大学物理,光的干涉思考题（全文5篇）

第一篇：大学物理,光的干涉思考题

光的干涉思考题：

19.1、用白色线光源做双缝干涉实验时，若在缝S1后面放一红色滤光片，S2后面放一绿色滤光片，问能否观察到干涉条纹？为什么？ 参考解答：

若在两个缝上分别放置红色和绿色滤光片，则叠加的两束光不满足频率相同的相干条件，所以不能看到干涉条纹。

19．2、用图19.17所示装置做双缝干涉实验，是否都能观察到干涉条纹？为什么？ 参考解答：

用图19.17（a）所示装置做双缝干涉实验肯定不能观察到干涉条纹，因为采用普通光源钠光源要取得相干光，必须是同一原子的同一次发光。用面光源直接照到双缝上，在缝后必是两个不同原子发光在P点相遇，是非相干叠加。正确的装置是在钠光源后放置一个与双缝平行的单缝，然后再在适当位置放置双缝，这样即满足了取得相干光的原则，才可观察到干涉条纹。

用图19.17（b）所示装置做双缝干涉实验，有可能观察到干涉条纹。从激光器中获得相干光取决于激光器的横模模式。如果激光器的发光模式是基横模，则发出的光全是相干光；如果是其它模式，则必须是相干面积上的点源才是想光光源（即在同一面积上的全相干）。

19．3、在水波干涉图样（图19.5）中，平静水面形成的曲线是双曲线，为什么？ 参考解答：

因双点源干涉亮纹满足的光程差是：r2r1k暗纹满足的光程差是：r2r1(2k1)k0,1,2,3,

2k0,1,2,3,

相同的光程差

r2r1C 在同一干涉级上。由解析几何知识知，满足上述关系的点在空间的轨迹是一组双曲面，在水平面上的截线是一组双曲线。

4、把一对顶角很小的玻璃棱镜底边粘贴在一起（图19。18）做成“双棱镜”，就可以利用一个普通缝光源S来做双缝干涉实验（菲涅耳双棱镜实验）。试在图中画出两相干光源的位置和它们发出的波的叠加干涉区域。参考解答：（略）

5、如果两束光是相干的，在两束光重叠处总光强如何计算？如果两束光是不相干的，又怎样计算？（分别以I1和I2表示两束光的光强）参考解答：

如果两束光是相干的，则在两束光重叠处为相干叠加，总光强为

II1I22I1I2cos

(21)2(n2r2n1r1)

式中，21——两相干光的初相差；n2r2n1r1——两相干光的光程差；为真空波长。

如果两束光是非相干的，则干涉项为零，在两束光重叠处为非相干叠加，总光强为

II1I2

6、在双缝干涉实验中，（1）当缝间距d不断增大时，干涉条纹如何变化？为什么？

（2）当缝光源S在平行于双缝屏面向下或向上移动时，干涉条纹如何变化？（3）把缝光源S逐渐加宽时，干涉条纹将如何变化？ 参考解答：

干涉条纹的变化决定于两束相干光光程差的变化，在缝光源S对双缝完全对称的条件下，该光程差决定于两束光到达观察屏上P点的光程r1,r2的不同。由

r2r1dsindtandDdD相邻条纹的间距为

x

d知，亮纹所在位置的坐标 xkxD

k0,1,2,

从中可知：

（1）在保持λ和D不变的情况下，将缝间距d不断增大，干涉条纹将向中间密集。又由条纹间距式知，缝间距d不断增大，条纹间距将变小，屏上条纹变的密集。综合可知，随着缝间距d不断增大，屏上的干涉条纹将向坐标原点处密集。

（2）当缝光源S在平行于双缝屏面向下或向上移动时，点源相对于双缝不再对称，使两束光在双缝前就已有了光程差，那么零级亮纹（即两光等光程处）将离开原点向上或向下移动，所以条纹整体也将随之向上或向下移动。

（3）这是光的空间相干性的问题。缝光源S逐渐加宽时，将缝光源看成许许多多平行于缝的线光源组成，每一线光源都将在屏上产生一组干涉条纹，由于各线源相对于双缝的位置不同，因而各自形成的条纹将会错开。当两边缘线光源的干涉条纹错开一级时，整个观察屏上将是均匀的光强分布，再也看不到干涉条纹了。

考虑空间相干性问题，理论给出光源线度的极限宽度是b0D，若光源实际线度dbb0，就观察不到干涉条纹了。为观察到清晰的干涉条纹，实验上通常取bb0/4。

7、用两块平玻璃构成的劈尖（图19。19）观察干涉条纹时，若把尖劈上表面向上缓慢地平移（图（a）），干涉条纹有什么变化？若把劈尖角逐渐增大（图（b）），干涉条纹又有什么变化？

参考解答：

观察薄膜表面条纹如何变化，一是盯住某一条纹，看其向哪个方向移动，二是观察整体条纹疏密的变化。

分析条纹动态变化的依据仍然是相干光的光程差。观察玻璃劈尖表面反射光的干涉，第k级亮纹满足2ek/2k，式中，ek是第k级亮纹对应的空气膜厚度。相邻亮纹的间距是l/2，其中，是劈尖的契角。

若把尖劈上表面向上缓慢地平移，则契角保持不变，即条纹疏密程度不变；同时，由光程差关系式知，随着厚度的增加，第k级亮纹对应的空气膜厚度ek应向劈尖的契角方向（棱边）移动。因此，该情况下将观察到条纹整体向劈尖的契角方向（棱边）移动。反之，2 若把尖劈上表面向下缓慢地平移，则将观察到条纹整体向上移动（背离棱边）。

若把劈尖角逐渐增大，相邻亮纹间距的关系式知，条纹间距将减小，条纹将随之变得密集，同时，在上表面逐渐仰起后，空气薄膜厚度增加，第k级亮纹对应的空气膜厚度ek应向劈尖的契角方向（棱边）移动。因此，该情况下将观察到条纹整体向劈尖的契角方向（棱边）密集。反之，若把劈尖角逐渐减小，则将观察到整体背离劈尖的契角方向（棱边）移动并变得稀疏。

8、用两块玻璃片叠在一形成空气尖劈观察干涉条纹时，如果发现条纹不是平行的直条，而是弯弯曲曲的线条，试说明两玻璃片相对的两面有什么特殊之处？ 参考解答：

用两块玻璃片叠在一形成空气尖劈观察干涉条纹，是等厚干涉，即相等的厚度对应相同的光程差，有相等的干涉结果。如果发现条纹不是平行的直条，而是弯弯曲曲的线条，则说明两玻璃表面并不严格平行，或者说，两玻璃表面上的平整度不够。若肉眼可观察半个条纹间距的弯曲，则对应空气薄膜厚度的变化为/4，即可辨别出如此精度的表面不平整度。

9、隐形飞机所以很难为敌方雷达发现，可能是由于飞机表面涂敷了一层介电质（如塑料或橡胶）从而使入射的雷达波反射极微。试说明这层介电质可能是怎样减弱反射波的。参考解答：

隐形飞机的隐行原理有多种，在本题的范围里，可能是可以利用表面镀电介质层，利用电介质层上下表面反射的雷达波干涉相消了，因而反射波极弱。也可能是电介质层的吸收作用，吸收入射波的能量因而减小了反射波的强度。

10、在双缝干涉实验中，如果在上方的缝后面贴一片薄的透明云母片，干涉条纹的间距有无变化？中央条纹的位置有无变化？ 参考解答：

如果在上方的缝后面贴一片厚度为t的薄透明云母片，则从两缝到达屏上P点的光程差为

r2(r1tnt)r2r1(n1)tdsin(n1)t

对第k级亮纹中心，应有

kdsink(n1)tk

可得

dsinkk(n1)t，第第k级亮纹中心的位置

D[k(n1)t] dD 两相邻亮条纹的间距为

xxk1xkd

xkDsink可知，在上方的缝后面贴一薄透明云母片后，中央亮纹的位置

x0DD[0(n1)t](n1)t dd即条纹位置向上移动了一段距离，而条纹间距不变。

第二篇：大学物理实验报告思考题

大学物理实验报告思考题

实验十三

拉伸法测金属丝的扬氏弹性摸量

【预习题】

1．如何根据几何光学的原理来调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系？如何调节望远镜？

答：（1）根据光的反射定律分两步调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系。第一步：调节来自标尺的入射光线和经光杠杆镜面的反射光线所构成的平面大致水平。具体做法如下：①用目测法调节望远镜和光杠杆大致等高。②用目测法调节望远镜下的高低调节螺钉，使望远镜大致水平；调节光杠杆镜面的仰俯使光杠杆镜面大致铅直；调节标尺的位置，使其大致铅直；调节望远镜上方的瞄准系统使望远镜的光轴垂直光杠杆镜面。第二步：调节入射角（来自标尺的入射光线与光杠杆镜面法线间的夹角）和反射角（经光杠杆镜面反射进入望远镜的反射光与光杠杆镜面法线间的夹角）大致相等。具体做法如下：沿望远镜筒方向观察光杠杆镜面，在镜面中若看到标尺的像和观察者的眼睛，则入射角与反射角大致相等。如果看不到标尺的像和观察者的眼睛，可微调望远镜标尺组的左右位置，使来自标尺的入射光线经光杠杆镜面反射后，其反射光线能射入望远镜内。

（2）望远镜的调节：首先调节目镜看清十字叉丝，然后物镜对标尺的像（光杠杆面镜后面2D处）调焦，直至在目镜中看到标尺清晰的像。

2．在砝码盘上加载时为什么采用正反向测量取平均值的办法？

答：因为金属丝弹性形变有滞后效应，从而带来系统误差。

【思考题】

1．光杠杆有什么优点？怎样提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度？

答：（1）直观、简便、精度高。

（2）因为，即，所以要提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度，应尽可能减小光杠杆长度（光杠杆后支点到两个前支点连线的垂直距离），或适当增大D（光杠杆小镜子到标尺的距离为D）。

2．如果实验中操作无误，得到的数据前一两个偏大，这可能是什么原因，如何避免？

答：可能是因为金属丝有弯曲。避免的方法是先加一两个发码将金属丝的弯曲拉直。

3．如何避免测量过程中标尺读数超出望远镜范围？

答：开始实验时，应调节标尺的高低，使标尺的下端大致与望远镜光轴等高，这样未加砝码时从望远镜当中看到的标尺读数接近标尺的下端，逐渐加砝码的过程中看到标尺读数向上端变化。这样就避免了测量过程中标尺读数超出望远镜范围。

实验十四

冰的熔解热的测定

【思考题】

1．设计一实验，通过实验的方法测定量热器的水当量。

答：用混合法，将质量分别为、，温度分别为、的两份水放入量热器里混合，热平衡方程式，式中

为量热器的水当量（、分别为量热器的质量和材料的比热容），为温度计的水当量，为水的比热容，测出各温度和质量即可求出。

2．为了减小实验误差，操作时应注意哪些问题？

答：（1）在测量量热器质量时注意使量热器干燥。

（2）加入热水的温度不超过室温10℃，水量为量热器的五分之二

（3）加冰前读出热水的温度

（4）冰块大小合适，应该是熔化的冰，但表面用纸吸干水。

（5）加冰后搅动冰块，仔细观察混合后混度的变化，读出最低温度。

实验十五

牛顿环和劈尖干涉

【预习题】

1．何为等厚干涉?

答：对分振幅薄膜干涉，当入射角一定、入射光波波长一定，光程差仅是膜厚e的函数，干涉条纹是厚度相同点的轨迹时，这样的干涉为等厚干涉。

2．如何正确调节读数显微镜?

在测量中怎样避免空程误差?

答：先将显微镜降到靠近牛顿环装置附近,然后慢慢而又小心地自下而上调节镜筒,直至看到清晰的牛顿环为止。在测量中为了避免空程误差，应作到两点：①先转动测微鼓轮向右侧(或向左侧)移动,将显微镜的十字叉丝超过第35条暗纹(到40条),然后再退到35条暗纹,进行测量；②测量中

读数显微镜只向一方向移动，中途不可倒退。

3．测量牛顿环直径时要注意哪些问题?

答：应注意两点：①

在测量中，测微鼓轮只能向一个方向旋转，否则会产生空程误差.②

测量牛顿环直径时,注意左右两侧环纹不要数错,且十字叉丝纵丝对准暗纹中心，防止工作台震动。

【思考题】

1．若把牛顿环倒过来放置,干涉图形是否变化?

答：不变。

2．在测量牛顿环直径时,若实际测量的是弦,而不是牛顿环直径,对结果有何影响?

答：没有影响。

3．实验中如何使十字叉丝的水平丝与镜筒移动方向平行?若与镜筒移动方向不平行,对测量有何影响?

答：测量过程中如何竖叉丝始终与干涉圆环相切则十字的水平丝与镜筒移动方向平行，若不是，则须调节目镜叉丝的方位。若与镜筒移动方向不平行,干涉圆环直径的测量将产生误差。

4．牛顿环和劈尖干涉条纹有何相同和不同之处?

为什么?

答：牛顿环和劈尖干涉条纹有何相同为都是等厚干涉。不同之处为牛顿环的干涉条纹为明暗相间的同心圆，相邻条纹间距不等；劈尖的干涉条纹为明暗相间的直条纹，且相邻条纹间距相等。因为牛顿环和劈尖干涉条纹都是厚度相同点的轨迹，牛顿环厚度相同点的轨迹是圆，劈尖厚度相同点的轨迹是直线。

5．用什么方法来鉴别待测光学面为平面、球面和柱面?

球面是凸球面还是凹球面?

如何鉴别?

答：将一平晶置于待测光学面上，当（1）待测光学面为平面时，干涉条纹为明暗相间的直条纹，且相邻条纹间距相等；（2）待测光学面为球面时，干涉条纹为明暗相间的同心圆；（3）待测光学面为柱面时，干涉条纹为明暗相间的直条纹，条纹对称于平面和柱面的交线，相邻条纹间距不等。（4）当轻按球面，干涉圆环向外扩张时球面是凸球面；干涉圆环向内收缩时球面是凹球面。

实验十六

示波器的使用

【预习题】

1．示波器为什么能把看不见的变化电压显示成看得见的图象？简述其原理。

答：（1）示波管内高速电子束使荧光屏上产生光亮点，而电子束的偏转角度（光点在荧光屏上的位移）是

受X轴和Y轴偏转板上所加电压的控制。

（2）若只在X轴偏转板上加一个锯齿波电压（该电压随时间从-U按一定比例增大到+U），则光点就会从荧光屏左端水平地移动到右端（称为扫描），由于荧光屏上的发光物质的特性使光迹有一定保留时间，因而在屏幕水平方向形成一条亮迹（称为扫描线）。

（3）若只在Y轴偏转板上加信号电压，则随着信号幅度的变化光点就会在荧光屏竖直方向作上下移动形成一条竖直亮迹。

（4）如在Y轴偏转板加上电压信号，同时又在X轴偏转板加上锯齿波扫描电压，则电子束受到水平和竖直电场的共同作用，光点的轨迹呈现二维图形（光点在X方向均匀地从左向右水平移动的同时又在Y方向随信号幅度的变化在竖直方向作上下移动），即将Y轴偏转板上电压信号幅度随时间变化的规律在屏幕上展开成为函数曲线（即信号波形）。

（5）要得到清晰稳定的信号波形，扫描电压的周期与信号电压的周期必须满足，以保证的起点始终与电压信号固定的一点相对应（称同步），屏幕上的波形才能稳定。

（6）为了得到可观察的图形，锯齿波扫描电压必须重复扫描．

2．观察波形的几个重要步骤是什么?

答：（1）开启示波器电源开关后，将耦合开关置“⊥”，调整辉度、聚焦以及垂直、水平位移旋钮使屏幕中部出现亮度适中细小的亮点。

（2）观察、测量时将耦合开关置“AC”或“DC”，触发选择开关置“INT”，将信号用同轴电缆线连接到Y轴输入端。

（3）调节Y轴灵敏度选择开关和X轴扫描选择开关以及触发电平旋钮，使信号幅度在屏幕范围内（屏幕竖直标尺的2/3左右），且有2—5个完整稳定的波形。

（4）定量测量时还应注意将扫描微调旋钮和Y轴微调旋钮置于校准位置（顺时针旋转至最大）。

3．怎样用李萨如图形来测待测信号的频率?

答：1．将示波器功能置于外接状态（触发选择开关置“EXT”，触发信号极性开关置“X”）。将信号发生器的正弦波信号用同轴电缆线连接到X轴输入端，待测频率的信号用同轴电缆线连接到Y轴输入端，分别调节信号发生器幅度旋钮和Y轴灵敏度选择开关，使亮迹形成的图形在屏幕范围内。

2．调节信号发生器输出信号的频率，使合成的李萨如图形为稳定的“○”形，从信号发生器上读出输出信号的的频率值Fx1，根据合成李萨如图形的两个信号频率比与图形切点数的关系Fx：Fy=NY：NX，求出Fy1。

3．再改变信号发生器输出信号的频率，使合成的图形为“∞”、“

8”、“000”等，NY：NX分别为“1：2”、“2：1”、“1：3”等，相应地读出信号发生器输出信号的频率为FX2、FX3、FX4

等，求出FY2、FY3、FY4等，算出的FY的平均值即为待测信号的频率。

【思考题】

1．在示波器的荧光屏上得到一李萨如图形，Y轴、X轴与图形相交时交点数之比，已知，求。

答：。

2．为什么在共振状态下测声速?如何判断系统是否处于共振状态?

答：本实验中将电信号转换为超声波信号的器件是压电陶瓷换能器，该换能器有一最佳响应的频率，当电信号频率等于该响应的频率时，压电

陶瓷片产生共振，输出信号最大，便于测量。示波器屏幕上的信号幅度为最大值时，系统处于共振状态。

实验十七

分光计的使用

用光栅测波长

【预习题】

1．分光计主要由几部分组成？各自作用是什么？

答：（1）分光计主要由底座、平行光管、载物台、望远镜和刻度盘五个部分组成。（2）底座上承载着其它四个部分，其中载物台、望远镜和刻度盘都可绕底座上的主轴转动；平行光管用来产生平行光；载物台用来放置被测样品；望远镜用来接收平行光；刻度盘与游标盘配合用来读取数据。

2．分光计调节要求是什么？

答：分光计的调节要达到三个要求：（1）望远镜能接收平行光。（2）平行光管能发出平行光。（3）望远镜的光轴和平行光管的光轴与仪器的主轴垂直。载物台与仪器的主轴垂直。

3．用光栅测波长时，光栅应如何放置？为什么？

答：用光栅测波长时按图17-7放置光栅。因为这样放置可方便调节。当调节平行光垂直照射光栅表面时（即光栅平面与平行光管轴线垂直），只须调节螺钉Ⅰ和Ⅱ；调节平行光管的狭缝与光栅刻痕平行时，只须调节螺钉Ⅲ。

【思考题】

1．为什么要用各半调节法调节望远镜的主轴垂直于仪器的主轴？

答：综合考虑调节载物台调平螺钉Ⅰ或Ⅱ与调节望远镜水平度调节螺钉对正反两面亮十字反射像与分划板上方的水平刻线间高度差的相互影响，从而加快调节速度。

2．当狭缝过宽或过窄时，将会出现什么现象？为什么？

答：当狭缝过宽时，衍射条纹将变粗，相互靠近的条纹无法分开，在测量时难以确定条纹的中心位置。

当狭缝过窄时，将看不见衍射条纹，因而无法测量。

3．用公式

测光波波长应保证什么条件？实验中如何检查条件是否满足？

答：用公式

测光波波长应保证：平行光垂直照射在光栅上。实验中通过检查0级谱线和光栅面反射的绿十字像的位置检查条件是否满足。0级谱线应与竖叉丝重合，且被测量用（中叉丝）的水平叉丝平分。光栅面反射的绿十字像应与调整叉丝（上叉丝）重合。

实验十九　光具组基点的测定

【预习题】

1．主点（或面）、节点（或面）的含义是什么？它们在什么条件下重合在一起？

答：主点是横向放大率的一对共轭点。若将物体垂直于系统的光轴放置在第一主点处，则必成一个与物体同样大小的正立像于第二主

面处。过主点垂直于光轴的平面，分别称为第一、第二主面（如图中、所示）。第一、第二主面主面是一对横向放大率的共轭面。节点是角放大率的一对共轭点。如图所示：入射光线（或其延长线）通过第一节点时，出射光线（或其延长线）必通过第二节点，并与过的入射光线平行。过节点垂直于光轴的平面分别称为第一、第二节面。

当共轴球面系统处于同一媒质时，两主点分别与两节点重合。

2．实验中确定节点的依据是什么？如何确定？

答：入射光线通过第一节点时，出射光线必通过第二节点，并与过的入射光线平行。实验时不断改变光具组在上层导轨上的位置并使上层导轨饶回转轴转动，当屏上则像点位置不动时，光具组的第二节点恰好在回转轴点的位置上。

3．如何调共轴，在实验中调共轴有什么必要性？

答：用两次成像法调节共轴。实验中调共轴可减小测量误差。

【思考题】

1．当顺时针转动上层导轨时，屏上的像反时针移动，此时节点是在转轴的哪一方？反之如何？试绘图说明。

答：当顺时针转动上层导轨时，屏上的像反时针移动，此时节点在转轴的左侧（图1）；反之在转轴的右侧（图2）。

图1

图2

2．第一主面靠近第一透镜，第二主点靠近第二透镜，在什么条件下才是对的？（光具组由二薄透镜组成）

答：当即时，第一主面靠近第一透镜，第二主点靠近第二透镜。

3．由一凸透镜和一凹透镜组成的光具组，如何测量其基点？（距离可自己设定）

答：根据自己选定的，计算主点及焦点的大小，若焦点在光具组外，测量方法同实验所介绍方法相同。若焦点在光具组内，则需增加一凸透镜，使光具组内焦点的像经凸透镜后成像在屏上，再改变光具组在上层导轨上的位置并使上层导轨饶回转轴转动，当屏上的像点不动时，转轴点的位置即节点位置，焦点的位置可根据凸透镜的焦距和所测像距算出。

实验二十

棱镜玻璃折射率的测定

【预习题】

1．为什么汞灯光源发出的光经过三棱镜以后会形成光谱？

答：当复合光入射三棱镜以后，由于棱镜的色散作用，不同波长的光将被分散开来。汞灯光源是复合光源，所以它发出的光经过三棱镜以后就会形成光谱。

2．怎样用反射法测定棱镜的顶角？

答：反射法测定棱镜的顶角即教材中所介绍的自准直法。具体方法如下：

将待测棱镜置于分光计的载物台上。固定望远镜，点亮小灯照亮目镜中的叉丝，旋转棱镜台，使棱镜的一个折射面对准望远镜，用自准直法调节望

远镜的光轴与此折射面严格垂直，即使十字叉丝的反射像和调整叉丝完全

重合。如图20-5所示，记录刻度盘上两游标读数；再转动游标盘联带

载物平台，依同样方法使望远镜光轴垂直于棱镜第二个折射面，记录相应的游标读数；同一游标两次读数之差等于棱镜角A的补角：

图20-5自准直法

即棱镜角，重复测量几次，计算棱镜角A的平均值和标准不确定度。

3．何为最小偏向角？实验中如何确定最小偏向角？

答：当入射光线与折射光线左右对称时，即当，时，光线的偏向角最小，此角称为最小偏向角，以表示。实验中将三棱镜放置在调好的分光计载物台上，放置时注意将棱镜一底角对准平行光管，眼睛从另一底角方向找到经棱镜折射后形成的谱线。然后慢慢转动棱镜台，缓慢改变入射角,谱线会向一方向移动。当棱镜台转到某一位置，该谱线不再移动，这时无论棱镜台向何方向转动，该谱线匀向相反方向移动，这个谱线反向移动的极限位置就是棱镜对该谱线最小偏向角的位置。

【思考题】

1．在用棱脊分束法测三棱镜的顶角时，为什么三棱镜放在载物台上的位置，要使得三棱镜的顶角离平行光管远一些，而不能太靠近平行光管呢?

试画出光路图，分析其原因。

答：用棱脊分束法测三棱镜的顶角时若三棱镜太靠近平行光管，反射光将不能进入望远镜，在目镜中将不能看到平行光管狭缝的的像。其光路图如下：

2．设计一种不测最小偏向角而能测棱镜玻璃折射率的方案。

答：具体方法请学生自行设计。

第三篇：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：s2n2暗条纹：s2n1（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xL 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：s2n 2暗条纹：s2n1（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 dx L 4

第四篇：光的干涉教学设计

篇一：光的干涉教学设计

《光的干涉》教案

【课题】光的干涉 【教学时间】1课时

【教学对象】高三年级学生

【教材】粤教版高中物理选修3-4第四章第4节 【教学内容分析】 1.教材的地位和作用

本节的主要内容是介绍光的属性之一——光的干涉。光的干涉属于近代物理知识，是学生进一步探究光的本性的基础。同时通过建立相位和周期的联系，光程差和相位差的联系，可以培养学生将物理问题数学化，从数学公式中了解物理含义的能力。2.课程标准对本节的要求

观察光的干涉现象。知道产生干涉现象的条件。3.教材内容安排

本节从肥皂泡上的彩色条纹入手，介绍光的干涉现象，利用双缝干涉现象，介绍光的干涉的特征，然后将光的干涉与机械波的干涉进行类比，介绍光产生干涉的条件和光产生干涉明条纹与暗条纹的公式，并将此公式应用于双缝干涉，得出双缝干涉现象中相邻明（或暗）条纹之间的距离公式。最后呼应节首，利用光的干涉知识，分析肥皂泡彩色条纹的成因。4.教材的特点

第一、注重知识间的前后联系和连贯。通过与机械波的干涉的类比，总结光产生干涉的条件及产生明暗条纹的条件。

第二、培养学生将物理问题数学化的能力。

第三、重视物理知识与生活的联系，培养学生从生活中的现象中寻找物理规律的兴趣。5.对教材的处理

光的干涉现象在生活中并不常见，可以通过与学生常见的机械波的干涉现象进行比较与分析，加深学生理解。本节中的“光程差”往往不容易被学生理解，可以通过与“光的传播路程”作比较，利用相位差的概念，将两者联系起来加以说明。通过学生讨论后提出问题，并结合双缝干涉实验、薄膜干涉实验，将抽象问题可视化，培养学生观察分析的能力，提升学生学习物理的兴趣。

【学生情况分析】 1.学生的兴趣

学生具有强烈的好奇心和求知欲，对观察演示实验及动手操作具有极大的兴趣。2.学生的知识基础

学生已经学习过光学的一些基本知识，以及机械波的干涉的相关知识。学生在生活中缺乏对光的干涉现象的直观经验，但是具有对水波、声波等机械波干涉的经验与理论。

学生对于“光程差”不易理解，但对“光的传播路程”和相位差有一定的理解。3.学生的认知特点

高三学生已有一定的自主构建新知识框架的能力，可以从已感知的机械波干涉现象与规律延伸至待认定的光是波的推想。

高三学生已有一定的物理学科方法，如观察与分析实验，假说方法，从现象中归纳规律等。具备了一定的分析问题、解决问题的能力，因此在本节中引导学生从实验中发现问题，找出其解决方法，以理解光的干涉的条件。

【教学目标】 1.知识与技能

（1）了解光的干涉及特点。（2）知道光产生干涉的条件。

（3）会分析薄膜上的干涉条纹及其特点。2.过程与方法

（1）通过光的干涉与机械波的干涉的比较，学会比较分析的方法。（2）通过对光的干涉条件的数学表达式的理解，学会将物理问题数学化，寻求数学问题的物理意义的方法。

（3）培养将所学知识应用于实践的能力。3.情感态度与价值观 通过利用光的干涉公式分析薄膜的实例，让学生学会关心生活中的问题，并应用所学的知识去解决。

【教学重难点】 1.教学重点

了解光的干涉及特点，知道光产生干涉的条件。2.教学难点

理解“光程差”的概念，用波动理论解释光产生明暗条纹的原理。【教学策略设计】 1.教学组织形式

新课程提倡以自主、合作、探究的教学组织形式来进行课堂教学，本节课采用讨论交流的形式，充分调动学生在物理课堂中的主动性，培养学生的合作意识。通过课堂演示实验与学生动手实验相结合，贯穿探究的思想，让学生体验科学家探索科学的乐趣与经历。2.教学方法（1）讨论法

在教师的指导下，学生以小组为单位，围绕光的干涉特点、光产生干涉的条件等中心问题各抒己见，以培养合作精神，激发学生的学习兴趣，提高学生学习的独立性。

（2）探究法 教师创设出情景，由学生主动发现并提出问题，并在教师的引导下集中于一或两个问题进行共同讨论。然后通过一系列观察、测量、比较、分析等活动，收集与问题有关的信息资料，形成一个假说并提出解决问题的方案，最后对问题形成一个合理的解释，得出结论或规律。探究法可以使学生更准确地认识客观世界和科学的真实，培养和发展学生从事研究必要的探究能力，掌握科学的思维方法，有利于学生科学概念的形成，并能激发学生学习的兴趣，培养良好的个性品质。

（3）演示法

教师在课堂上通过展示双缝干涉实验，让学生通过观察获得光的干涉现象的感性认识。3.学法指导

“授人以鱼，供一饭之需；授人以渔，则终身受用。”教法的实质是学法，教学过程实质上时学生的学习过程，教学设计实质是学生学习方法的设计。教学过程中学生的认知体验、情感体验以及道德体验决定着教学的最终结果。首先，通过一个薄膜干涉的实验引起学生兴趣，并介绍“微粒说”与“波动说”的交锋，激发学生的好奇心与求知欲。接着，通过演示双缝干涉实验，引导学生讨论光的干涉现象和条件，解决本节的重点。再通过教师与学生交流讨论光的干涉条纹特征，用波动理论解释明暗条纹形成的原理。然后由学生动手实验，自制双缝观察光的干涉现象，并尝试观察和解释复色光源的干涉。最后，由学生讨论分析薄膜干涉的成因及光的干涉在生活中的应用。4.教学媒体设计 【教学流程图】

篇二：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：

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：?s?2n?? 2?暗条纹：?s??2n?1??（n=0、1、2、3„）2（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?x?l? 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： dl

2、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：?s?2n? ?2?暗条纹：?s??2n?1??（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 d?x l 篇三：《光的干涉》教学设计

第二十章 光的波动性

府谷中学 任彦霞

【教材分析】：

光学现象是与人类的生产和日常生活密切相关的．人类在对光学现象、规律的研究的同时，也开始了对光本性的探究．到了17世纪，人类对光的本性的认识逐渐形成了两种学说．

（一）光的微粒说

一般，人们都认为牛顿是微粒说的代表，牛顿于1675年曾提出：“光是一群难以想象的细微而迅速运动的大小不同的粒子”，这些粒子被发光体“一个接一个地发射出来”．用这样的观点，解释光的直进性、影的形成等现象是十分方便的．

在解释光的反射现象时，同样十分简便．当光射到两种介质的界面时，要发生反射．在解释反射现象时，只要假设光的微粒在与介质作用时，其相互作用，使微粒的速度的竖直分量方向变化，但大小不变；水平分量的大小和方向均不发生变化（因为在这一方向上没有相互作用），就可以准确地得出光在反射时，反射角等于入射角这一与实验事实吻合的结论．

（二）光的波动说

关于光的本性，当时还存在另一种观点，即光的波动说．认为光是某种振动，以波的形式向四周传播，其代表人物是荷兰物理学家惠更斯．他认为，光是由发光体的微小粒子的振动在弥漫于一切地方的“以太”介质中传播过程，而不是像微粒说所设想的像子弹和箭那样的运动．

当然，光的波动说在解释光的直进性时，会在不透明物体后留下清晰的影子等问题也遇到困难．

可见，光的微粒说和波动说在解释光学现象时，都各有成功的一面，但都不能完满地解释当时所了解的各种光学现象．

在其后的100多年中，主要由于牛顿的崇高地位及声望，因而微粒说一直占主导地位，波动说发展很缓慢．人类对光本性的认识，还期待新的现象的发现．直到19世纪初，人们发现了光的干涉现象，进一步研究了光的衍射现象．干涉和衍射是波动的重要特征，从而光的波动说得到迅速发展．人类对光的本性的认识达到一个新的阶段． 人类对光的本性的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程．根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说．人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识光的本性的．这一章我们学习光的波动性。

第一节光的干涉

【教学目标】

一、知识目标

1.认识光的干涉现象及产生光的干涉现象的条件． 2.理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征．

3.知道不同色光在相同条件下发生干涉时条纹间距不同的原因，知道不同的色光频率不同． 4.理解薄膜干涉的原理并解释一些干涉现象．

二、能力目标

通过观察实验现象，与以前学过的机械波的干涉进行类比，培养学生的自主学习的能力以及对问题的分析、推理能力．

三、情感目标

通过“扬氏双缝干涉”实验的学习，渗透科学家认识事物的科学的物理思维方法．

【重点、难点分析】 1.光的干涉条件．

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”．

【教学用具】

激光干涉演示仪、cai课件．

【教学方法】

实验探究法

【教学时间】：

【课时安排】：2课时

【教学过程】

第一课时

（一）新课引入

由机械波的干涉现象引入：首先用多媒体演示“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，并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两列频率相同、振动情况相同的波源．

（二）新课教学 1．双缝干涉

（1）光的干涉现象——扬氏干涉实验．

①介绍英国物理学家托马斯·杨，如何认识光，且利用单孔双缝使得一束光成了两个振动情况总是相同的波源，称为相干波源，这同机械波中提到的振源的振动步调相同的要求是一致的．——多媒体展示杨氏实验，鼓励学生在认识事物或遇到问题时，学习杨氏的科学态度，巧妙的思维方法．

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，而且振动情况总是相同．

③演示：

可以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，更为清晰的明暗相间的图样．

展示双缝干涉图样，让学生注意观察图样，回答图样的特点：

a.明暗相间．b.亮纹间等距，暗纹间等距．c.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．

师生共同分析：若光是一种波，平行光的光波会同时到达两狭缝s1、s2，所以从两狭缝s1、s2出来的光不但频率相同，而且振动情况总是相同的，从此发出的光在屏上叠加时，若在某点是波峰与波峰（或波谷与波谷）相遇，光就加强；若是波峰与波谷相遇，就相互减弱，在屏上出现明暗相间的条纹。

设问：屏幕上出现亮纹、暗纹的条件是什么？ p1 p 在示意图中，两狭缝s1、s2发出来的光不但频率相同，而且振动情况总是相同的，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．

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，得到亮暗间隔的干并且由涉图样．

教师讲解： s1、s2发出来的两列波到达p点的路程又相同，所以这两列波的波峰(或波谷)将同时到达p点,即光程差δ=0，这时两列波总是波峰与波峰（或波谷与波谷）叠加，p点的光波得到加强，这里就出现了一个亮条纹；屏上p1点到s1、s2的距离不相等，若光程差等于半波长奇数倍，就是波峰与波谷相遇，相互减弱，于是这里出现暗条纹.(教师可引导学生继续分析)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?）．

典型例题——关于相干光的条件

两只相同的灯泡发出的光束相遇()发生干涉现象？（填“能”或“不能”）分析与解答：只有两列相干光相遇，才会产生干涉现象一般光源发出的光．是大量原子跃迁时产生的，由不连续的波列组成，即使频率相同，各波列振动的情况也是无规则地变化的，因此两个独立光源发出的光不是相干光，不会发生干涉现象

【针对性训练】：

在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到彩色的干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片，另一缝前放一绿色滤光片，这时[ c ] a、只有红色和绿色的干涉条纹，其他颜色的条纹消失

b、红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在 c、任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 d、屏上无任何光亮

【思考与讨论】：干涉条纹间距与哪些因素有关．（课本p24）

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。

第五篇：《光的干涉》教学设计

选修3-4 第5-1节《光的干涉》教学设计

一、教材分析

本节主要讲杨氏双缝干涉原理和相干光源的概念。重点是双缝干涉中波的叠加形成的明暗条纹的条件及判断方法。要把光波的干涉和机械波的干涉联系起来，引用路程差的概念，应用学生已有的波的叠加的知识，分析光屏上明暗条纹的分布规律，即与两个狭缝的路程差是波长的整数倍处出现亮条纹，与两个狭缝的路程差是半个波长的奇数倍处出现暗条纹。

二、教学目标

1．知识与技能

◆会观察与描述光的双缝干涉现象，认识单色光双缝干涉条纹的特征。

◆知道单色光双缝干涉亮、暗条纹形成的原理。

◆知道产生光的干涉现象的条件。

2．过程与方法

▲通过对实验观察分析，认识干涉条纹的特征，获得探究活动的体验。

▲尝试运用波动理论解释光的干涉现象。

▲体验观察到光的双缝干涉以支持光的波动说的假说上升为理论的方法。

▲通过机械波的干涉向光的干涉迁移，经历知识同化、抽象建模的物理思维过程。3．情感态度与价值观

●体验探究自然规律的艰辛与喜悦。

●欣赏光现象的奇妙和谐。

●了解光干涉现象的发现对推动光学发展的意义。

三、重点难点

重点：1．观察与描述光的双缝干涉现象。

2．双缝干涉中波的叠加形成的明暗条纹的条件及判断方法。难点：用波动理论解释明暗相间的干涉条纹。

四、教具准备：

⑴实验装置：激光器，双缝干涉演示仪 ⑵多媒体课件：水波干涉的视频，托马斯·杨双缝干涉实验原理示意图，PPT课件、多媒体动画等。

五、教学过程

在光的折射一课中，从实验中得出的折射定律sin1sin2n21与从惠更斯原理得出的结论形式一致，是否可以推测光可能是一种波？

学生思考与交流后得到：如果光是一种波，则要有波的特征现象作实验支持。干涉是波特有的现象，一切波都能发生干涉，因此可以用光是否具有干涉现象来判断光是不是一种波。

复习提问：（课件展示下列问题及右图）

右图是两列水波某时刻干涉的示意图，S1、S2是振动情况总是相同的波源，实线代表波峰，虚线代表波谷，直线OO是S1S2的中垂线，在此时刻介质中a点为两波谷叠加，b点为波峰与波谷叠加，c点为两波峰叠加，d点是处于某种中间状态的叠加。问：a、b、c、d中哪些是出现振动加强的地方，哪些是出现振动减弱d 地方，哪些是出现振动加强和减弱的中间过渡状态？（一般情况下，学生能顺利回答a、c两点是振动加强的点，b点是振动减弱的点，对于d点可能会出现争议。教师可做如下引导）

设问：b点位于什么位置呢？ 学生答：略

（教师进一步引导学生分析）既然S1S2到d点的路程差为零，根据波动理论，两波源在d点处激起的振动总是一致的，虽然该时刻是中间状态的叠加，但两列波在d点处

第 1 页 的叠加，激起d点的振动的振幅（教师强调是振幅最大，而非位移最大，即使是振动加强的点，也有位移为零的时候）仍为最大，故d点还是振动加强的地方。

（屏幕展示“水波干涉”的视频，通过已有知识的迁移让学生走进光的双缝干涉）

让学生观察并描述稳定水波干涉现象的特征：即出现振动总是加强和振动总是减弱的区域，且加强区和减弱区互相间隔的现象；指出干涉现象是两列波在空间相遇叠加的结果；强调要得到稳定干涉图样需要两波源的振动情况完全相同．

一、波的特征现象之一 ——干涉 现象——振动加强与减弱的区域确定 条件——两列波的频率相同（必要条件）

设问1：预期的光（例如红光）的干涉图样是怎样的？

要求回答：

单色光的干涉现象是明暗相间的条纹．（从机械波迁移至光波）设问2：日常生活中为什么不易看到光的干涉现象？

学生交流后教师总结：要产生光的干涉现象必须要有两个振动情况完全相同的光源，包括频率相同、振动方向相同、相位差恒定。而普通光源发出的光，是大量原子跃迁时发出的，由不连续的波列组成，各波列的相位是无规则变化的，这是由原子发光的特点决定的。因此，两个独立的光源发出的光，即使是频率相同的单色光也不能保持恒定的相位差。

设问3：如何通过实验控制而获得光的干涉现象？

学生交流后教师归纳：实验控制的关键在获取振动情况完全相同的光源，让两个完全相同的“相干光源”发出的光在同一空间叠加，用屏在叠加区域接收，应可得到预期的现象。1801年英国的托马斯·杨想出了一个巧妙的办法，把一个点光源发出的一束光分成两束，从而找到了“两个振动情况总是相同的波源”，如愿以偿的观察到了光的干涉现象。因为他设计的巧妙，双缝干涉实验被评为十大美丽物理实验之一（排第五名，多媒体投影如右图）。

二、双缝干涉实验

1．演示实验、观察现象

（屏幕显示托马斯·杨双缝干涉实验原理示意图，如图1所示，介绍杨氏实验）

教师强调以下两点：单缝的作用是获取单一频率的光源；双缝屏上的两条狭缝离的很近，到前一条狭缝的距离相等，所以两条狭缝处光的振动情况完全相同．说明杨氏最初的实验所用的不是狭缝，而是小孔，后来，他发现改用狭缝后干涉图样更加明亮，于是后人把他的实验叫做双缝干涉实验。杨氏实验成功获得亮暗相间的干涉图样，证明光的确是一种波。

（教师采用激光作为光源演示双缝干涉实验）

教师操作：⑴打开激光器，直接把激光打到后背的墙（光屏）上（易观察）．要求学生说出观察到的现象——激光沿直线传播，打到墙上是一个亮斑。

⑵在激光器前加一双缝，让学生再观察实验现象，并引导学生描述观察到的现象。

学生活动：①在加双缝前，请一学生来观察双缝，因为双缝间距太小，大约0.1mm左右，一般很难看出是双缝，可以让其他同学帮助想办法，如将双缝屏迎着光去看便可看出。

②仔细观察实验现象，并描述加双缝前、后在光屏上观察到的现象：光到达屏上的范围比不加双缝时大了；屏上出现了明（红）暗相间的条纹；条纹间距相等；还可以请刚才观察双缝的学生说出，明暗相间的条纹走向与双缝的方向平行。

教师设问：请同学们根据刚才的观察，归纳双缝干涉图样的特征。

学生讨论后回答：⑴亮暗相间的条纹；⑵ 条纹间距相等；⑶ 光到达的范围比“直线传播”的大。

第 2 页 教师设问：为什么会出现这样的图样？怎样用波动理论解释光的干涉现象。

三、比较推理、分析现象

我们可以仿照机械波的干涉，用波动理论来分析屏上明暗条纹的分布情况： ⑴中央明条纹(课件投影右图)S1、S2到P0点距离相同，所以这两列波的波峰或波谷同时到达P0点，在这一点，两列波的波峰与波峰叠加，波谷与波谷叠加，他们在P0点相互加强，因此这里出现明条纹。

⑵第一亮条纹

S1、S2到P1点距离不相同，S2到P1的距离比S2到P1的距离大一个波长。所以当S1的波峰(或波谷)到达P1点时，S2的波峰(或波谷)也到达P1点。在这一点，两列波的波峰与波峰叠加，波谷与波谷叠加，他们在P1点相互加强，因此这里也出现明条纹。

⑶第一暗条纹

S1、S2到Q1点距离不相同，S2到Q1的距离比S2到Q1的距离大半个波长2。所以当S1的波峰(或波谷)到达Q1点时，S2的波谷(或波峰)也到达Q1点。在这一点，两列波的波峰与波谷叠加，他们在Q1点相互减弱，因此这里出现暗条纹。

教师设问：同学们能否自己归纳一下屏上出现明条纹或者暗条纹的一般条件呢？

学生思考讨论后得出结论：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……)

暗纹：光程差(2k1)2(k1、2、3……)

为了巩固理解干涉的稳定性，教师课播放多媒体动画(右图为该动画的截图，本动画可以逐帧播放，动画每播放一帧，波向前传播一个周期，由动画可以清晰看出干涉加强的位置每一时刻都是加强的，而减弱的位置每一时刻都是减弱的。)

教师设问：在上面的分析中，屏上位于P(中央明纹位置)和Q1(第一暗纹位置)之间的某一点是明纹还是暗纹呢？

学生茫然„„

教师指出：其实，我们刚才讨论的所谓振动加强点，实际上应该是振动最强的点，该点振幅最大(等于两列波的振幅之和)，而振动减弱的点实际上是振动最弱的点，该点振幅最小(等于两列波的振幅之差)。像这样的点我们称为明条纹中心位置或暗条纹中心位置。大家从干涉图样上可以看出明条纹到暗条纹是逐渐过渡过去的。(这是学生理解上的难点，此时教师再用多媒体投影干涉图样，让学生仔细观察，加深体会。)思考题：试着推导出明条纹(暗条纹)中心位置的表达式。(为下一节的实验打下基础)本题在教师的指导下师生共同完成。

四、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。（全课总结、提升）

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．光的干涉现象是微粒说无法解释的，使人们认识到光具有波动性。

第 3 页 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，于是产生亮暗条纹，其特征是在中央亮纹两侧对称地分布着亮暗相间的各级干涉条纹，且相邻亮纹和相邻暗纹的间距相等。

3．亮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。

五、作业设计

1．课本练习1、2、3并预习:用双缝干涉测量光的波长。2．例举生活中见过的光的干涉现象。

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