1．托马斯·扬上第一次解决了相干光源问题，成功做出了光的干涉实验，使人们认识到光具有波动性．
2．两个相干光源发出的光在屏上某处叠加时如果同相，光就加强，如果反相光就减弱，于是产生明暗条纹，其特征是在中央明纹两侧对称地分布着明暗相间的各级干涉条纹，且相邻明纹和相邻暗条纹的间隔相等．复色光则出现彩色条纹．
3．明暗相间条纹反映光的能量在空间分布情况，暗条纹处光能量几乎是零。用心 爱心 专心 8 小结：
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