物理學是研究物質運動最壹般規律和物質基本結構的學科。作為自然科學的帶頭學科,物理學研究大至宇宙,小至基本粒子等壹切物質最基本的運動形式和規律,因此成為其他各自然科學學科的研究基礎。接下來是我為大家整理的高中物理光的幹涉教案大全,希望大家喜歡!
高中物理光的幹涉教案大全壹
教學目標
1、知識與技能:
(1)在學生已有幾何光學知識的基礎上引導學生回顧人類對光的本性的認識發展過程
(2)在復習機械波幹涉的基礎上使學生了解產生光的幹涉的條件和楊氏實驗的設計原理。
(3)使學生掌握在雙縫幹涉實驗中產生亮條紋和暗條紋的原因及條件,並了解其有關計算,明確可以利用雙縫幹涉的關系測定光波的波長。
(4)通過幹涉實驗使學生對光的幹涉現象加深認識。
2、過程與 方法
在教學的主要設置了兩個探究的問題
(1)在機械波產生幹涉現象的知識基礎上,學生通過自主學習掌握光的幹涉條件,在雙縫幹涉實驗中產生亮條紋和暗條紋的原因及條件。
(2)小組合作學習探究相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的間距與什麽因素有關。
3、情感態度價值觀
培養學生合作的精神、團隊的意識和集體的觀念,培養學生循著科學家足跡自主探究科學知識的能力,從而真正實現使每個學生都得到發展的目標。
教學重點
(1)使學生知道雙縫幹涉產生的條件,掌握幹涉圖樣的特征。
(2)理解雙縫幹涉實驗中產生亮條紋和暗條紋的條件
(3)理解相鄰的亮條紋(或暗條紋)的間距,並能應用這壹規律解決實際問題
教學難點
(1)對雙縫幹涉圖樣中亮條紋和暗條紋產生原因的正確理解
(2)理解影響雙縫幹涉圖樣中相鄰亮條紋(或暗條紋)間距的因素
教學方法
類比、實驗、分組探究
教學工具
PPT課件、玩具激光光源、光柵(雙縫)
教學過程
課題引入:
問壹:在日常生活中,我們見到許多光學的現象,這些自然現象是如何形成的?
圖片展示:如光的直線傳播、彩虹、“海市蜃樓”
引入:自然界中的光現象如此豐富多彩,人們不禁要問光的本質到底是什麽?
新課教學:
壹、兩大學說之爭:
在17世紀以牛頓為代表的壹派認為:“光是壹種物質微粒,在均勻的介質中以壹定的速度傳播”
以惠更斯為代表的壹派認為:“光是在空間傳播的某種波”
學生討論:妳贊同誰的觀點?並說壹說贊同的原因。
二、光的幹涉:
(壹)假設:光是壹種波,則必然會觀察到波的特有現象。
學生回顧:機械波的特有現象——幹涉
引導:只要能看到光的幹涉現象,就能說明光具有波性
(二)實驗探究:
1、我們怎樣才能使兩列光相遇時發生幹涉現象?
演示:兩個單獨的激光光源相遇
設問:為什麽看不到幹涉現象?產生幹涉現象必須有什麽條件?
學史介紹:實際上很難找到兩個能相互幹涉的光源,壹直到1801年英國物理學家托馬斯·楊在實驗室裏成功的觀察到了光的幹涉。
2、托馬斯·楊雙縫幹涉實驗介紹:
介紹實驗裝置,在擋板上開兩條很窄的狹縫,當壹束單色光投射到擋板時,兩條狹縫相當於兩個完全相同的光源——相幹光源。
光的幹涉條件:相幹光源
3、演示實驗:雙縫幹涉實驗
思考:光通過雙縫後墻上出現了什麽現象?這又說明了什麽?
師生小結:光具有波動性
引導學生參閱課本彩圖中的雙縫幹涉圖樣
小組討論:光的幹涉圖樣有什麽特征?
得出實驗現象:中央亮條紋、明暗相間、間距相等的條紋
設問(現象解釋):妳該如何解釋光屏上出現的亮條紋(暗條紋)?
光屏上何處出現亮條紋,何處出現暗條紋?即產生的條件是什麽?
小組討論:形成***識,派代表闡述原因。
光屏上出現亮條紋(或暗條紋)的條件:
亮條紋: (n=0、1、2、3…)
暗條紋: (n=0、1、2、3…)
高中物理光的幹涉教案大全二
教學目標
(壹)知識與技能
1.通過實驗觀察認識光的幹涉現象,知道從光的幹涉現象說明光是壹種波。
2.掌握光的雙縫幹涉現象是如何產生的,何處出現亮條紋,何處出現暗條紋。
(二)過程與方法
1.通過楊氏雙縫幹涉實驗,體會把壹個點光源發出的壹束光分成兩束,得到相幹光源的設計思想。
2.通過根據波動理論分析單色光雙縫幹涉,培養學生比較推理,探究知識的能力。
(三)情感、態度與價值觀
通過對光的本性的初步認識,建立辯證唯物主義的世界觀。
教學重點雙縫幹涉圖象的形成實驗及分析。
教學難點亮紋(或暗紋)位置的確定。
教學方法復習提問,實驗探究,計算機輔助教學
教學用具JGQ型氦氖激光器壹臺,雙縫幹涉儀,多媒體電腦及投影裝置,多媒體課件(相關靜態圖片及Flash動畫)
教學過程
(壹)引入新課
復習機械波的幹涉
[復習提問,誘導猜想]
[多媒體投影靜態圖片]
師:大家對這幅圖還有印象嗎?
生:有,波的幹涉示意圖。
師:[投影問題]請大家回憶思考下面的問題:
圖中,S1、S2是兩個振動情況總是相同的波源,實線表示波峰,虛線表示波谷,a、b、c、d、e中哪些點振動加強?哪些點振動減弱?
學生回答結果不出所料,大部分同學能答出a、c兩點振動加強,d、e兩點振動減弱,而對於b點則出現了爭議。壹種認為b點是振動加強點,另壹種則認為b點是由加強到減弱的過渡狀態。
師:b點振動加強和減弱由什麽來決定呢?只有弄清這壹點才能解決兩派同學的爭端。
(有學生低語,“路程差”)
師:好!剛才這位同學說到了關鍵,那麽就請妳來分析壹下b點與S1、S2兩點的路程差。
生:由圖可以看出OO′是S1、S2連線的中垂線,所以b到S1、S2的路程差為零。
師:那麽b點應為振動——(學生壹起回答):加強點。
(教師 總結 機械波幹涉的規律,突出強調兩列波的振動情況總是完全相同。)
師:光的波動理論認為,光具有波動性。那麽如果兩列振動情況總是相同的光疊加,也應該出現振動加強和振動減弱的區域,並且出現振動加強和振動減弱的區域互相間隔的現象。那麽這種幹涉是壹個什麽圖樣呢?大家猜猜。
生:應是明暗相間的圖樣。
師:猜想合理。那麽有同學看到過這壹現象嗎?
(學生壹片沈默,表示沒有人看到過)
師:看來大家沒有見過。是什麽原因呢?
[生1]可能是日常生活中找不到兩個振動情況總相同的光源。
[生2]可能是我們看見了但不知道是光的幹涉現象。
師:兩位同學分析得非常好,也許是沒有幹涉的條件,也許是相逢未必曾相識。大家看他們倆誰分析得對呢?
生:我覺得生1說的不成立,這樣的光源很多,像我們教室裏的日光燈,我覺得它們完全相同。
師:好。我們可以現場來試試。
(先打開壹盞日光燈,再打開另壹盞對稱位置的日光燈)
師:請大家認真找壹找,墻上、地上、天花板上,有沒有出現明暗相間的幹涉現象?
(大家積極尋找,沒有發現,思維活躍,議論紛紛)
師:看來兩個看似相同的日光燈或白熾燈光源並不是“振動情況總相同的光源”。
[投影圖]
師:1801年,英國物理學家托馬斯·楊想出了壹個巧妙的辦法,把壹個點光源分成兩束,從而找到了“兩個振動情況總是相同的光源”,成功地觀察到了幹涉條紋,為光的波動說提供了有力的證據,推動了人們對光的本性的認識。下面我們就來重做這壹著名的雙縫幹涉實驗。
(二)進行新課
1.楊氏幹涉實驗
[動手實驗,觀察描述]
介紹楊氏實驗裝置(如圖)
師:用氦氖激光器演示雙縫幹涉實驗。
用激光器發出的紅色光(平行光)垂直照射雙縫,將幹涉圖樣投影到教室的墻上,引導學生註意觀察現象。
現象:可以看到,墻壁上出現明暗相間的幹涉條紋。
師:(介紹)狹縫S1和S2相距很近,雙縫的作用是將同壹束光波分成兩束“振動情況總是相同的光束”。這樣就得到了頻率相同的兩列光波,它們在屏上疊加,就會出現明暗相間的條紋”。
結論:楊氏實驗證明,光的確是壹種波。
2.亮(暗)條紋的位置
[比較推理,探究分析]
師:通過實驗,我們現在知道,光具有波動性。現在我們是不是可以根據機械波的幹涉理論來認真探究壹下實驗中的明暗條紋是如何形成的呢?
[投影圖]
圖中,P0點距S1、S2距離相等,路程差Δ=S1 P0-S2 P0=0應出現亮紋,(中央明紋)
[演示動畫]圖20—3中S1、S2發出的正弦波形在P點相遇疊加,P點振動加強(如圖)
EMBED MSPhotoEd.3
鑒於上述動畫的表述角度和效果,教師在此基礎上再播放動畫,如下圖所示振動情況示意圖,使學生進壹步明確.不管波處於哪種初態,P0點的振動總是波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇,振幅A總為A1、A2之和,即P點總是振動加強點,應出現亮紋。
EMBED MSPhotoEd.3
師:那麽其他點情況如何呢?
[投影圖]
EMBED MSPhotoEd.3
P1點應出現什麽樣的條紋?
高中物理光的幹涉教案大全三
教材選用
人教版普通高中課程標準實驗教科書·物理選修3-4·第十三章第三節。
教學內容分析
(壹)作用與地位
本節是在《機械波》的基礎上展開的,上承幾何光學,也是後面學習《光的衍射》等知識的基礎,本節揭示了光的波動性,促使人類對光的本性有更進壹步的認識。同時也與選修3-5《光電效應》***同構成光的波粒二象性,所以本節具有重要的研究意義。
(二)課程標準
1、觀察光的幹涉現象;2、知道產生幹涉現象的條件。
(三)課程特點
課程標準是課程的宏觀結構,教材是課程的微觀結構。從教材特點看,本節通過提出猜想:如果光真的是壹種波;隨後進行楊氏雙縫實驗,通過得到幹涉圖樣,進而證明光是壹種波;最後討論路程差與半波長的關系,得出明暗條紋出現的條件。
但教材中並沒有突出“空間”幹涉;雙縫幹涉實驗的示意圖並沒有采用形象化的展示,從而影響了學生對光的幹涉機理的理解;增加了學習的難度,所以我對教材做了以下的處理:
1.增加創新演示實驗,利用丁達爾效應展示幹涉通路,有助於學生對物理規律的深刻理解;
2. 通過演示光波直觀圖示,形象的展示光波的幹涉機理,化抽象的光波為直觀;
3.增強教學中的邏輯性,註重知識的構建過程;
學生情況分析
(壹)思維特點
按皮亞傑的理論,高二學生正處在形式運算的思維階段, 遵循從簡單到復雜,從直觀到抽象的認知規律,但是他們的 抽象思維 能力還不夠強,常常會需要具體的表象或類比於相似的具體 經驗 來支持思維過程。
(二)知識基礎
學生已經學習了機械波的內容,對機械波的幹涉和波的疊加原理有壹定認識。
(三)認知困難
但學生知識的遷移能力相對薄弱,且光的幹涉機理比較抽象,加之對光幹涉無本質的認識。
教學目標分析
(壹)知識與技能
(1)知道光產生幹涉的條件,知道光是壹種波;
(2)知道光的幹涉現象和幹涉條紋的分布特點;
(3)知道路程差與明暗條紋之間的關系。
(二)過程與方法
(1)通過光的幹涉與機械波幹涉的類比,培養學生比較分析的能力和知識遷移的能力。
(三)情感、態度、價值觀
(1)通過觀察實驗,培養學生實事求是的科學態度。
(2)通過了解楊氏雙縫幹涉實驗,培養學生的物理學史情懷,增加對物理學的熱愛。
教學重難點
重點:光的幹涉特點和產生條件
重點:明暗條紋產生的原因
教學策略分析
壹、教學方法
主要采用實驗法、講授法、並輔以提問法等教法,把教學過程設計成以激發學生興趣的吹肥皂泡實驗為切入點,以觀察實驗和已有知識為基礎,以“為什麽肥皂泡表面的條紋始怎麽形成的?”等問題為主線的師生對話活動,
實驗法
通過探究楊氏雙縫實驗,觀察光幹涉的特點,得出光是壹種波;通過創新演示實驗,利用丁達爾效應顯現幹涉通路,展示光幹涉的空間性,進壹步理解光的波動性;通過演示直觀圖示模擬波在空間P點的三種疊加情況(峰峰、谷谷、峰谷),理解光的幹涉機理。
(2)講授法
通過已熟悉的機械波幹涉,遷移到光幹涉問題的新情境中來,加強學生知識的遷移能力。
二、學法指導
在學法指導上,註重引導學生合作實驗探究,觀察思考,多自主討論,重視分析歸納,使學生自主發現問題,解決問題,在獲取新知識的同時提高合作意識,獨立思考,易遷移,領會物理學的思想。
教學準備
教具:肥皂水、激光筆、雙縫、支架、水槽、清水、牛奶、自制教具等。
多媒體:PPT、圖片、圖示模型、動畫、視頻等
實驗創新
本節課除去導入新課使用的趣味實驗和雙縫實驗外,設計了兩個實驗。
實驗1 傳統的雙縫幹涉實驗不能明顯的展示幹涉具有空間性,但通過往清水中加入牛奶,利用丁達爾效應顯示幹涉通路,進壹步加深學生對光波動性的認識。
實驗2 課本中光幹涉的插圖並沒有讓學生清晰的認識到幹涉的機理,通過利用演示實驗,制作兩列波在空間某點P的三種疊加情況(波峰與波峰疊加、波谷與波谷疊加、波峰與波谷疊加),直觀展示光波疊加的實際過程,讓學生更好的理解明暗條紋產生的原因。
教學流程
教學過程設計
教學環節和教學內容 教師活動 學生活動 設計意圖 壹、創設情境,引入課題:
介紹器材:肥皂水、塑料圈
演示實驗:吹泡泡
二、創新演示實驗 展示空間幹涉
1.學習物理學史,增強對物理學的熱愛
介紹以牛頓為代表的物理學家認為光是粒子性的,以惠更斯為代表的物理家提出了波動性及托馬斯楊實驗。
2.進行實驗探究,觀察實驗現象
實驗器材:綠色激光、雙縫片、光屏
介紹實驗裝置,進行雙縫幹涉實驗。
觀察實驗,總結現象:中間是明條紋,並且出現明暗相間的條紋。
光幹涉條件:頻率、相位差、振動方向相同。
實驗結論:光是壹種波。
幹涉圖樣特點:出現中央亮紋,亮度往兩邊變暗;明(暗)條紋的寬度相同。
3.演示創新實驗,展示空間幹涉
前後移動激光筆,引導學生觀察幹涉圖樣。
實驗器材:單色激光、雙縫、牛奶、水槽、水。
利用丁達爾現象演示光幹涉通路。
更進壹步地認識光的波動性。
得出結論:光在整個疊加空間區域內都發生幹涉。
三、演示形象圖示,理解幹涉原理
通過演示直觀的光波疊加圖示:通過類比機械波的疊加圖示,在空間某點P,恰好兩列相幹波波峰與波峰疊加,由於波峰的振幅最大,且振動方向相同,疊加時振幅更大,則相幹加強,以此遷移到抽象的光波,在光屏該處則為明條紋,同理波谷與波谷在此處疊加也為明條紋,波峰與波谷則為暗條紋。
(同理谷谷疊加也為明條紋,沒有展示疊加圖示)
光波峰谷疊加相消為暗條紋
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