人教版高中物理选择性必修1第4章第3节 光的干涉教学设计

人教版高中物理选择性必修1第4章第3节光的干涉教学设计

课题光的干涉单元4学科物理年级高二

光的干涉是机械波干涉知识在光学领域的延伸，二者的本质都是波的叠加。通过这部

分内容的教学可以使学生对干涉现象的物理过程有更具体的了解，进一步加深学生对光的

波动性的认识。

本节从肥皂膜彩色条纹出发，引出光的干涉问题，再通过分析光的双缝干涉实验原理，

教材

分析来探究光的干涉条纹特征和产生条件。然后利用数学推导得到干涉条纹、相邻两个亮(暗)

条纹中心间距与波长的关系，并对实验现象进行解释。最后利用光的干涉知识分析肥皂膜条

纹的成因。光的双缝干涉条纹特征和产生条件是重点，相邻两个亮(晴)条纹中心间距与波长

的关系的推导和对用肥皂膜做薄膜干涉实验时产生彩色条纹的原因的解释是难点。

教学1、物理观念：观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点。

目标2、科学思维：知道相干光源的概念和产生干涉现象的条件。

与核3、科学探究：能阐述干涉现象的成因及明暗条纹的位置和特点。

心素4、科学态度与价值观：在思考探究过程中培养实事求是的严谨科学态度。

养

重点知道相干光源的概念和产生干涉现象的条件。干涉现象的成因及明暗条纹的位置和特

点。

难点知道相干光源的概念和产生干涉现象的条件。干涉现象的成因及明暗条纹的位置和特

点。

教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

导入新课肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上

面漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。观察肥皂观察生活中

这些彩色条纹或图样是怎样形成的?泡上的颜色。的常见现象，引

发学生思考，激

起学生的学习兴

趣。

讲授新课思考:波的干涉形成条件？波的干涉图样的特

点？复习干涉

的概念，思考

光的干涉应该

是怎样的。

类比机械波

思考讨论：的干涉，思考光

结合波的干涉的条件，简述如何才能出现光的的干涉的条件。

干涉现象。

人们既然知道的波的特性，为什么日常生活中

不易观察到光波的干涉现象呢？如果光发生干

涉，会出现什么现象？

光的干涉图样是怎样的？

如何获得相干波源学习相干

波源的概念。

思考为什结合生活中

么平时看不到实际情况，加深

光的干涉现读相干波源的概

象。念的理解。

一、光的双缝干涉

学习获得学习获得相

相干光源的方干光源的方法，

法。体会物理的美

妙。

演示实验：光的双缝干涉实验

观察实验

在暗室中用氦氖激光器发出的红色激光照射

现象。

金属档板上的两条平行的狭缝,在后面的屏上观察

观察不同色

光的干涉情况。

光的白色光的干

涉图像的共同点

和不同点。

单色光的双缝干涉图样

①明暗相间的条纹；

②条纹间距相等；

③同样条件下，红光条纹间距大

白光的双缝干涉图样找出干涉

①明暗相间的彩色条纹；图样的特征。

②中央为白色亮条纹；

③在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，

紫光在内侧。

思考讨论：思考：决定明暗条纹的条件采用观察、

根据观察思考、讨论的方

结果，思考问式，让学生更好

题。的总结干涉图样

的特点。

1、产生稳定干涉的条件：两列光的频率（颜

色）相同。

2、形成明、暗条纹的条件

s2n(k0、1、2)

2

s(2n1)(k0、1、2、3)

2

课堂练习1、双缝干涉实验装置如图所示,当使完成课堂

练习。

用波长为6×10-7m的橙光做实验时,光屏P点及上

-7

方的P1点形成相邻的亮条纹。若使用波长为4×10

m的紫光重复上述实验,在P和P1点形成的亮、暗条

纹的情况是()

A.P和P1都是亮条纹

B.P是亮条纹,P1是暗条纹

C.P是暗条纹,P1是亮条纹

D.P和P1都是暗条纹

解析:从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的

两束光为相干光,由题意,屏中央P到S1、S2距离相

等,即由S1、S2分别射出的光到P的路程差为零,因

此P处是亮纹中心,因而,无论入射光是什么颜色的

光,波长多大,P处都是中央亮纹中心。

而P1到S1、S2的路程差刚好是橙光的一个波长,

即|P1S1-P1S2|=600nm=λ橙,则两列光波到达P1时的

振动情况完全一致,振动得到加强,因此,出现亮条

纹。

当换用波长为400nm的紫光

时,|P1S1-P1S2|=600nm,则两列光波到达P1时振动情

况完全相反,即由S1、S2射出的光波到达P1时就相

互削弱,因此,出现暗条纹。综上所述,选项B正确。

答案：B

结合教材

二、干涉条纹与波长的关系

内容，推导干

思考：光的双缝干涉条纹特征，如条纹间距、

涉条纹与波长

宽度等，能反映出光的波长、频率等信息吗?

的关系。

dL∴可认为△S1S2M是直角三角形

r2r1dsin

另一方面xltanlsin

x

消去sin,有rrd

21l

当两列波的路程差为波长的整数倍时出现亮

x

条纹dn

l

l

xn

亮条纹中心的位置：d

相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：

l

x

d当双缝间

距d变小、双结合机械波

思考：不同颜色的单色光产生的干涉条纹会有

缝屏与光屏间的稳定干涉图

什么不同?请你作出猜想，请尝试结合波的稳定干

距L、入射光样，猜想不同单

涉图样进行验证。

的波长λ等变色光的干涉条纹

大时，双缝干的区别。

涉的条纹将变

宽。

完成课堂

课堂练习2、关于光的干涉,下列说法正确的是练习。

()

A.在双缝干涉现象中,相邻两亮条纹和相邻两

暗条纹的间距是不等的

B.在双缝干涉现象中,把入射光由波长较长的

红光换成波长较短的紫光,相邻两个亮条纹间距将

变宽

C.在双缝干涉现象中,将绿光换为红光,相邻

两个亮条纹间距将变宽

D.在双缝干涉现象中,入射光为白光时得到的

彩色条纹为内红外紫

解析:在双缝干涉现象中,相邻两亮条纹和相

邻两暗条纹的间距是相等的,故选项A错误;入射光

的波长越长,相邻两个亮条纹的间距越大,故选项B

错误,C正确;由于各色条纹间距不同,且红光条纹

最宽,紫光条纹最窄,故除中间条纹外,前几条彩色

条纹应为内紫外红,越往外由于重叠严重,没有明

显干涉条纹,只是看到彩光,选项D错误。思考薄膜

答案：C上干涉条纹的

三、薄膜干涉成因。总结干涉条

1、肥皂泡上的彩色条纹纹的成因，能用

光的干涉的知识

解释生活现象。

形成原因：竖立的肥皂膜由于重力作用，形成

上薄下厚的楔形，由于薄膜的厚度不同，这两列光

波的路程差不同。

（1）当路程差为波长的整数倍时，形成亮条

纹；

（2）当路程差为半波长的奇数倍时，形成暗

掌握增透

条纹。

膜的原理。

2.增透膜

了解光的干

涉现象在现代生

活中的应用。

在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于

入射光在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜前后两表

面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长，它们

干涉相消，大大减小反射光的能量，增强了透射光

的能量。

课堂练习3、关于薄膜干涉,下列说法正确的是

()

A.干涉条纹的产生是由于光在膜的前、后两表

面反射形成的两列光波叠加的结果完成课堂

B.干涉条纹中的暗条纹是由于A项中所述两列练习

反射光的波谷与波谷叠加的结果

C.干涉条纹是等间距的平行线时,说明薄膜的

厚度处处相等

D.观察薄膜干涉条纹时,应在入射光的另一侧

观察

解析:薄膜前、后两个面反射的光波的光程不

同,在一些地方,波峰(波谷)与波峰(波谷)相遇,相

互加强,出现亮条纹;在另一些地方,波峰(波谷)与

波谷(波峰)相遇,相互削弱,出现暗条纹,故选项A

正确,选项B错误;干涉条纹是等间距的平行线时,

说明薄膜是理想的劈尖干涉,即薄膜厚度是均匀变

化的,故选项C错误;人眼观察到的条纹是膜前、膜

后反射光波叠加的结果,因此人应与入射光在同一

侧观察,故选项D错误。

答案：A

拓展提高1、关于薄膜干涉,下列说法正确的是()

A.只有厚度均匀的薄膜,才会发生干涉现象完成拓展通过完成拓

B.只有厚度不均匀的楔形薄膜,才会发生干涉提高。展提高练习题，

现象巩固基础知识。

C.厚度均匀的薄膜,会形成干涉条纹

D.观察肥皂液膜的干涉现象时,观察者应和光

源在薄膜的同一侧

解析:当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时,只

要前后两面反射回来的光波的光程差满足振动加

强的条件,就会出现明条纹,满足振动减弱的条件

就会出现暗条纹。要形成明暗相间的条纹,只有在

薄膜厚度不均匀时才会出现,但对薄膜的形状没有

要求,因此选项A、B错误。当薄膜厚度均匀时,不

会出现干涉条纹,但能发生干涉现象,如果是复色

光照射,这时某些颜色的光因干涉而减弱,另一些

颜色的光因干涉而加强,减弱的光透过薄膜,加强

的光被反射回来,这时会看到薄膜的颜色是振动加

强的光的颜色,但没有形成干涉条纹,故选项C错

误。由薄膜干涉中相干光的来源可知,干涉的区域

应在入射光一侧,因此选项D正确。

答案：D

2、两盏普通白炽灯发出的光相遇时,我们观察

不到干涉条纹,这是因为()

A.两盏灯亮度不同

B.灯光的波长太短