超级透明膜系列

光的干涉教案
发布时间:2024-04-18 05:09:26 来源:安博体育官网登陆 作者:安博体育官网

  作为一名教师,通常会被要求编写教案,教案是教材及大纲与课堂教学的纽带和桥梁。写教案需要注意哪些格式呢?下面是小编整理的光的干涉教案,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。

  1、知道光的干涉现象,了解相干条件,知道光的双缝干涉现象是如何产生的以及产生明暗条纹间距与波长的关系;

  通过观察实验现象,与以前学过的机械波的干涉进行类比,培养学生的自主学习的能力以及对问题的分析、推理能力。

  在光的干涉的教学中,一个值得注意的问题是相干条件的讲述(有关内容可以参见扩展资料).相对于机械波--比较容易的获得连续振动的波源、满足相干波的条件,两个独立光源发出的光,即使是频率相同的单色光(实际上严格的单色光并不存在),也不能保持恒定的相差.考虑到学生的知识基础和接受水平,讲解中可以不提出相干光的概念,只强调利用单孔双缝使得一束光成了两个振动情况总是相同的波源,这同机械波中提到的振源的振动步调相同的要求是一致的.

  双缝干涉的教学虽不要求定量讨论,但是在讲条纹间距与波长的关系时,要让学生知道公式中每一项的意义,配合彩图让学生将白光、单色光的干涉图样的特点记住.并要知道不同色光具有不同的频率,光的频率只由光源决定而与介质无关.在狭缝间的距离和狭缝与屏间的距离不变的条件下,单色光产生的干涉条纹间距跟光的波长成正比,这个关系是应该让学生知道的.知道了这一点,学生才能理解不同色光具有不同的频率和波长.

  薄膜干涉的教学,可以结合实验、演示来进行,只要求学生初步认识这种现象,不必做进一步的.分析.除了肥皂膜的干涉外,两片玻璃之间的空气膜的干涉、浮在水面上的油膜的干涉,都可以让学生观察.如果有牛顿环的实验装置,也可以让学生观察.

  关于光的干涉在技术上的应用,教材中举了用干涉法检查平面和增透膜的例子.对此只要求学生初步了解其原理,可不再补充.

  (1)演示实验可以用激光光学演示仪、实验时使激光束的行进方向正对学生的观察方向,用毛玻璃屏接收干涉条纹.让光屏到双缝的距离保持一定(L不变),让光束通过不同间距(d)的双缝,可观察到屏上的条纹间距不同,d大的条纹间距窄,保持d不变,使双缝到屏的距离增大,则条纹间距变宽.

  (2)学生实验用双缝干涉仪测光的波长.实验时可以用灯丝为线状的灯泡作光源,在双缝前加一滤光片(红、绿均可),让双缝对准光源且双缝平行于灯丝,这样通过双缝的为单色光.然后调节双缝的卡脚,即可在筒内带有刻波的光屏上得到单色光的干涉条纹,再从观察到的条纹中选若干条清晰的条纹,从屏上的刻度读出他们的间距之和,求出相邻两条纹的间距: ,

  d在双缝上已标出,L从仪器上可得到, 为测量到的值,即可求出 ,本实验除了测波长,还可以让学生用其观察白光的干涉条纹(不加滤光片,直接观察灯丝发出的光),在屏上可看到彩色条纹

  (3)薄膜干涉可采用随堂实验.用生物实验用的盖玻片、酒精灯、食盐.将少许食盐撒在酒精灯的灯芯上点燃,然后将盖玻片置于火焰后方,用眼睛从前面着盖玻片即可看到明、暗相间的条纹

  干涉和衍射是波的特有现象,确定某种物理过程是不是波动,就看它有没有干涉现象和衍射现象产生,只有观察到光的干涉现象和衍射现象,才能确认光具有波动性在学习双缝干涉前,应回顾下列有关机械波的知识:

  C、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,并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔,这种现象叫波的干涉;

  由于物质发光的特殊性,任何两个独立的光源发出的光相叠加均不能产生干涉现象怎样才能得到相干光源呢?双缝干涉就是成功的一例.在双缝干涉实验中,光从单缝射到双缝上,形成了两个振动情况总是相同的相干光源,它们在光屏上叠加就出现干涉图样.

  两个独立的光源发出的光不是相干光,双缝干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光,在光屏上相通形成稳定的干涉条纹.

  在双缝干涉实验中,光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时,该点出现亮条纹;光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时,该点出现暗条纹.

  A、对干涉图样的研究可知:相邻两条明条纹(暗条纹)中心距离 与屏到双缝的距离L成正比;与双缝间距离d成反比;与照射光的波长成正比.

  B、在实验装置不变的情况下化、d不变),由于红光的波长大于紫光的波长,所以红光产生的干涉条纹间距较大,紫光产生的干涉条纹间距较小;初步了解通过双缝干涉测波长的原理.

  C、用白光进行干涉实验,各种单色光在光屏中央均为明纹,中央亮纹是各色光复合而成,所以是白色的.各色光由于波长不同,在光屏上产生的各级亮纹的位置均不相同,所以各级亮纹是彩色的.

  A、在薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定,所以薄膜干涉中同一明条纹(暗条纹)应出现在膜的厚度相等的地方.由于光波波长极短,所以微薄膜干涉时,介质膜应足够薄,才能观察到干涉条纹.

  C、薄膜于涉在技术上可以检查镜面和精密部件表面形状;精密光学过镜上的增透膜(当增透膜的厚度是入射光在膜中波长的1/4时,透镜上透光损失的能量最小,增强了透镜的透光能力.)

  光离开直线路径绕到障碍物几何阴影里去的现象叫光的衍射.只有当小孔、单缝或小屏的尺寸小于波长或和波长差不多时,才能观察到明显的衍射现象.

  A、白光通过小孔或单缝时,屏上出现的衍射图样中央是白色亮纹,它各级亮纹是彩色的;用单色光进行单缝衍射时,屏上出现明暗相间的衍射条纹.

  B、光的衍射现象中出现明暗相间的条纹,实际上是干涉的结果,说明光的干涉和衍射现象有密切关系.

  C、干涉和衍射是波的基本特性,光的干涉和衍射现象征明了光是一种波.干涉和衍射现象产生的机理不同,产生的图样也有区别.干涉图样的中央亮纹和各级亮纹的宽度基本相等,而衍射图样各级亮纹的宽度各不相同,中央亮纹的宽度差不多是各级亮纹宽度的两倍.

  D、白光干涉、衍射现象中出现的彩色条纹与白光色散的彩色条纹产生的机理不同,前者由光的叠加产生的,后者由光的折射产生的.

  1. 通过安装调节实验仪器,使了解光波产生稳定的干涉现象的条件。让观察白光及单色光的双缝干涉图样,并测定单色光波的波长。

  光源发出的光经滤色片成为单色光,单色光通过单缝后,相当于线光源。通过双缝后,变成频率相同、相(位)差恒定的相干光,可以在光屏上产生稳定的干涉图样根据计算波长的公式: ,测出双缝间的距离d,双缝到光屏的距离,同种相邻干涉条纹间的距离Δx,即可算出单色光的波长。

  仪器安装调节好后,换上测量头,把测量头的游标尺置10mm左右,调节目镜,在视场中出现清晰的干涉条纹及分划板上的刻线,然后在单缝前套上红色或绿色滤色片即可开始测量。

  分划板上的刻线形状如图所示,一条水平刻线、二条竖直刻线。竖直刻线应与干涉条纹平行。若不平行,松开测量头上的紧固螺钉,转动测量头,使竖直划线与干涉条纹平行.在双缝距d及缝屏距 已知的条件下。测出相邻两条亮(或暗)条纹的间距Δx,就可计算波长 。若直接测Δx,测量的相对误差较大,因此可先测6条明(或暗)条纹的总间距.再计算出Δx。转动手轮,把分划板刻线对齐左边某一条清晰的亮(或暗)条纹,记下游标尺上的读数x1,然后把分划板移向右边,把刻线对齐第七条亮(或暗)条纹,记下游标尺读数x7,如图所示。6条条纹的总间距为x7一x1.则 。

  分划板刻线能否对齐干涉条纹,对测量结果影响很大,由于明暗条纹的单线不很清晰,测量时应对齐干涉明(或暗)条纹的中心。方法如下:把明(或暗)条纹嵌在分划板两根短刻线之间,使条纹的两边边缘与短刻线的距离相等,这时,中心刻线就对齐在条纹的中心,如图所示。为减小测量误差,x1及x7的读数应重复测几次,取其平均值。计算波长时,双缝缝距标在双缝座上,在安装仪器时就要把d值记下来。缝屏距 。不加接长管是600mm,加上接长管后为700mm。

  [例1] 用单色光做双缝实验时,从中央O点开始计数。在光屏上某点P恰为第三条亮纹。现改用频率较高的单色光照射,装置其他条件不变,那么( )

  [例2] 若把杨氏双缝干涉实验改在水中进行,其他条件不变,则得到的干涉条纹间距将如何变化( )

  [例4] 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射,尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射,否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5,所要消除的紫外线Hz,那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少?

  D. 小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的,泊松亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的

  5. 使低气压水银弧灯所发的光经滤光片后照射间距为0.4mm的双缝,在双缝后1.5m远的光屏上得到一组的亮暗条纹,从中央向一侧数,第1条和第5条暗纹间的距离为8.4mm,求此黄光的波长。

  D. 电取暖器利用了红外线. 点光源照射到一障碍物,在屏上所成的阴影的边缘部分模糊不清,产生这种现象的原因是( )

  5. 用卡尺观察单缝衍射现象时,把缝宽由0.2mm逐渐增大到0.8mm,看到的现象将是( )

  D. 增透膜的厚度应为入射光在线. 如图所示为x射线管的结构示意图,E为灯丝电源,要使射线管发出x射线,须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压( )

  D. 高压电源正极应接在Q点,x射线. 某同学自己动手利用如图20?D12所示器材,观察光的干涉现象,A为单缝屏,B为双缝屏,C为像屏。当一束阳光照射到A上时,屏C上并没有出现干涉条纹。他移走B后,C上再现一窄亮线,分析实验失败的原因,最大的可能性是( )

  10. 电灯S发出的光a穿过偏振片A后变为光b(下图)。穿过偏振片B而被P处眼睛看到,则其中光b是 (填“自然光”或“偏振光”);若人眼此时看到透过B的光最强,则将B转过 角度时,人眼看到的光最弱。

  11. 单色光在真空中的频率为 ,波长为 的单色光源时,在P点处将形成 条纹;当S为 =0.5

  14. 如图所示,用单色光做双缝干涉实验。O为双缝S1、S2连线 , 为单色光的波长,试计算OP之间的暗条纹数有几条。

  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)

  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: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。

  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?

  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。