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小学研究课教案

发表时间:2020-11-25

研究声波的干涉。

俗话说,凡事预则立,不预则废。高中教师要准备好教案,这是教师工作中的一部分。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐,减轻高中教师们在教学时的教学压力。您知道高中教案应该要怎么下笔吗?下面是小编精心为您整理的“研究声波的干涉”,仅供您在工作和学习中参考。

研究声波的干涉

──学生研究性学习案例

浙江省宁波市镇海炼化中学陈君达浙江省宁波市教研室李建明

研究性学习相对通常的课堂教学而言,有独到的优势,它非常有利于培养学生的实践能力和创新能力。如何指导学生开展研究性学习活动,这是一个全新的课题,也是当前教改的热点,笔者也进行了一些尝试,现举一个教学中的例子,希望能起到抛砖引玉的作用。

一、课题的提出

讲授了声波的知识后,陈明、密媛姗、何磊三位同学提出了一个很有意义的问题:

陈明:老师,波的两个基本特征是干涉和衍射现象。水波的干涉和衍射现象体现了波的这两个特征,而作为机械波的声波也应该具有这两个特点,声波的衍射现象非常明显,而声波的干涉现象却比较难以观察到。我们能否用实验的方法研究一下声波的干涉现象?如果能用实验的方法观察到声波的干涉现象,那一定非常有趣和有意义!我们想做一下这方面的工作。

陈君达老师(以下简称陈老师):课本没有安排这方面的实验,可能是因为演示这个实验有难度。你们想做这个实验,想法非常好,我们全力支持!你们需要什么器材,实验室全部提供。同时为了加强研究力量,我们组成一个课题小组。

【教学实践活动是学生获得课题的源泉,教师在教学过程中,只要做有心人,根据学生提出的问题,适时加以引导,是诱发学生进行研究性学习的重要手段。】

二、课题小组成员

学校:浙江省镇海炼化中学;学生:高一(1)班陈明、密媛姗、何磊;指导教师:物理教师陈君达,实验教师于龙夫。

【成立课题小组一方面有利于培养学生团队精神,另一方面也是为了更好发挥学生的创造性,一个好的团队往往就是一个非常好的创造集体。】

三、探索过程

1.第一套方案

陈老师:设计实验首先应有一个大致方案或要点,然后逐步实施,你们准备怎么着手?

【教师有意识引导学生进一步明确实验目的、原理和实施方案。】

何磊:这个问题我们三人已经讨论过了,做这个实验关键有两点:一是要找到相干波源;二是要找到显示干涉的方法,因为声波是直接看不到的。为此我们有个初步方案:如图1和图2所示,实验装置由发声系统和探测系统两部分组成。发声系统由一个带正弦波功率输出的低频信号发生器,两个间距可调的同型号小扬声器(阻抗为8欧的玩具小喇叭),探测系统由动圈话筒和一台多功能录音机组成。我们的设想是这样的:低频信号发生器推动两个扬声器发出两列相干声波,在空间形成稳定的声波干涉现象,这时用移动话筒去探测,在录音机上应该能听到强弱变化明显、有序的声音。(次日)

陈老师:你们试了吗?

密媛姗:试过了,从录音机上听到的声音强弱变化不明显,也就是观察不到明显的干涉现象!

【这个实验结果在教师的意料之中,让学生亲手做一下印象更深刻,教学中有时失败比成功更能获得良好的效果!】

陈老师:你们分析过原因了吗?

何磊:我们认真分析过了,实验原理粗看起来十分完美,其实有重大漏洞:原来是录音机发出的声波与扬声器上发出的声波相互干扰,影响了正常干涉的观察。我们真是太粗心了!

陈老师:那么这个问题你们是怎么解决的呢?

陈明:关键是要消除录音机上发出的声音的干扰,但要是录音机不发出声音的话,我们同时也就观察(听)不到声波的干涉现象了,正当我们陷入困境时,实验室于老师为我们出了个主意:“示波器是用来观察波形的常用设备,你们就用它来试一试吧!”在他的启发下,我们又设计出了另一种实验方案。

【学生进行研究性学习,源于书本而高于书本,有时给予适当的帮助是必须的,但是有限度的,点到为止是一个原则。】

2.第二套方案

陈明:如图3,我们把原来的探测系统改成话筒和音频放大器及示波器组成。话筒将探测到的干涉信号通过音频放大器放大后再用示波器显示。

陈老师:具体试过了吗?

密媛姗:我们在实验室里反复试验过,但不很理想,话筒在空间不同位置探测时,发现话筒放在有些区域时观察到的现象与理论符合得很好,在振动加强区,观察到的波形的波幅较大,振动减弱区,观察到的波形的波幅较小;在有些区域波形波幅的变化比较无序,通过反复仔细的研究,我们发现话筒处在桌子附近或者在柜子、墙壁附近时,波形的波幅变化特别无序(常会出现一些新的波峰)。

【透过现象看到本质,在这种手脑并用、观察与思考同步进行的活动过程中,学生学习的智商得到有效开发,情商不断得到升华,这种教学效果在课堂中往往是无法得到的。】

陈老师:你们考虑过这是什么原因吗?

密媛姗:我们分析过了,其原因主要是,周围表面比较光滑的物体对声波的反射比较强,对扬声器发出的声波具有很强的干扰作用,影响了对正常干涉现象的观察。

陈老师:那么这个问题你们怎么解决呢?

何磊:这个问题我们也深入讨论过了,做好这个实验的关键是要控制反射波,但要消除反射波是不可能的,因此我们遇到了很大的困难。

陈老师:要控制反射波,并不是要消灭反射波,只要把反射波的影响控制在很小的范围之内,不影响观察效果就可以了。再努力一下,希望就在眼前!

【关键时推学生一把!】

3.第三套方案(几天后)

何磊:老师我们成功了!

陈老师:别急,慢慢说!

何磊:起先我们是这样考虑的,为了减小反射波.是否可用棉布把桌面或墙面遮挡起来,或者把实验装置放入类似蚊帐之类的空间内做实验,但由于一时材料准备有困难,没有马上实施,后来我们在上体育课时,突然想到,操场不就是一个最佳的天然实验环境吗!于是一个新方案产生了。新方案的实验器材与第二套方案完全相同,仅是改变一下实验场所:我们把实验器材放到操场草坪的中央做实验,因为操场很空旷,周围建筑物对波的反射的影响比较小,同时草坪对反射波有良好吸收作用,这样反射声波的影响就可忽略,也就能顺利观察到清晰的声波的干涉现象。

【一个头脑有准备的人随时能产生创造的火花!教育的最大成功不在于教给学生多少知识,而是要让学生成为一个头脑时刻有准备的人!】

陈老师:你们讲解一下实验过程好吗?

何磊:我们已经认真试验过了。如图4,把两个小型扬声器S1和S2相距68厘米放置,用频率为f=1000Hz的低频信号发生器推动它发出声波(波长为34厘米,这时扬声器之间的距离为2λ),这时我们用探测系统反复探测,测出S1和S2之间共有五处振动加强区(如图4中实线所示,其中两处在S1和S2附近没有画出),四处振动减弱区(如图4中虚线所示)。保持S1和S2间距不变,改用f=1500K的声波做实验(这时S1和S2之间距离为3λ),如图5,我们探测到了七个振动加强区和六个振动减弱区。改变S1和S2的距离及声波的波长,同样得到了类似的结果。实验现象非常清晰和稳定,实验结果与理论分析得出的结论完全一致!

陈老师:你们做得很漂亮,祝贺你们取得成功!

四、汇报总结

陈老师:通过这次研究活动,你们有什么感想?

陈明:有点成功的感觉。

何磊:做实验太有趣了!比做题有意思。

密媛姗:使我学会了思考,学会发现问题和解决问题,您常讲的实验的精髓在于控制,现在我有点体会了!

【这次研究性学习活动,学生很有“物理味道”地围绕“控制”展开探索研究,并初步领会实验的精髓在于控制,这是非常难得的。】

陈老师:你们真棒!下面有两个任务,一是以小论文的形式把这次活动的体会小结一下;二是明天你们向全班同学汇报演示一下你们的成果。

【以小论文形式总结,利于培养学生语言表达能力,总结成功经验,为下一次活动打下基础;汇报演示,可以起到示范和达到共鸣的效果,利于全体学生开展研究性学习活动,同时也是对学生的最好的鼓励。】

次日课外活动时间,三同学在操场上向全班同学演示了他们的成果。先是由密媛姗介绍实验的全过程,包括失败的教训和成功的经验以及实验的关键之处。然后由何磊同学操作演示。演示前,为了使实验更形象,更生动,事前进行了认真的调试,并且很有创意地分别用红色小旗和白色小旗在草坪上分别标出了振动加强区和振动减弱区的位置。整个实验表演非常成功,充分展示了学生的聪明才智。

扩展阅读

波的干涉


§10-5波的干涉

【教学目的】
1、知道波的叠加原理
2、知道波的干涉现象、掌握产生稳定干涉的条件、能识别干涉图样的特征
3、知道干涉是波特有的现象
【教学重点】
叠加原理、干涉现象
【教学难点】
干涉现象的解释、振动强弱的物理意义理解
【教学方法】
电教法、讲练法
【教具】
Flash课件《波的叠加》《波的干涉》、投影仪
干涉照片挂图
【教学过程】
○、复习&引入
1、学生思考:什么是波的衍射?产生明显衍射现象的条件是什么?
2、学生思考:怎样理解衍射是波特有的现象?
3、除了同一列波在同一界质传播、穿越不同界质传播的规律外,我们还常常面临这样的事实:在同一界质中多列波在同时传播,这些波之间会怎样相互作用、最终将会发生什么现象呢?
这就是本节课要研究的波的叠加和干涉现象。
一、波的叠加
先看同一界质中的两列一维波相遇时会发生什么现象——
素材:演示实验介绍…
配套课件展示:Flash课件《波的叠加》
学生观察:a、波相遇时的现象;
b、波相遇后的现象。…
波的叠加:几列波在同一界质相遇,相遇时,重叠部分的界质点参与几列波引起的振动的矢量叠加,相遇过后,各列波保持原有特征不变而继续传播。
课件演示照应(演示含波峰与波谷的完整波——仍然是脉冲——叠加)
学生列举:几列波相遇后特征不变的事例…
答:嘈杂的教室中我们仍然能够辨别某同学的声音。
过渡:我们刚才研究的是不连续的脉冲波的叠加情形,如果是连续波的叠加,情况又会怎样?
二、波的干涉
演示:水波的干涉。
学生表达观察到的物理现象…
过渡:为什么会形成这样的现象呢?
板图——教材图10-23。
说明:在“俯视图”怎样对应波峰、波谷…
板图分析:a、某时刻波峰与波峰的叠加、波谷与波谷的叠加→半个周期末了它们再叠加
b、某时刻波峰与波谷的叠加(波谷与波峰的叠加)→半个周期末了它们再叠加
提问:振动的强点和弱点是交替出现还是固定不变?
学生总结、答问:固定不变。
我们就把这种波叠加后形成稳定的强弱分布的现象叫做波的干涉。
提问:波的干涉现象是不是很普遍?譬如声音叠加后,会经常出现干涉现象吗?
学生:否。
那么,干涉的形成是否还需要条件呢?
回到教材图10-23分析——如果波源S1和S2所激发的波的波长不同
a、某时刻是否会形成规则的强弱分布?
b、半个周期后,强弱点的分布是否还在原处?
设问:波长不同时,是否能形成干涉现象?
学生:不能。
由于在同一界质中波速相同,故波长相等的波频率必然相同,所以,我们通常把频率相同归结为干涉形成的条件之一。
频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,而且加强和减弱的区域相互间隔,这种现象叫波的干涉,所形成的图样叫干涉图样。
要同学们找波的干涉的感性事例恐怕不易,这里演示一个——
音叉的干涉(注意介绍:a、为什么满足条件…;b、感受干涉效果的方法…)
学生寻找类似的事例、并看教材P57关于扬声器的干涉的描述。
四、小结
本节我们学习了两部分内容:波的叠加和波的干涉。它们所依据的物理原理是相同的:物理量的矢量叠加。叠加是干涉的知识基础,干涉是更严格意义上的叠加,干涉后的效果应具备两大特征:强弱相互间隔、区域固定不变。
最后还需要指出的是,跟衍射一样,干涉也是波特有的现象,我们今后会把它作为区分粒子运动还是波动的重要依据之一。
五、作业布置
阅读教材;
教材P58第(1)、(2)、(3)题,上作业本。
【板书设计】
注意“教学过程”的灰色部分,即是板书计划。
【教后感】
由于酝酿的时间长(之前有两节习题课),准备比较充分,各环节考虑比较细(板书、语言过渡、设问、双边活动等),最后上课的效果也很精彩。是新课以来最成功的一堂课。
具体体现在:节奏好;计划贯彻好;有张有收,知识方面,没有做不切实际地拔高。
临时调整的地方:1、板书尽管只有两处,课堂上仍然没有机械地照抄,而是采取了“分解法”,将原话分解为四个要点板书,且对“相遇时”和“相遇后”实行分区域、分时段板书,效果甚佳。2、教法上尝试“研读教材法”(P55实验图解文字),并以此为契机,对图10-21进行逐个分析,得“相遇时”的物理规律,这也很不错。3、对于完整脉冲波的叠加,第二堂才板图(类似图10-21的甲、乙、丙、丁、戊五个),觉得这样更有助于“二、波的干涉”的讲解。
值得改进的地方:1、“干涉条件”的讲解不应以“波长不同”为反面前提,而仍应以频率不同→周期不同→到“1波的半周期T1/2末了,1波的波峰传到,2波的波峰要么没到、要么已经传过,强点的位置改变”的这个流程讲解,会更加顺畅!
演示实验没做,仍然是一堂不符合规范要求的课。

物理教案次声波和超声波


教学目标
1、使学生知道什么是次声波和超声波

2、使学生能用所学知识解释生活中的次声波和超声波.

教学建议

因多普勒效应和此声波、超声波两节的内容少,建议用一个课时.
本节重点是掌握声波的概念和形成声波的条件.学习中要了解声波能够发生反射、衍射、干涉等现象.声波反射时能听到回声,利用回声可以测速或测距.声波发生共振时称为共鸣现象.
声波能离开空气在真空中传播吗?为什么?
解答:不能.因为声波是机械波,必须有介质,声波才能传播.空气、水、玻璃等都可以作为传播声波的介质.如果发声体的周围没有传声介质,声波无法向外传播,人们就不会听到声音,所以声音不能在真空中传播.
让学生了解声波有次声波、声波、超声波,它们是按频率划分的.了解它的利用和危害.

请教师阅读下列表:

项目

声波

备注

概念

声源的振动在介质中传播形成声波

声波是机械波,具有波的一切特征,能发生反射、衍射、干涉等现象

产生的条件

与介质、温度有关,标准状况下,空气中声速为332m/s,运算时常取340m/s

声波的波长范围

1.7cm——17cm

人耳能听到的声波频率范围

20Hz——20000Hz

波的干涉学案


俗话说,居安思危,思则有备,有备无患。教师在教学前就要准备好教案,做好充分的准备。教案可以让学生更容易听懂所讲的内容,帮助教师更好的完成实现教学目标。优秀有创意的教案要怎样写呢?小编收集并整理了“波的干涉学案”,欢迎您阅读和收藏,并分享给身边的朋友!

学校:临清实验高中学科:物理
选修3-4第十二章第6节波的干涉学案
课前预习学案
一、预习目标
通过预习并且联系生活中的一些实例,达到简单的了解一下波的叠加和干涉,达到感性认识的地步。
二、预习内容
1.在介质中常常有几列波同时传播,例如把两块石子在不同的地方投入池塘的水里,就有两列波在水面上传播.两列波相遇时,会不会像两个小球相碰时那样,都能改变原来的运动状态呢?

2.预习完毕后,用自己的语言描述一下波的叠加这现象。

3.什么叫做波的干涉,两列波发生干涉的条件是什么啊?

4.用自己的话说一说波的叠加和波的干涉的关系。

三、提出疑惑

同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中

疑惑点疑惑内容

课内探究学案
一、学习目标
(1).知道波的叠加原理.
(2).知道什么是波的干涉现象和干涉图样.
(3).知道干涉现象也是波特有的现象.
二、学习过程
1、波的叠加
【演示】在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下,就分别有两个凸起状态1和2在绳上相向传播.(参见课本图10-28)我们可以看到,两列波相遇后,彼此穿过,继续传播,波的形状和传播的情形都跟相遇前一样,也就是说,相遇后,它们都保持各自的运动状态,彼此都没有受到影响.
仔细观察两列相遇的水波,也可以看到两列水波相遇后,彼此穿过,仍然保持各自的运动状态继续传播,就像没有跟另一列水波相遇一样.
(1).位移特点
当两个波源产生的两列波在同一介质中传播时,介质中的每个质点都要同时参与两个分运动,在任一时刻,第一列波使某个质点a振动所产生的位移是x1,第二列波同时使质点a振动所产生的位移是x2,则质点a的位移就是这两列波分别产生的位移的矢量和.
如果位移x1,x2的方向相同,则质点a的振动位移的大小为X=方向与。
如图10-18所示.如果位移x1,x2方向相反,则质点a的振动位移的大小为X=;方向。
(2).波的独立性特点
n列波在同一介质中传播,在介质中某一点(或某一区域)相遇时,每一列波都能够;好像没有遇到另一列波一样,在它们重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波所产生的振动,每个质点仍然是在各自的平衡位置附近做简谐振动.质点振动的位移。
(3).叠加原理
两列相同的波相遇时,在它们重叠的区域里
2、波的干涉
【演示】把两根金属丝固定在同一个振动片上,当振动片振动时,两根金属丝周期性地触动水面,形成两个波源.这两个波源的振动频率和振动步调相同,它们发出的波是频率相同的波.现象:解释:
由实验分析可知,波干涉有如下特点:
3.波的干涉特点.
最大振幅最小振幅
位移

4.产生干涉的条件
任何情况下两列波相遇都会产生干涉现象,而要产生稳定的干涉图样则需要一定的条件,其条件是:
不仅水波、声波,一切波都可发生干涉现象.
5.波的干涉与衍射一样,也是波特有的现象.

6.当堂检测
(1)插在水中的细棒对水波的传播没有影响,这是波的(衍射)现象;在墙外听到墙内人讲话,这是波的(衍射)现象;一个人在两个由同一声源带动的扬声器之间走动时,听到的声音时强时弱,这是波的(干涉)现象.
(2)以下关于波的衍射的说法,正确的是:(c)
A.波遇到障碍物时,一定会发生明显的衍射现象
B.当障碍物的尺寸比波长大得多时,衍射现象很明显
C.当孔的大小比波长小时,衍射现象很明显
D.只有当障碍物的尺寸与波长差不多时,才会发生明显的衍射现象
(3)当两列水波发生干涉时,如果两列波的波峰在P点相遇.下列说法正确的是:(ABD)
A.质点P的振动始终是加强的
B.质点P的振幅最大
C.质点P的位移始终最大
D.质点P的位移有时为零
(4)在水平方向上有两个振动情况完全相同的振源S1、S2,S1、S2相距7m,振动所形成的波的波长为1m,则S1、S2的连线上有几个振动加强的点?(c)
A.只有中点B.6个点C.13个点D.无数个点
(5)两列波在某区域相遇,下列说法正确的是:(AB)
A.两波相遇时能保持各自状态互不干扰
B.两波相遇时引起质点的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和
C.任何两列波叠加后都能使某些区域振动始终加强,某些区域振动始终减弱,得到稳定的干涉图样
D.频率相同的两列波相干涉时,加强区域和减弱区域交替变换.

(6)两个频率、振幅相同的波在介质中传播发生干涉得到稳定的干涉图样,则下列叙述正确的是:(B)
A.振动加强的点的位移总是处于最大值
B.振动加强的点的位移可能为零
C.振动减弱的点再经过T/2振动变为加强
D.振动减弱的点的位移总是零
课后练习与提高

光的干涉


13.2光的干涉
【教学目标】
(一)知识与技能
1.通过实验观察认识光的干涉现象,知道从光的干涉现象说明光是一种波。
2.掌握光的双缝干涉现象是如何产生的,何处出现亮条纹,何处出现暗条纹。
(二)过程与方法
1.通过杨氏双缝干涉实验,体会把一个点光源发出的一束光分成两束,得到相干光源的设计思想。
2.通过根据波动理论分析单色光双缝干涉,培养学生比较推理,探究知识的能力。
(三)情感、态度与价值观
通过对光的本性的初步认识,建立辩证唯物主义的世界观。
【教学重点】双缝干涉图象的形成实验及分析。
【教学难点】亮纹(或暗纹)位置的确定。
【教学方法】复习提问,实验探究,计算机辅助教学
【教学用具】JGQ型氦氖激光器一台,双缝干涉仪,多媒体电脑及投影装置,多媒体课件(相关静态图片及Flash动画)
【教学过程】
(一)引入新课
复习机械波的干涉
[复习提问,诱导猜想]
[多媒体投影静态图片]
师:大家对这幅图还有印象吗?
生:有,波的干涉示意图。
师:[投影问题]请大家回忆思考下面的问题:
图中,S1、S2是两个振动情况总是相同的波源,实线表示波峰,虚线表示波谷,a、b、c、d、e中哪些点振动加强?哪些点振动减弱?
学生回答结果不出所料,大部分同学能答出a、c两点振动加强,d、e两点振动减弱,而对于b点则出现了争议。一种认为b点是振动加强点,另一种则认为b点是由加强到减弱的过渡状态。
师:b点振动加强和减弱由什么来决定呢?只有弄清这一点才能解决两派同学的争端。
(有学生低语,“路程差”)
师:好!刚才这位同学说到了关键,那么就请你来分析一下b点与S1、S2两点的路程差。
生:由图可以看出OO′是S1、S2连线的中垂线,所以b到S1、S2的路程差为零。
师:那么b点应为振动——(学生一起回答):加强点。
(教师总结机械波干涉的规律,突出强调两列波的振动情况总是完全相同。)
师:光的波动理论认为,光具有波动性。那么如果两列振动情况总是相同的光叠加,也应该出现振动加强和振动减弱的区域,并且出现振动加强和振动减弱的区域互相间隔的现象。那么这种干涉是一个什么图样呢?大家猜猜。
生:应是明暗相间的图样。
师:猜想合理。那么有同学看到过这一现象吗?
(学生一片沉默,表示没有人看到过)
师:看来大家没有见过。是什么原因呢?
[生1]可能是日常生活中找不到两个振动情况总相同的光源。
[生2]可能是我们看见了但不知道是光的干涉现象。
师:两位同学分析得非常好,也许是没有干涉的条件,也许是相逢未必曾相识。大家看他们俩谁分析得对呢?
生:我觉得生1说的不成立,这样的光源很多,像我们教室里的日光灯,我觉得它们完全相同。
师:好。我们可以现场来试试。
(先打开一盏日光灯,再打开另一盏对称位置的日光灯)
师:请大家认真找一找,墙上、地上、天花板上,有没有出现明暗相间的干涉现象?
(大家积极寻找,没有发现,思维活跃,议论纷纷)
师:看来两个看似相同的日光灯或白炽灯光源并不是“振动情况总相同的光源”。
[投影图]
师:1801年,英国物理学家托马斯杨想出了一个巧妙的办法,把一个点光源分成两束,从而找到了“两个振动情况总是相同的光源”,成功地观察到了干涉条纹,为光的波动说提供了有力的证据,推动了人们对光的本性的认识。下面我们就来重做这一著名的双缝干涉实验。
(二)进行新课
1.杨氏干涉实验
[动手实验,观察描述]
介绍杨氏实验装置(如图)
师:用氦氖激光器演示双缝干涉实验。
用激光器发出的红色光(平行光)垂直照射双缝,将干涉图样投影到教室的墙上,引导学生注意观察现象。
现象:可以看到,墙壁上出现明暗相间的干涉条纹。
师:(介绍)狭缝S1和S2相距很近,双缝的作用是将同一束光波分成两束“振动情况总是相同的光束”。这样就得到了频率相同的两列光波,它们在屏上叠加,就会出现明暗相间的条纹”。
结论:杨氏实验证明,光的确是一种波。
2.亮(暗)条纹的位置
[比较推理,探究分析]
师:通过实验,我们现在知道,光具有波动性。现在我们是不是可以根据机械波的干涉理论来认真探究一下实验中的明暗条纹是如何形成的呢?
[投影图]
图中,P0点距S1、S2距离相等,路程差Δ=S1P0-S2P0=0应出现亮纹,(中央明纹)
[演示动画]图20—3中S1、S2发出的正弦波形在P点相遇叠加,P点振动加强(如图)
鉴于上述动画的表述角度和效果,教师在此基础上再播放动画,如下图所示振动情况示意图,使学生进一步明确.不管波处于哪种初态,P0点的振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇,振幅A总为A1、A2之和,即P点总是振动加强点,应出现亮纹。
师:那么其他点情况如何呢?
[投影图]
P1点应出现什么样的条纹?
生:亮纹。
师:为什么?
生:因为路程差为λ,是半波长的2倍。
师:我们可以从图上动画看一下,[演示下图]
在这里大家看到,屏上P1点的上方还可以找到Δ2=|S1P2-S2P2|=2λ的P2点,Δ3=|S1P3-S2P3|=3λ的P3点,Δn=|S1Pn-S2Pn|=nλ的Pn点,它们对应产生第2、3、4…条明条纹,还有明条纹的地方吗?
生:在P点下方,与P1、P2等关于P0对称的点也应是明条纹。
师:好。我们可以总结为:Δ=2n,n=0、1、2…时,出现明纹。
[投影下图]那么S1、S2发出的光在Q1点叠加又该如何呢?
[演示动画]我们先来看一下,动画显示,在Q1点振动减弱。
师:在Q1点是波峰与波峰相遇还是波峰与波谷相遇?两振动步调如何?
生:是波峰与波谷相遇,振动步调刚好相反。
(教师启发学生进一步分析这点合振幅情况,以及Q1点与P0、P1的相对位置。)
师:哪位同学能总结一下Q1点的特征?
生:Q1点位置在P0、P1间,它与两波源路程差|S1Q1-S2Q1|=。该点出现暗纹。
师:非常好!大家看像Q1这样的点还有吗?
生:有。
(全体学生此时已能一起总结出Q2、Q3…等的位置)
[教师总结]Δ=|S1Q2-S2Q2|=λ,λ…处,在P1P2、P2P3、…等明纹之间有第2条暗纹Q2、第3条暗纹Q3…
师:哪位同学能用上面的方法写个通式,归纳一下?
生:当Δ=(2n+1),n=0、1、2…时,出现暗纹。
[投影下图]
师:综合前面分析,我们可以画出上面图示的双缝干涉结果。
同时介绍一下相干光源,强调干涉条件。引导学生阅读教材57页上方的内容,进一步体会,杨氏实验中的双缝的作用就是得到一对相干光源。
(三)课堂总结、点评
今天我们学习了光的干涉,知道光的确是一种波。我们还确定了双缝干涉实验中,明暗条纹出现的位置:当屏上某点到两个狭缝的路程差Δ=2n,n=0、1、2…时,出现明纹;当Δ=(2n+1),n=0、1、2…时,出现暗纹。
两列波要产生干涉,它们的频率必须相同,且相位差恒定。能够产生干涉的光源叫做相干光源。杨氏实验中,双缝的作用就是得到一对相干光源。
(四)课余作业
完成P57“问题与练习”的题目。
附:课后训练
1.用波长为0.4μm的光做双缝干涉实验,A点到狭缝S1、S2的路程差为1.8×10-6m,则A点是出现明条纹还是暗条纹?
答案:暗条纹
2.关于杨氏实验,下列论述中正确的是()
A.实验证明,光的确是一种波。
B.双缝的作用是获得两个振动情况总是相同的相干光源
C.在光屏上距离两个小孔的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹
D.在光屏上距离两个小孔的路程差等于波长的整数倍处出现亮条纹
答案:AB
3.对于光波和声波,正确的说法是
A.它们都能在真空中传播B.它们都能产生反射和折射
C.它们都能产生干涉D.声波能产生干涉而光波不能
答案:BC
4.两个独立的点光源S1和S2都发出同频率的红色光,照亮一个原是白色的光屏,则光屏上呈现的情况是()
A.明暗相间的干涉条纹B.一片红光
C.仍是呈白色的D.黑色
解析:两个点光源发出的光虽然同频率,但“振动情况”并不总是完全相同,故不能产生干涉,屏上没有干涉条纹,只有红光。
答案:B
5.在真空中,黄光波长为6×10-7m,紫光波长为4×10-7m。现有一束频率为5×1014Hz的单色光,它在n=1.5的玻璃中的波长是多少?它在玻璃中是什么颜色?
解析:先根据0=c/f0计算出单色光在真空中的波长0,再根据光进入另一介质时频率不变,由n==,求出光在玻璃中的波长.
0=c/f0=m=6×10-7m,可见该单色光是黄光。
又由n=0/得=0/n=m=4×107m。由于光的颜色是由光的频率决定的,而在玻璃中光的频率未变化,故光的颜色依然是黄光。
答案:4×10-7m黄色