高中光的折射教案
發(fā)表時間:2020-11-02光的衍射。
一名優(yōu)秀的教師就要對每一課堂負責(zé),教師要準備好教案,這是教師需要精心準備的。教案可以更好的幫助學(xué)生們打好基礎(chǔ),幫助教師能夠更輕松的上課教學(xué)。那么一篇好的教案要怎么才能寫好呢?小編經(jīng)過搜集和處理,為您提供光的衍射,歡迎您閱讀和收藏,并分享給身邊的朋友!
選修3-4第十三章第5節(jié)光的衍射
一、教材分析
《光的顏色色散》是人教版高中物理選修3-4第13章第五節(jié)的教學(xué)內(nèi)容,主要認識光的衍射以及衍射光柵的原理。
二、教學(xué)目標
1、知識目標
(1)通過實驗觀察,讓學(xué)生認識光的衍射現(xiàn)象,知道發(fā)生明顯的光的衍射現(xiàn)象的條件,從而對光的波動性有進一步的認識.
(2)通常學(xué)習(xí)知道“幾何光學(xué)”中所說的光沿直線傳播是一種近似規(guī)律.
2、能力目標
(1)通過討論和對單縫衍射裝置的觀察,理解衍射條件的設(shè)計思想.
(2)在認真觀察課堂演示實驗和課外自己動手觀察衍射現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)學(xué)生比較推理能力和抽象思維能力.
3、情感、態(tài)度和價值觀目標:
通過“泊松亮斑”等科學(xué)小故事的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生堅定的自信心、踏實勤奮的工作態(tài)度和科學(xué)研究品德.
三、教學(xué)重點難點
1、教學(xué)重點
單縫衍射實驗和圓孔衍射實驗的觀察以及產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.
2、教學(xué)難點
衍射條紋成因的初步說明.
四、學(xué)情分析(根據(jù)個人情況寫)
五、教學(xué)方法
1.通過機械波衍射現(xiàn)象類比推理,提出光的衍射實驗觀察設(shè)想.
2.通過觀察分析實驗,歸納出產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件以及衍射是光的波動性的表現(xiàn).
3.通過對比認識衍射條紋的特點及變化,加深對衍射圖象的了解.
六、教學(xué)用具
JGQ型氦氖激光器25臺,衍射單縫(可調(diào)縫寬度),光屏、光柵衍射小圓孔板,兩支鉛筆(學(xué)生自備),日光燈(教室內(nèi)一般都有),直徑5mm的自行車軸承用小鋼珠,被磁化的鋼針(吸小鋼珠用),投影儀(本節(jié)課在光學(xué)實驗室進行).
七、課時安排:1課時
八、教學(xué)過程
(一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
復(fù)習(xí)水波的衍射
[投影水波衍射圖片(試驗修訂本第二冊P14圖10—26,10—27)]
[師]請大家看這幾幅圖片,回憶一下相關(guān)內(nèi)容,回答下面兩個問題:
1.什么是波的衍射?
2.圖10—27中哪一幅衍射現(xiàn)象最明顯?說明原因.
[生1](議論后,一人發(fā)言)波能繞過障礙物的現(xiàn)象叫波的衍射.圖10—27中丙圖衍射最明顯,因為這里的孔寬度最小.
[師]前一個問題回答得很好,后一個問題有沒有同學(xué)還有其他看法?
[生2]我認為丙圖中孔的尺寸雖然是最小,但不一定就是發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的原因,我們應(yīng)該用它跟波長比.
[師]很好,大家一起來說說發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是什么?
[生總結(jié)]障礙物或孔的尺寸比波長小或者跟波長相差不多.
(二)情景導(dǎo)入、展示目標
光的衍射實驗
[師]通過上一節(jié)課光的干涉的學(xué)習(xí),我們知道光是具有波動性的,光既然是一種波,那么在傳播過程中也應(yīng)該具有衍射的現(xiàn)象,大家有沒有見過光的衍射現(xiàn)象呢?能舉出例子嗎?
(學(xué)生討論后,一致認為,光波也應(yīng)有衍射本領(lǐng),但無法舉出例子)
[師]根據(jù)我們剛才復(fù)習(xí)的明顯衍射現(xiàn)象的條件,大家說說看,為什么平時我們不易觀察到光的衍射?
[生]可能是因為光波波長很短,而平常我們遇到的障礙物或孔的尺寸比較大,所以不易觀察到光的衍射現(xiàn)象.
[師]很有道理,大家來想想辦法解決這一問題.
(三)合作探究、精講點撥
(學(xué)生討論,設(shè)計出多種實驗觀察方案,絕大部分著眼于發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件,教師加以肯定鼓勵)
[實驗觀察]
安排學(xué)生根據(jù)上面的設(shè)想,自制單縫和小孔.
1.用單縫觀察日光燈光源.
2.用小孔觀察單色點光源.
[師]請大家認真觀察,然后告訴我你看到的現(xiàn)象.
(學(xué)生回答基本上有兩類現(xiàn)象,一是觀察到了單一的一條亮線或一個圓形亮點,二是觀察到比較模糊的明暗相間的線狀或環(huán)狀條紋)
[師]大家做得很認真,有幾位同學(xué)已成功地觀察到了光的衍射現(xiàn)象,現(xiàn)在我們再用更好的裝置來一起觀察一下光的衍射現(xiàn)象.
[教師演示]
在不透明的屏上裝有一個寬度可以調(diào)節(jié)的單縫,用氦氖激光器照射單縫,在縫后適當(dāng)距離處放一光屏,如右圖20—19所示.
調(diào)節(jié)單縫寬度演示,得出下列結(jié)果.
縫寬較寬較窄很窄極窄關(guān)閉
屏上現(xiàn)象一條較寬亮線一條較窄亮線亮線變寬、變暗并出現(xiàn)明暗相間條紋明暗條紋清晰、細小條紋消失
[師]請大家將我們的實驗結(jié)果與課本圖20—8的幾幅照片比較,總結(jié)一下光要發(fā)生明顯的衍射應(yīng)滿足什么條件.
[生]當(dāng)狹縫的寬度比波長小或跟波長差不多時,光偏離了直線傳播方向,發(fā)生了明顯的衍射.
光的衍射現(xiàn)象
[師]大家通過實驗觀察看到,光在傳播過程中能離開直線繞過障礙物到達陰影里去,這一現(xiàn)象叫做光的衍射現(xiàn)象.衍射時產(chǎn)生的明暗條紋叫做衍射圖樣.其實,不僅單縫,還有圓孔,多條平行狹縫以及各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射.同機械波的衍射一樣,光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是:障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長相比,甚至比光的波長還小.
[師]下面我們再來觀察一下圓孔和光柵的衍射現(xiàn)象.
(教師演示,將單縫分別換成圓孔和光柵,可以在屏上觀察到清楚的明暗相間的圓環(huán)和清晰的明暗相間的條紋.)
[師]同學(xué)們已經(jīng)注意到,在衍射現(xiàn)象中,常有一些亮線和暗線,據(jù)此大家來猜猜原因.
[生]在干涉現(xiàn)象中我們也觀察到明暗相間的條紋,我想這里的道理應(yīng)該跟在干涉現(xiàn)象中差不多.
[師]猜想有道理.其實在光的衍射現(xiàn)象中,來自單縫或圓孔上不同位置的光,到光屏處的路程差滿足一定的特點,疊加時加強或減弱,形成明暗相間的條紋,這確實跟光的干涉原理是相似的,大家再考慮一下,如果用白光做衍射實驗,條紋會怎樣呢?
[生]條紋應(yīng)該是彩色的,因為不同色光波長不同,在疊加時形成條紋位置也不一樣,疊合時形成彩色.
[師]回答得非常好,大家明白了嗎?
[生]明白.(教師指導(dǎo)學(xué)生用兩支鉛筆并攏觀察日光燈衍射條紋)
光的衍射現(xiàn)象證明光具有波動性
[師]在光的本性認識的歷史上有過一個“泊松亮斑”的故事,請大家來讀一讀.(學(xué)生閱讀課文后的“閱讀材料”)
[師]大家想不想看看這個亮斑?
[生]想.
(教師演示,用被磁化的鋼針吸一粒鋼珠,懸起,使激光束與鋼珠球心在同一直線上,圖20—20就能在屏上觀察到鋼珠暗影中心有一亮斑,即泊松亮斑.)
[師]著名數(shù)學(xué)家泊松根據(jù)物理學(xué)家菲涅耳提出的波動理論推算出圓板陰影的中心應(yīng)該是一個亮斑,想借此駁倒菲涅耳的波動理論,菲涅耳與阿拉果接受了泊松的挑戰(zhàn),通過多次實驗,發(fā)現(xiàn)圓板中心確有一個亮斑.這樣“泊松亮斑”實驗就成了光的波動理論的精彩驗證.大家從這個故事得到什么啟發(fā).
[生1]實驗對物理研究有重要作用.
[生2]遇到別人的責(zé)疑,要冷靜面對,不要輕易放棄自己的立場或觀點.
[生3]科學(xué)要堅持真理,實事求是.
(學(xué)生的回答很全面,教師要及時肯定鼓勵)
光的衍射圖樣
[師]除了前面實驗觀察到的衍射圖樣外,課本還為我們提供了一些,請大家認真研究和比較,總結(jié)它們各自的特點.
(指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本圖20—10以及首頁彩圖2,并討論干涉、衍射圖樣的異同)
[生]單色光的雙縫干涉圖樣是等距的明暗相間的條紋,亮條紋強度向兩邊逐漸減弱且較慢,單色光的衍射圖樣中間一條亮紋較寬較亮,兩邊是對稱的明暗相間的條紋,亮條紋強度向兩邊逐漸減弱且較快,白光單縫衍射條紋中間是白色的,兩邊是減弱很快的彩色條紋.
[師]總結(jié)得很好.
(四)反思總結(jié),當(dāng)堂檢測。(ZY185.com 范文資源網(wǎng))
(五)發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。
1.課本練習(xí)二(1)(2)
2.課后用太陽光作光源,想出一些辦法觀察衍射現(xiàn)象,描述現(xiàn)象并分析.
九、板書設(shè)計
光的衍射
1、實驗自制障礙物觀察光能發(fā)生衍射現(xiàn)象
單縫衍射現(xiàn)象(投影)圓孔衍射
光發(fā)生明顯衍射的條件(投影)
2、光的衍射現(xiàn)象進一步證明光具有波動性
3、光的衍射圖樣
雙縫干涉圖樣特點:等間距、明暗相間、強度向兩邊漸弱
單縫衍射圖象特點:中間較寬較亮,向兩邊對稱漸暗
十、教學(xué)反思(根據(jù)實際情況寫)
十一、學(xué)案設(shè)計(見下頁)
延伸閱讀
波的衍射學(xué)案
選修3-4第十二章第5節(jié)波的衍射學(xué)案
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標
(1)通過預(yù)習(xí)知道什么是波的衍射現(xiàn)象.
(2)通過生活中的一些實例簡單的感受一下發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
問題一:日常生活中我們最常見最熟悉的機械波便是聲波了,對于聲波大家也最了解.下面請大家考慮一個問題,如果你對著高山喊一聲,過一會兒你便會聽到回聲,此時若在山的另一邊有一個人,但此人不會聽到你的聲音;倘若你對著的不是高山,而是一棵大樹,則此時樹后面的人會聽到你的聲音,原因何在?
問題二:山后面的人聽不到你的聲音是因為聲波沒有傳到山的后面,大樹后的人聽到了你的聲音是因為聲波傳到了樹的后面,像聲波這樣傳播過程中繞過障礙物傳到障礙物后面的這種現(xiàn)象為波的什么現(xiàn)象.
三、提出疑惑
同學(xué)們,通過你的自主學(xué)習(xí),你還有哪些疑惑,請把它填在下面的表格中
疑惑點疑惑內(nèi)容
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標
(1).知道什么是波的衍射現(xiàn)象.
(2).知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.
(3).知道衍射是波特有的現(xiàn)象.
重點:衍射現(xiàn)象及發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.
難點:對產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件的理解.
二、學(xué)習(xí)過程
1.發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件
探究一:發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件
解讀:(1)當(dāng)障礙物或孔的尺寸比波長小時,一定能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,如圖10.4-1所示;當(dāng)障礙物或孔的尺寸比波長大時,只有當(dāng)“大得不多(差不多)”時,如圖10.4-2所示,才發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象.
(2)“障礙物或孔的尺寸比波長小或差不多”是發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件,但并不是發(fā)生衍射的條件,因為障礙物的大小,關(guān)系到衍射現(xiàn)象是否明顯,而不是決定衍射現(xiàn)象能否發(fā)生.
(3)如果障礙物或孔的尺寸比波長大得多,則衍射現(xiàn)象不明顯,如圖10.4-3所示,波近似直線傳播.
探究二:波的衍射特征
解讀:機械波遇到障礙物或孔隙,波就會偏離原來的傳播方向而繞到障礙物的后面去.我們設(shè)想從波源處向外射出的小球,當(dāng)小球碰到障礙物時就會反彈,穿過孔后也不會繞到“陰影”中去,這說明遇到障礙物時,小球不可能像波那樣產(chǎn)生衍射現(xiàn)象,因此衍射是波所特有而宏觀實物粒子所不具有的性質(zhì).
2.反思總結(jié)三:
(四)當(dāng)堂檢測
1.以下關(guān)于波的衍射的說法中正確的是()
A.波遇到障礙物時,一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
B.當(dāng)障礙物的尺寸比波長大得多時,衍射現(xiàn)象很明顯
C.當(dāng)孔的大小比波長小時,衍射現(xiàn)象很明顯
D.只有當(dāng)障礙物的尺寸與波長相差不多時,才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
答案:C
2.下列說法正確的是()
A.只有橫波能發(fā)生衍射,縱波不能發(fā)生衍射
B.當(dāng)波長比孔的寬度小得越多時,波的衍射越明顯
C.聲波能發(fā)生衍射現(xiàn)象,光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象
D.聲波易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,光不易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
答案:D
3.如圖10.4-4所示,S是振源,MN是帶孔的擋板,其中M固定,N可以上下移動,為了使原來不振動的A點振動起來,可采用的辦法是()
A.增大S的振動頻率B.減小S的振動頻率
C.N上移D.N下移
答案:BC
4.已空車氣中的聲速為340m/s,現(xiàn)有幾種聲波:(1)周期為s;(2)頻率為104Hz;(3)波長為10m.它們傳播時若遇到寬度約為13m的障礙物,發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的是()
A.(1)和(2)B.(2)和(3)C.(1)和(3)D.都可以
答案:C
課后練習(xí)與提高
1.下列說法正確的是()
A.衍射是一切波特有的現(xiàn)象
B.對同一列波,障礙物或孔越小衍射越明顯
C.聽到回聲是聲波的衍射現(xiàn)象
D.聽到墻外人的說話聲是衍射現(xiàn)象
答案:ABD
2.現(xiàn)在水波槽中只有一個振源,要想獲得兩個波源,你用什么辦法可以做到?(提示:從波的衍射角度思考,如將一雙孔木板置于水槽中)
練習(xí)題如圖10.4-5所示是不同頻率的水波通過相同的小孔所能到達區(qū)域的示意圖,
情況中水波的頻率最大;情況中水波的頻率最小.
答案:ca
3.如何判斷一列波能否“繞”過障礙物或小孔?(障礙物或小孔的尺寸與波長相差不多或比波長更小時)
4.在用水波槽做衍射實驗時,若打擊水面的振子振動頻率是5Hz,水波在水槽中的傳播速度為0.05rn/s,為觀察到明顯的衍射現(xiàn)象,小孔的直徑d應(yīng)為()
A.10cmB.5cmC.d>1cmD.d<1cm
答案:D
5.有一障礙物的高度為10m,下列波衍射現(xiàn)象最朋顯的是()
A.波長為40m的波
B.波長為9.9m的波
C.頻率為40Hz的聲波
D.頻率為5000MHz的電磁波(v=3.0×108m/s)
答案:A
高二物理教案:《波的衍射》教學(xué)設(shè)計
俗話說,居安思危,思則有備,有備無患。作為高中教師就要早早地準備好適合的教案課件。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識點,幫助高中教師更好的完成實現(xiàn)教學(xué)目標。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的高中教案呢?下面是小編為大家整理的“高二物理教案:《波的衍射》教學(xué)設(shè)計”,相信您能找到對自己有用的內(nèi)容。
高二物理教案:《波的衍射》教學(xué)設(shè)計
教學(xué)目標
1、知道什么是波的衍射現(xiàn)象和發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.
2、知道衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象.
3、通過觀察水波的衍射現(xiàn)象,認識衍射現(xiàn)象的特征.
教學(xué)建議
本節(jié)重點是理解發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件,了解一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象,且僅有明顯與不明顯之分.一般來說,波長大的波容易產(chǎn)生衍射,波長十分小的波,觀察它的衍射現(xiàn)象就不容易了.
例如:將一只小瓶立于水波槽中,在槽中激發(fā)水波,若想在瓶子后面看到水波繞進的現(xiàn)象,激發(fā)水波的振子振動頻率大些好還是小些好?為什么?
當(dāng)障礙物或孔的尺寸比波長小或相差不多時,能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象;由于瓶子的直徑已確定,故水波的波長越長越好,所以,激發(fā)水波的振子振動頻率越小越好, 越小,水波的 越大, 就更接近瓶子的直徑,衍射現(xiàn)象就越明顯.
請教師參考下列表中的概念
項目
波的衍射
備注
概念
衍射是波離開直線傳播的位置繞到障礙物后的現(xiàn)象.
衍射現(xiàn)象是波的特有現(xiàn)象,一切波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象
產(chǎn)生明顯衍射條件
障礙物或小孔 的尺寸比波長小或能與波長相比較.
產(chǎn)生的原因
波疊加的結(jié)果
實例
隔墻有耳
> 教學(xué)設(shè)計示例> 教學(xué)重點:波的衍射
教學(xué)難點:產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件的理解
教學(xué)方法:實驗討論法
教學(xué)儀器:水槽演示儀,長條橡膠管,計算機多媒體
教學(xué)過程:
引入新課:我們向平靜的湖面上投入一個小石子,可以看到石子激起的水波形成圓形的波紋,并向周圍傳播.當(dāng)波紋遇到障礙物后會怎樣?請學(xué)生思考、想象、猜測.(本節(jié)課就要通過對現(xiàn)象的觀察,對其進行初步解釋.)
一、波的衍射
1、波的衍射現(xiàn)象:
首先觀察水槽中水波的傳播:圓形的水波向外擴散,越來越大.然后,在水槽中放入一個不大的障礙物,觀察水波繞過障礙物傳播的情況.由此給出波的衍射定義.
讓學(xué)生仔細觀察演示現(xiàn)象.因為演示實驗的不穩(wěn)定,所以再用計算機多媒體演示衍射現(xiàn)象.
請學(xué)生思考討論后給出定義,教師請學(xué)生回答并板書.
波繞過障礙物的現(xiàn)象,叫做波的衍射.
引導(dǎo)學(xué)生觀察:在水槽中放入一個有孔的障礙物,水波通過孔后也會發(fā)生同樣的現(xiàn)象——衍射現(xiàn)象.再請學(xué)生看教材中的插圖,解釋“繞過障礙物”的含義.
2、發(fā)生明顯波的衍射的條件:
在前面觀察的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生進行下面的觀察:
①在不改變波源的條件下,將障礙物的孔由較大逐漸變?。梢钥吹讲ǖ难苌洮F(xiàn)象越來越明顯.
②引導(dǎo)學(xué)生思考障礙物的大小變化也會引起上述現(xiàn)象嗎?
由此得出結(jié)論:障礙物越小,衍射現(xiàn)象越明顯.
③在不改變障礙物大小的條件下,使水波的波長逐漸變大或逐漸變?。垖W(xué)生回答是否也出現(xiàn)上述現(xiàn)象.
引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論:當(dāng)障礙物的大小與波長相差不多時,波的衍射現(xiàn)象較明顯.
(教師板書) 發(fā)生明顯衍射的條件是:障礙物或孔的大小比波長小,或者與波長相差不多.
最后告訴學(xué)生:波的衍射現(xiàn)象是波所特有的現(xiàn)象.(只有明顯與不明顯)
二、應(yīng)用
請學(xué)生思考和討論在我們生活中是否遇到過波的衍射現(xiàn)象,舉例說明:
例1、俗話說:“隔墻有耳”:是聲波的衍射現(xiàn)象,既聲音繞過障礙物到了耳朵.
例2、水波的衍射現(xiàn)象.
例3、在房間中可以接受到收音機和電視信號,是電磁波的衍射現(xiàn)象> > > 探究活動
讓學(xué)生自己動手回家做衍射實驗和觀察聲音的衍射現(xiàn)象.
光的干涉
13.2光的干涉
【教學(xué)目標】
(一)知識與技能
1.通過實驗觀察認識光的干涉現(xiàn)象,知道從光的干涉現(xiàn)象說明光是一種波。
2.掌握光的雙縫干涉現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的,何處出現(xiàn)亮條紋,何處出現(xiàn)暗條紋。
(二)過程與方法
1.通過楊氏雙縫干涉實驗,體會把一個點光源發(fā)出的一束光分成兩束,得到相干光源的設(shè)計思想。
2.通過根據(jù)波動理論分析單色光雙縫干涉,培養(yǎng)學(xué)生比較推理,探究知識的能力。
(三)情感、態(tài)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(xué)重點】雙縫干涉圖象的形成實驗及分析。
【教學(xué)難點】亮紋(或暗紋)位置的確定。
【教學(xué)方法】復(fù)習(xí)提問,實驗探究,計算機輔助教學(xué)
【教學(xué)用具】JGQ型氦氖激光器一臺,雙縫干涉儀,多媒體電腦及投影裝置,多媒體課件(相關(guān)靜態(tài)圖片及Flash動畫)
【教學(xué)過程】
(一)引入新課
復(fù)習(xí)機械波的干涉
[復(fù)習(xí)提問,誘導(dǎo)猜想]
[多媒體投影靜態(tài)圖片]
師:大家對這幅圖還有印象嗎?
生:有,波的干涉示意圖。
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(xué)生回答結(jié)果不出所料,大部分同學(xué)能答出a、c兩點振動加強,d、e兩點振動減弱,而對于b點則出現(xiàn)了爭議。一種認為b點是振動加強點,另一種則認為b點是由加強到減弱的過渡狀態(tài)。
師:b點振動加強和減弱由什么來決定呢?只有弄清這一點才能解決兩派同學(xué)的爭端。
(有學(xué)生低語,“路程差”)
師:好!剛才這位同學(xué)說到了關(guān)鍵,那么就請你來分析一下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:那么b點應(yīng)為振動——(學(xué)生一起回答):加強點。
(教師總結(jié)機械波干涉的規(guī)律,突出強調(diào)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。那么如果兩列振動情況總是相同的光疊加,也應(yīng)該出現(xiàn)振動加強和振動減弱的區(qū)域,并且出現(xiàn)振動加強和振動減弱的區(qū)域互相間隔的現(xiàn)象。那么這種干涉是一個什么圖樣呢?大家猜猜。
生:應(yīng)是明暗相間的圖樣。
師:猜想合理。那么有同學(xué)看到過這一現(xiàn)象嗎?
(學(xué)生一片沉默,表示沒有人看到過)
師:看來大家沒有見過。是什么原因呢?
[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干涉現(xiàn)象。
師:兩位同學(xué)分析得非常好,也許是沒有干涉的條件,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,像我們教室里的日光燈,我覺得它們完全相同。
師:好。我們可以現(xiàn)場來試試。
(先打開一盞日光燈,再打開另一盞對稱位置的日光燈)
師:請大家認真找一找,墻上、地上、天花板上,有沒有出現(xiàn)明暗相間的干涉現(xiàn)象?
(大家積極尋找,沒有發(fā)現(xiàn),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并不是“振動情況總相同的光源”。
[投影圖]
師:1801年,英國物理學(xué)家托馬斯楊想出了一個巧妙的辦法,把一個點光源分成兩束,從而找到了“兩個振動情況總是相同的光源”,成功地觀察到了干涉條紋,為光的波動說提供了有力的證據(jù),推動了人們對光的本性的認識。下面我們就來重做這一著名的雙縫干涉實驗。
(二)進行新課
1.楊氏干涉實驗
[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干涉實驗。
用激光器發(fā)出的紅色光(平行光)垂直照射雙縫,將干涉圖樣投影到教室的墻上,引導(dǎo)學(xué)生注意觀察現(xiàn)象。
現(xiàn)象:可以看到,墻壁上出現(xiàn)明暗相間的干涉條紋。
師:(介紹)狹縫S1和S2相距很近,雙縫的作用是將同一束光波分成兩束“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(xiàn)明暗相間的條紋”。
結(jié)論:楊氏實驗證明,光的確是一種波。
2.亮(暗)條紋的位置
[比較推理,探究分析]
師:通過實驗,我們現(xiàn)在知道,光具有波動性?,F(xiàn)在我們是不是可以根據(jù)機械波的干涉理論來認真探究一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=S1P0-S2P0=0應(yīng)出現(xiàn)亮紋,(中央明紋)
[演示動畫]圖20—3中S1、S2發(fā)出的正弦波形在P點相遇疊加,P點振動加強(如圖)
鑒于上述動畫的表述角度和效果,教師在此基礎(chǔ)上再播放動畫,如下圖所示振動情況示意圖,使學(xué)生進一步明確.不管波處于哪種初態(tài),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(yīng)出現(xiàn)亮紋。
師:那么其他點情況如何呢?
[投影圖]
P1點應(yīng)出現(xiàn)什么樣的條紋?
生:亮紋。
師:為什么?
生:因為路程差為λ,是半波長的2倍。
師:我們可以從圖上動畫看一下,[演示下圖]
在這里大家看到,屏上P1點的上方還可以找到Δ2=|S1P2-S2P2|=2λ的P2點,Δ3=|S1P3-S2P3|=3λ的P3點,Δn=|S1Pn-S2Pn|=nλ的Pn點,它們對應(yīng)產(chǎn)生第2、3、4…條明條紋,還有明條紋的地方嗎?
生:在P點下方,與P1、P2等關(guān)于P0對稱的點也應(yīng)是明條紋。
師:好。我們可以總結(jié)為:Δ=2n,n=0、1、2…時,出現(xiàn)明紋。
[投影下圖]那么S1、S2發(fā)出的光在Q1點疊加又該如何呢?
[演示動畫]我們先來看一下,動畫顯示,在Q1點振動減弱。
師:在Q1點是波峰與波峰相遇還是波峰與波谷相遇?兩振動步調(diào)如何?
生:是波峰與波谷相遇,振動步調(diào)剛好相反。
(教師啟發(fā)學(xué)生進一步分析這點合振幅情況,以及Q1點與P0、P1的相對位置。)
師:哪位同學(xué)能總結(jié)一下Q1點的特征?
生:Q1點位置在P0、P1間,它與兩波源路程差|S1Q1-S2Q1|=。該點出現(xiàn)暗紋。
師:非常好!大家看像Q1這樣的點還有嗎?
生:有。
(全體學(xué)生此時已能一起總結(jié)出Q2、Q3…等的位置)
[教師總結(jié)]Δ=|S1Q2-S2Q2|=λ,λ…處,在P1P2、P2P3、…等明紋之間有第2條暗紋Q2、第3條暗紋Q3…
師:哪位同學(xué)能用上面的方法寫個通式,歸納一下?
生:當(dāng)Δ=(2n+1),n=0、1、2…時,出現(xiàn)暗紋。
[投影下圖]
師:綜合前面分析,我們可以畫出上面圖示的雙縫干涉結(jié)果。
同時介紹一下相干光源,強調(diào)干涉條件。引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材57頁上方的內(nèi)容,進一步體會,楊氏實驗中的雙縫的作用就是得到一對相干光源。
(三)課堂總結(jié)、點評
今天我們學(xué)習(xí)了光的干涉,知道光的確是一種波。我們還確定了雙縫干涉實驗中,明暗條紋出現(xiàn)的位置:當(dāng)屏上某點到兩個狹縫的路程差Δ=2n,n=0、1、2…時,出現(xiàn)明紋;當(dāng)Δ=(2n+1),n=0、1、2…時,出現(xiàn)暗紋。
兩列波要產(chǎn)生干涉,它們的頻率必須相同,且相位差恒定。能夠產(chǎn)生干涉的光源叫做相干光源。楊氏實驗中,雙縫的作用就是得到一對相干光源。
(四)課余作業(yè)
完成P57“問題與練習(xí)”的題目。
附:課后訓(xùn)練
1.用波長為0.4μm的光做雙縫干涉實驗,A點到狹縫S1、S2的路程差為1.8×10-6m,則A點是出現(xiàn)明條紋還是暗條紋?
答案:暗條紋
2.關(guān)于楊氏實驗,下列論述中正確的是()
A.實驗證明,光的確是一種波。
B.雙縫的作用是獲得兩個振動情況總是相同的相干光源
C.在光屏上距離兩個小孔的路程差等于半波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋
D.在光屏上距離兩個小孔的路程差等于波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋
答案:AB
3.對于光波和聲波,正確的說法是
A.它們都能在真空中傳播B.它們都能產(chǎn)生反射和折射
C.它們都能產(chǎn)生干涉D.聲波能產(chǎn)生干涉而光波不能
答案:BC
4.兩個獨立的點光源S1和S2都發(fā)出同頻率的紅色光,照亮一個原是白色的光屏,則光屏上呈現(xiàn)的情況是()
A.明暗相間的干涉條紋B.一片紅光
C.仍是呈白色的D.黑色
解析:兩個點光源發(fā)出的光雖然同頻率,但“振動情況”并不總是完全相同,故不能產(chǎn)生干涉,屏上沒有干涉條紋,只有紅光。
答案:B
5.在真空中,黃光波長為6×10-7m,紫光波長為4×10-7m?,F(xiàn)有一束頻率為5×1014Hz的單色光,它在n=1.5的玻璃中的波長是多少?它在玻璃中是什么顏色?
解析:先根據(jù)0=c/f0計算出單色光在真空中的波長0,再根據(jù)光進入另一介質(zhì)時頻率不變,由n==,求出光在玻璃中的波長.
0=c/f0=m=6×10-7m,可見該單色光是黃光。
又由n=0/得=0/n=m=4×107m。由于光的顏色是由光的頻率決定的,而在玻璃中光的頻率未變化,故光的顏色依然是黃光。
答案:4×10-7m黃色
光的偏振
古人云,工欲善其事,必先利其器。準備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動,使教師有一個簡單易懂的教學(xué)思路。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢?下面的內(nèi)容是小編為大家整理的光的偏振,希望對您的工作和生活有所幫助。
選修3-4第十三章第6節(jié)光的偏振學(xué)案
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標:
偏振光與自然光的區(qū)別
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1.偏振光:自然光垂直透過某一偏振片后,其光振動方向只沿著偏振片的___________方向,這種現(xiàn)象就叫做光的___________,這樣的光叫做___________,光的____________證明光是___________波.
2.自然光:由太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光,包含著在垂直于傳播方向上沿___________方向振動的光,而且沿各個方向振動的光波強度都___________,這樣的光叫___________.
三、提出疑惑
同學(xué)們,通過你們的自主學(xué)習(xí),你還有哪些疑惑,請把它填在下面的表格中
疑惑點疑惑內(nèi)容
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標:1、觀察振動的偏振現(xiàn)象
2、知道只有橫波才有偏振現(xiàn)象
3、知道偏振光和自然光的區(qū)別
4、能運用偏振知識來解釋生活中的一些常見光現(xiàn)象
重點難點:重點是知道光的偏振現(xiàn)象及光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波
二、學(xué)習(xí)過程:
復(fù)習(xí)與回顧:
1、光的干涉是指
2、光的衍射是指
3、光的干涉和衍射現(xiàn)象均說明
4、機械波根據(jù),把波分為橫波和縱波。光既然也是一種波,那么,光波是橫波還是縱波呢?
5、動手試試教材64頁的演示,看看這個實驗說明什么?
【導(dǎo)讀】仔細研讀教材P64-66,完成學(xué)習(xí)目標
【導(dǎo)思】
1、什么是偏振片?偏振片的特性是什么?
2、觀察65頁的演示實驗,實驗結(jié)果說明什么?
3、什么叫自然光?什么叫偏振光?
4、對照兩個演示實驗,總結(jié)光到底是橫波還是縱波?請闡述你的理由
5、舉例說明偏振現(xiàn)象有哪些應(yīng)用
【做一做】
1、將一個偏振片放于眼睛的前方,觀察通過窗戶進入室內(nèi)的自然光,轉(zhuǎn)動偏振片,你感覺到的陰暗有沒有明顯的變化?
【點撥】無明顯變化。因為自然光包含在垂直傳播方向上一切方向的光且沿各個方向振動的光波的強度相同。
2、通過偏振片觀察玻璃表面、光滑桌面反射來的燈光或窗外的光,同時轉(zhuǎn)動偏振片,你感覺到的明暗有無明顯的變化?玻璃表面、光滑桌面的反射光是偏振光嗎?
【點撥】明暗有明顯變化。因為玻璃表面、光滑桌面反射來的燈光或窗外的光及玻璃折射的光都是偏振光。
3、將偏振片疊放在數(shù)字式電子表的液晶顯示屏上,觀察顯示屏亮度的變化,為什么沿不同方向放置時會有不同的亮度?
【點撥】因為電子表的液晶數(shù)字顯示屏上、下兩個板面處有兩片偏振片,將偏振片放在顯示屏上,使進入上表面的光的強度發(fā)生變化,導(dǎo)致顯示屏亮度變化。
(三)反思總結(jié):
(四)當(dāng)堂檢測
1.縱波不可能產(chǎn)生的現(xiàn)象是()
A.偏振現(xiàn)象B.反射現(xiàn)象C.折射現(xiàn)象D.衍射現(xiàn)象
2.下列哪些波能發(fā)生偏振現(xiàn)象()
A.聲波B.電磁波C.橫波D.縱波
3.下列說法中正確的是()
A.光振動沿各個方向均勻分布的光是自然光
B.光振動沿各個方向均勻分布的光是偏振光
C.光振動沿特定方向的光才是偏振光
D.光振動沿特定方向的光才是自然光
4.對于光的偏振,下列說法正確的是()
A.自然光是偏振光
B.自然光通過偏振片后成為偏振光
C.偏振光不能再通過偏振片
D.如果偏振片的透振方向與偏振光的振動方向垂直,偏振光不能透過偏振片
5.如圖13-6-5所示,讓自然光照射到P、Q兩偏振片上,當(dāng)P、Q兩偏振片的透振方向夾角為以下哪些度數(shù)時,透射光的強度最弱()
圖13-6-5
A.0°B.30°C.60°D.90°
6.在拍攝日落時分水面下的景物時,應(yīng)在照相機鏡頭前裝一個偏振片,其目的是()
A.減少陽光在水面上的反射光
B.阻止陽光在水面的反射光進入照相機鏡頭
C.增強光由水面射入空氣中的折射光進入鏡頭的強度
D.減弱光由水面射入空氣中的折射光進入鏡頭的強度
7.在楊氏雙縫干涉實驗裝置的雙縫后面各放置一個偏振片,若兩個偏振片的透振方向相互垂直,則()
A.光屏上仍有干涉條紋,但亮條紋的亮度減小
B.光屏上仍有干涉條紋,但亮條紋的亮度增大
C.干涉條紋消失,但仍有光射到光屏上
D.干涉條紋消失,光屏上一片黑暗
8.為什么所有的汽車擋風(fēng)玻璃和大燈都裝上透振方向與水平面成45°的偏振片時,夜間出車時會防止眩暈?
課后練習(xí)與提高
1、關(guān)于電磁波譜中的各種電磁波,以下說法正確的是()
A、電磁波中最易出現(xiàn)干涉、衍射的是無線電波
B、電磁波中最易顯示出的是γ射線
C、各種色光在真空中頻率不同,同一色光在各種介質(zhì)中折射率相同
D、各種色光在同一介質(zhì)中波長不同,同一色光在真空中的波長比在任何介質(zhì)中的波長都長
2、關(guān)于光是電磁波,下列論述中正確的是()
A、法拉第首先從理論上得出了電磁波的傳播速度和實驗測得的光速相同
B、赫茲用實驗測定并計算出了電磁波的波速,跟前人預(yù)言符合得相當(dāng)好
C、電磁波跟光一樣都具有反射、折射、干涉、衍射等性質(zhì)
D、麥克斯韋首先提出光是一種電磁波
3、國家863計劃中的一個重點項目所研究的X光激光(頻率范圍很窄的高強度X射線),有著廣泛的應(yīng)用前景,用X光激光給細胞“照像”,主要利用了X光的以下哪個特點()
A、殺菌作用B、化學(xué)作用C、波長短D、粒子性
4、風(fēng)云二號衛(wèi)星發(fā)送回地面的紅外云圖是由衛(wèi)星上設(shè)置的具有接收云層輻射的紅外線感應(yīng)器完成的,云圖上的黑白程度由輻射紅外線的云層的溫度高低決定,這是利用紅外線的()
A、不可見性B、穿透性C、熱效應(yīng)D、化學(xué)反應(yīng)
5醫(yī)學(xué)上將激光束的寬度聚集到納米的范圍內(nèi),可修復(fù)人體已損壞的器官,對DNA分子進行超微型基因修復(fù),除去癌癥、遺傳疾病等,這是利用了激光的()
A、單色性B、平行性C、高能性D、粒子性
6、(04年春季上海綜合題)近年來,無線光通信技術(shù)(不需光纖,利用紅外線在空間的定向傳播來傳遞信息的通信手段)在局域網(wǎng)、移動通信等多方面顯示出巨大的應(yīng)用前景。關(guān)于紅外線和光通信,以下說法中正確的是()
A、光通信就是將文字、數(shù)據(jù)、圖像等信息轉(zhuǎn)換成光信號從一地傳向另一地的過程
B、光纖通信中的光信號在光纖中傳輸,無線光通信的光信號在空氣中傳輸
C、紅外線的頻率比可見光的頻率高
D、紅外光子的能量比可見光子的能量大
7、某同學(xué)以線狀白熾燈為光源,利用游標卡尺兩腳間形成的狹縫觀察光的衍射現(xiàn)象后,總結(jié)出以下一些規(guī)律,其中說法正確的是()
A、若狹縫與燈絲平行,衍射條紋與狹縫平行B、若狹縫與燈絲垂直,衍射條紋與狹縫垂直
C、衍射條紋的疏密程度與狹縫的寬度有關(guān)D、衍射條紋的間距與光的波長有關(guān)
8、用單色光通過小圓盤與小圓孔做衍射實驗時,在光屏上得到衍射圖形,觀察到它們的現(xiàn)象,其中說法正確的是()
A.用小園盤時中央暗B.用小園盤時中央亮
C.中央均為亮點的同心圓形條紋D.中央均為暗點的同心圓形條紋
9.采用紅外線烘干油漆,紅外烤箱烤制雞鴨,其理由是因為()
A.紅外線熱作用顯著,燒烤的時間短
B.紅外線熱作用顯著,但加熱緩慢,油漆不易產(chǎn)生皺紋,烤雞鴨不易烤焦
C.紅外線熱作用顯著、衍射現(xiàn)象也比較明顯,可使油漆內(nèi)外干燥,雞鴨內(nèi)外受熱差別小
D.紅外線熱作用不顯著,但可使受熱物體溫度升高一致
10.通過一塊偏振片分別去觀察電燈、蠟燭、月亮、反光的黑板的光,當(dāng)以入射光線為軸轉(zhuǎn)動偏振片時,能夠觀察到光線強弱有變化的是()
A、電燈B、蠟燭C、月亮D、反光的黑板
11.如圖所示,讓太陽光通過遮光板M中的小孔S,在M的右方放一偏振片P,P的右方再放一光屏Q,現(xiàn)以光的傳播方向為軸逐漸旋轉(zhuǎn)偏振片P,關(guān)于屏Q上光的亮度變化情況,下列說法中正確的是()
A、先變亮后變暗
B、先變暗后變亮
C、亮度不變
D、光先變暗后變亮,再變暗,再變亮
12.沙塵暴是由于土地沙化形成的惡劣氣象現(xiàn)象,發(fā)生沙塵暴時能見度只有幾十米,天空變黃發(fā)暗。這是由于發(fā)生沙塵暴時()
A、只有波長較長的一部分光才能到達地面
B、只有波長較短的一部分光才能到達地面
C、只有頻率較大的一部分光才能到達地面
D、只有能量較大的光子才能到達地面
13.早上太陽從東方地平線升起,人們看到的太陽是紅色的,這是因為()
A、紅光沿直線傳播B、紅光的波長長,衍射現(xiàn)象明顯
C、紅光的折射率小,傳播速度大D、紅光更容易引起人們的視覺
14.仿生學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)的一個分支,它通過研究生物的結(jié)構(gòu)和功能,從而制造類似于生物的裝置,發(fā)揮相似的功能。響尾蛇能夠在夜間看清物體,是因為它能夠接收、感知無論是白天,還是夜晚都可以發(fā)出的紅外線;響尾蛇導(dǎo)彈是一種被動制導(dǎo)的空對空導(dǎo)彈,它能夠準確地擊中敵方目標,其原因是()
A、它像雷達一樣,導(dǎo)彈輻射的電磁波被敵方目標反射回來確定位置,然后擊中目標
B、它不同于雷達,它本身不能輻射電磁波,靠接受目標的電磁波制導(dǎo)
C、雷達和響尾蛇導(dǎo)彈一樣,都是本身不輻射,而靠目標輻射的電磁波工作
D、響尾蛇導(dǎo)彈是仿響尾蛇,雷達是仿蝙蝠。
當(dāng)堂檢測答案:
1.思路解析:因為縱波的傳播方向與振動方向在同一條直線上,所以不可能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象.
答案:A
2.思路解析:聲波為機械波且為縱波,縱波不發(fā)生偏振,電磁波為橫波,能發(fā)生偏振.
答案:BC
3.思路解析:根據(jù)自然光、偏振光的概念易判斷出選項A、C正確.
答案:AC
4.思路解析:自然光垂直于傳播方向的所有方向上都存在光振動,不是偏振光,A選項錯.自然光透過偏振片后的光振動方向只沿著偏振片的透振方向,故自然光透過偏振片后變?yōu)槠窆?只要偏振光的振動方向與偏振片的透振方向不垂直就能通過偏振片,當(dāng)兩者方向平行時,透射光強度最大,C選項錯誤.當(dāng)兩者方向垂直時,偏振光將不能通過偏振片,故D選項正確.
答案:BD
5.思路解析:當(dāng)兩偏振片的夾角為90°時,偏振光的振動方向與偏振片透振方向垂直.
答案:D
6.思路解析:日落時分的陽光照射到水面上時,反射光很強,照相鏡頭對著水面時,進入鏡頭的光線既有陽光經(jīng)水面的反射光,又有由水中折射入空氣的折射光.前者光線進入鏡頭所得實際景物為在水中的倒影的像,而后者光線進入鏡頭所攝得照片才是水下景物的像,兩者在同一底片上相互干擾,使模糊不清.若在鏡頭上安裝一偏振片,轉(zhuǎn)動偏振片方向使其透振方向與反射光的光振動方向垂直,即可最大限度地阻止反射光進入鏡頭,增強攝像的清晰度.
答案:B
7.思路解析:雙縫后面各放置一個偏振片后,透過雙縫的光為偏振光,當(dāng)偏振片的透振方向相互垂直時,兩偏振光的振動方向相互垂直,不再是相干光,在屏上不發(fā)生干涉現(xiàn)象.
答案:C
8.思路解析:汽車照明大燈的燈絲發(fā)出的自然光,經(jīng)大燈上的偏振片后,透射出的是振動方向與水平面成45°角的偏振光,當(dāng)對面來車時,對面車擋風(fēng)玻璃上偏振片的方向恰好與射到它上面的光的透振方向垂直,所以對面的司機不會因眼睛受到強光照射而眩暈,同理自己也不會因?qū)Ψ杰囌丈涠灒@樣提高了交通安全程度.
課后練習(xí)與提高
1.ABD2.BCD3.C4.C5.C6.AB7.ACD
8.C9.C10.CD11.C12.A13.B14.BD