人教版高中物理选修必修1第四章第三节光的干涉教学设计专题光的干涉第四单元学科物理年级高中教材解析光的干涉是机械波干涉知识在光学领域的延伸，两者的本质都是波的叠加。通过这部分内容的教学，可以让学生对干涉现象的物理过程有更加具体的认识，进一步加深对光的波动性的认识。本节从皂膜色条纹出发，介绍光的干涉问题，然后通过分析光的双缝干涉实验原理，探究光的干涉条纹的特点及产生条件。接着，通过数学推导得到干涉条纹与两相邻亮（暗）条纹中心间距与波长的关系，并解释实验现象。最后，利用光的干涉知识分析皂膜条纹的成因。光的双缝干涉条纹的特点及产生条件是重点。 利用肥皂膜做薄膜干涉实验时，推导两相邻亮（清晰）条纹中心间距与波长关系式和解释彩色条纹产生的原因，是难点。 教学目标与核心素养 1.物理概念：观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点。 2.科学思维：认识相干光源的概念及干涉发生的条件。 3.科学探究：能解释干涉的原因和明暗条纹的发生位置和特点。 4.科学态度与价值观：在思考和探究过程中，培养实事求是、严谨的科学态度。 重点 认识相干光源的概念及干涉的条件。 干涉的原因和明暗条纹的发生位置和特点。 难点 认识相干光源的概念及干涉的条件。
干涉现象产生的原因以及明暗条纹的部位和特点。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意向 新课介绍 肥皂膜往往看起来色彩斑斓，雨后马路上漂浮的油膜也常常呈现出五颜六色的条纹，这些色彩斑斓的条纹或图案是如何形成的呢？观察肥皂泡上的颜色。 观察生活中常见现象，引发学生思考，激发学习兴趣。 新课教学 思考：波干涉形成的条件是什么？波干涉图样有什么特点？ 思考讨论：结合波干涉的条件，简述光的干涉现象是怎样发生的。 既然人们知道了波的特性，那为什么在日常生活中不容易观察到光波的干涉现象呢？ 光如果发生干涉，会出现什么现象？光的干涉图样是什么？ 如何获得相干波源1、光的双缝干涉演示实验： 光的双缝干涉实验在暗室中，用氦氖激光器发射的红色激光照射在金属挡板上的两个平行狭缝，在后面的屏幕上观察光的干涉情况。 单色光双缝干涉图样①明暗相间的彩色条纹；②条纹间间距相等；③在同样的条件下，红光条纹间的间距较大白光双缝干涉图样①明暗相间的彩色条纹；②中央为白色亮条纹；③在每一个亮彩色条纹中，红光始终在外侧，紫色光在内侧。思考讨论：思考：确定明暗条纹的条件1、稳定干涉的条件：两列光的频率（颜色）相同。 二、形成明暗条纹的条件课堂练习1、双缝干涉实验装置如图所示，当用波长为6×10-7米的橙光进行实验时，光屏上P点与上方P1点形成相邻的亮条纹。
如果用波长为4×10-7m的紫光重复上述实验，则在P、P1点处形成的明暗条纹分别为（）AP、P1均为明条纹BP为明条纹，P1为暗条纹CP为暗条纹，P1为明条纹DP、P1均为暗条纹分析：从单缝S射出的光波，被S1、S2两个狭缝分成两束光，均为相干光。根据题意，屏幕中心P到S1、S2的距离相等，也就是说，从S1和S2射出的光到P点的光程差为零，所以P点就是光条纹的中心。所以，不管入射光是什么颜色，波长有多长，P点都是中心光条纹的中心。 P1到S1、S2的光程差恰好是橙光一个波长，即|P1S1-P1S2|=600nm=λ橙，所以两束光波到达P1时振动完全一致，且振动加强，于是出现亮条纹。当采用波长400nm的紫光时，|P1S1-P1S2|=600nm，那么两束光波到达P1时振动完全相反，即S1、S2发射的光波到达P1时互相减弱，于是出现暗条纹。综上所述，选项B正确。 答案：B 2.干涉条纹与波长的关系 思考：光的双缝干涉条纹的条纹间距、宽度等特性，能否反映光的波长、频率等信息？∴可以认为△S1S2M为直角三角形。 当两波光程差为波长的整数倍时，便会出现亮条纹。亮条纹中心的位置： 两相邻亮条纹或暗条纹中心间距： 思考：不同颜色的单色光产生的干涉条纹有何不同？请猜测，并结合波的稳定干涉图样，试作验证。
课堂练习2、关于光的干涉，下列表述正确的是（）A.双缝干涉现象中，相邻两亮条纹与相邻两暗条纹之间的间距不相等B.在双缝干涉现象中，若将入射光由波长较长的红光换为波长较短的紫光，则相邻两亮条纹之间的间距会变宽C.在双缝干涉现象中，若将绿光换为红光，则相邻两亮条纹之间的间距会变宽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：双缝干涉现象中，相邻两亮条纹与相邻两暗条纹之间的间距相等，故选项A错误；入射光的波长越长，相邻两亮条纹之间的间距越大留学之路，故选项B错误波的干涉高中物理，C正确； 由于不同颜色条纹之间的间距不一样，且红色光条纹最宽，紫色光条纹最窄，所以，除中间几条条纹外，前面几条彩色条纹应为内紫外红，且出射时因重叠严重，没有明显的干涉条纹，只能看到彩色光，所以选项D错误。 答案：C 三、薄膜干涉 1、肥皂泡上形成彩色条纹的原因： 由于重力作用，垂直的肥皂膜形成上薄下厚的楔形，由于薄膜厚度不同，造成两光波的光程差不同。 （1）当光程差为波长的整数倍时，形成亮条纹； （2）当光程差为半波长的奇数倍时，形成暗条纹。 2、减反射膜 在透镜表面涂有一层薄膜。 当薄膜厚度等于入射光在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜正反面反射回来的光程差恰好等于半个波长，它们互相干涉，使反射光的能量大大降低，而透射光的能量则增强。
课堂练习3、关于薄膜干涉，下列表述正确的是：（）A.干涉条纹是由光在薄膜正反面反射形成的两束光波叠加而产生的。B.干涉条纹中的暗条纹是AC项中提到的两束反射光的波谷叠加的结果。当干涉条纹是等间距的平行线时，说明薄膜厚度处处相等。D.观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧观察。解析：从薄膜正反面反射回来的光波光路不一样，有的地方峰（谷）与峰（谷）相遇，相互加强，产生亮条纹；在另一些地方，峰（谷）与波谷（峰）相遇，相互减弱，产生暗条纹。 因此选项A正确，选项B错误；当干涉条纹为等间距的平行线时，说明该薄膜为理想的楔形干涉，即薄膜厚度均匀变化，因此选项C错误；人眼观察到的条纹是薄膜前后反射的光波叠加的结果，因此人眼应该在与入射光同一侧进行观察，因此选项D错误。 答：A 复习干涉的概念，思考光的干涉应该是什么样的。 学习相干波源的概念。 思考为什么我们平时看不到光的干涉。 学习如何获得相干光源。 观察实验现象。 找出干涉图样的特点。 根据观察结果思考问题。 完成课堂练习。 结合课本内容，推导干涉条纹与波长的关系。 当双缝间距d变小时，双缝屏与光屏之间的距离L变大，以及入射光的波长λ变大，双缝干涉条纹会变宽。
完成课堂练习。思考薄膜上干涉条纹产生的原因。掌握减反射膜的原理。完成课堂练习，比较机械波的干涉，思考光的干涉的条件。结合生活中的实际情况，加深对相干波源概念的理解。学习如何获得相干光源，感受物理之美。观察不同颜色白光干涉图像的异同。通过观察、思考、讨论，帮助学生更好地总结干涉图样的特点。结合机械波稳定的干涉图样，猜测不同单色光干涉条纹的区别。总结干涉条纹产生的原因，能用光干涉的知识解释生活现象。了解光干涉现象在现代生活中的应用。 延伸与改进 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出现干涉现象 B.只有厚度不均匀的楔形薄膜才会出现干涉现象 C.厚度均匀的薄膜都会形成干涉条纹 D.观察肥皂膜干涉现象时，观察者应在薄膜与光源的同一侧 分析：当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要正反两面反射的光波光程差满足振动增强条件，就会出现亮条纹，满足振动减弱条件就会出现暗条纹，形成明暗条纹，只有在薄膜厚度不均匀时才会出现，而对薄膜形状没有要求波的干涉高中物理，所以选项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。 如果用复合光照射，有些颜色的光会因为干涉而减弱，而另一些颜色的光会因为干涉而加强。减弱的光穿过薄膜，加强的光被反射回来。此时薄膜的颜色会是振动增强光的颜色，但不会形成干涉条纹，所以选项C错误。
由薄膜干涉中相干光的来源可知，干涉区应该在入射光一侧，所以选项D正确。 答案：D2.两盏普通白炽灯发出的光相遇时，不能观察到干涉条纹，这是因为（）A.两盏灯的亮度不一样 B.光的波长太短 C.两盏灯的振动不一样 D.灯发出的光不稳定 分析：一般情况下，两个不同的光源或同一光源的不同部分发出的光的振动往往不一样，而一个点光源或同一柱光中分开的两列光发出的光的振动是一样的。 答案