2022高中物理 4.4 光的干涉教案粤教版选修3

2024-05-16

2022高中物理 4.4 光的干涉教案粤教版选修3（共5篇）

篇1：2022高中物理 4.4 光的干涉教案粤教版选修3

4.4 光的干涉教案（粤教版选修3-4）

教学目标：

1．相干光源的获得及光波的干涉和衍射的条件，双缝干涉中为什么能形成明暗相间的条纹及明暗条纹的计算方法，从而确切地理解光的干涉和衍射现象的形成。

2．在新的情景下能够运用波的分析方法解决问题。

3．通过“扬氏双缝干涉”实验的学习，渗透科学家认识事物科学的物理思维方法．

难点、重点：

1．波的干涉条件，相干光源．

2．如何用波动说来说明明暗相间的干涉条纹，怎么会出现时间上是稳定的，空间上存在着加强区和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱”．

教学过程：

（一）引入

光的本性学说的发展简史。

从原始的微粒说，到牛顿的微粒说，惠更斯的波动说，进而发展到光的电磁说。又从光电效应重新认识到光的粒子性，直至统一到光的波粒二象性。应结合每个阶段的典型现象和实验，对这一过程发展脉络有较清晰的了解。

（二）新课教学

一、光的干涉现象

（1）相干光源的获得。两列波叠加发生明显干涉现象的条件是二者频率相等，相差恒定。两个普通光源很难达到这一要求。通常是把一束光想办法分成两部分，让这两部分再叠加以达到干涉效果。杨氏双缝实验装置正是这样巧妙地获得了两列相干的波源。

（2）杨氏双缝干涉实验。一束光通过单缝照射到相距非常近的两个狭缝后，形成频率相同的两束光。这两束光的叠加，在光屏上就产生了干涉条纹。如果用单色光照射狭缝，在屏上得到的是与狭缝平行的明暗相间的等间距条纹。屏上某点到双缝的距离之差若是入射光波长的整数倍，则屏上这点出现的是亮条纹；屏上某点到双缝的距离之差若是入射光半波长的奇数倍，则屏上这点出现的是暗条纹。由公式

用心爱心专心

可知，条纹宽度与波长λ及

双缝到光屏的距离成正比而与双缝间距d成反比。在、d一定的情况下，红光产生的干涉条纹间距最大，紫光产生的干涉条纹间距最小。若用白光进行干涉实验则在屏上得到的是彩色的干涉条纹。

（3）薄膜干涉。一束光经薄膜前后两个表面反射后相干叠加而成的干涉现象叫薄膜干涉。应用分析光程差与波长关系的方法也可分析薄膜干涉图样的特点。生活和实验中有各种薄膜干涉现象，如肥皂膜、油膜、空气隙、牛顿环、增透膜等。

二、光的干涉的分析

让一束单色光（例如红光）投到一个有孔的屏上，如图所示，这个小孔就成了一个“点光源”．光从小孔出来后，就射到第二个屏的两个小孔上，这两个小孔离得很近，约为0.1mm，而且与前一个小孔的距离相等，这样在任何时刻从前一个小孔发出的光波都会同时传到这两个小孔，这两个小孔就成了两个振动情况总是相同的波源．

那么，明暗相间的条纹又是怎样形成的呢？

对照机械波的情况，如果两列波在相叠加的区域传播的路程差为一个波长的整数倍时，该区域的振动就加强，如果两列波在叠加区域传播的路程差为半波长的奇数倍时，该区域的振动就减弱．

如图，甲图中P点在S1S2的中垂线上，所以，两列波的路程差△s=0．所以，振动被加强，为明条纹．

乙图中，在P点上方的P1点，屏上与狭缝S1、S2的路程差△s=λ又出现明条纹．

用心爱心专心 2

丙图中，在P1点的上方还可以找到△s=2λ的P2点，在该点上方还能找到路程差为3λ、4λ„的点，在这些地方振动均被加强．同样，在P点的下方也能找到路程差为λ、2λ、3λ„的点．

如图，在甲图中，在P与P1之间一定有一个Q1点，S1、S2点到该点的路程差为λ/2，该点为振动减弱的点，同理，我们无论在P点的上方还是在P点的下方均能找到路程差为半波长的奇数倍的点，这些点均为暗条纹，这样就形成了明暗相间的条纹．

白光的干涉条纹，为什么中间条纹为白色，而中央亮条纹的边缘出现了色彩？

这是因为白光是由不同颜色的单色光复合而成的，而不同色光的波长不同，在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离不变的条件下，光波的波长越长，各条纹之间的距离越大，条纹间距

用心爱心专心 3

与光波的波长成正比．各色光在双缝的中垂线上均为亮条纹，故各色光重合，为白色．各色光产生的条纹宽度不同，所以，中央亮条纹的边缘处出现了彩色条纹．

刚才你提到在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离不变的条件下，如果我假设其它条件不变，将像屏稍微向双缝屏移动或远离双缝屏移动，像屏上的条纹是不是就模糊不清了呢？

我想像屏上仍有清晰的干涉条纹，因为仍可以在像屏上找到两列波的路程差为0、λ、2λ、3λ„nλ的点，也仍可找到两列波的路程差为λ/

2、3λ/2„（2n—1）λ/2的点．

下面对薄膜干涉再提几个问题，第一，薄膜干涉是由哪两列波叠加而产生的？

当光照射到薄膜上时，光从薄膜的前后（或上下）两个表面反射回来，形成两列波，由于它们是从同一光源发出的，这两列波的波长和振动情况相同，为两列相干光波．

将肥皂膜竖直放在点燃的洒有钠盐的酒精灯附近，这时你看到的干涉条纹是什么样的？为什么形成这样的条纹？

我们看到的干涉条纹基本上是水平的明暗相间的黄色条纹．呈现黄色是因为酒精灯火焰中放入了钠盐，呈基本水平的条纹是因为，肥皂膜竖直放置，由于重力的作用肥皂膜形成了上薄下厚的楔形，在薄膜的某些地方，前后表面反射光出来恰好是波峰与波峰叠加或波谷与波谷叠加，使光的振动加强，形成黄色的亮条纹；在另外一些地方，两列反射光恰好是波峰与波谷叠加，使光的振动相抵消，形成暗条纹．由于楔形表面的同一厚度基本在一水平线上，所以，我们看到的干涉条纹基本是水平的．

薄膜干涉在技术上有哪些应用？

（1）利用光的干涉可以检验光学玻璃表面是否平整。

（2）现代光学仪器的镜头往往镀一层透明的氟化镁表面。

为什么要在镜头上涂一层氟化镁薄膜呢？它怎么起到增加透射光的作用呢？

现代光学装置，如摄像机、电影放映机的镜头，都是由多个透镜或棱镜组成的，进入这

用心爱心专心 4

些装置的光，在每个镜面上都有10％～20％的光被反射，如果一个装置中有5个透镜或棱镜，那么将会有50％的光被反射，若在镜的表面涂上一层增透膜，就可大大减少了光的反射，增强光的透射强度，提高成像质量．

氟化镁薄膜应镀多厚？为什么？镀了膜的光学器件与未镀膜的光学器件在外表上有什么区别？为什么？

氟化镁薄膜的厚度应为光在氟化镁中波长的1/4，两个表面的反射光的路程差为半波长的奇数倍时，两列反射光相互抵消．所以，膜厚为光在氟化镁中波长的1/4，是最薄的膜．

镀了膜的光学器件与未镀膜的光学器件在外表上是有区别的．镀膜的光学器件呈淡紫色，因为在通常情况下，入射光为白光，增透膜只能使一定波长的光反射时相互抵消，不可能使白光中所有波长的光反射时抵消．在选增透膜时，一般是使对人眼灵敏的绿光在垂直入射时相互抵消，这时光谱边缘部分的红光和紫光并没有相互抵消，因此涂有增透膜的光学器件呈淡紫色．

三、光的衍射现象

光偏离直线传播方向而绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射。要产生明显的衍射现象，障碍物或小孔的尺寸要足够小（一般应不大于波长的百倍）。

光照射到一个狭缝上产生的衍射叫单缝衍射。单色光（或白光）的衍射条纹是明暗相间（或彩色）的与狭缝平行的条纹。条纹特点是中央条纹宽且亮，两侧条纹暗且窄。注意它与双缝干涉条纹的区别。条纹宽度随缝宽变窄及波长变长而加大。

用小圆屏进行衍射实验，衍射图样是在圆盘的阴影中心出现泊松亮斑。而用小圆孔进行衍射实验，衍射图样是一系列同心圆环，圆环中央明暗不定。了解一些实际生活中光的衍射现象及其应用（如光栅等）。

用心爱心专心 5

四、双缝干涉条纹与单缝衍射条纹有什么区别？

光波发生干涉现象时产生干涉条纹，光波发生衍射现象时产生衍射条纹，那么，干涉和衍射本质上有什么相同和不同之处吗？双缝干涉条纹与单缝衍射条纹有什么区别呢？

干涉和衍射本质上都是光波的叠加，都证明了光的波动性，但两者有所不同．首先干涉是两列相干光源发出的两列光波的叠加；衍射是许多束光的叠加．稳定的干涉现象必须是两列相干波源，而衍射的发生无须此条件，只是，当障碍物或孔与光的波长差不多或还要小的时候，衍射才明显．干涉和衍射的图样也不同，以双缝干涉和单缝衍射的条纹为例，干涉图样由等间距排列的明暗相间的条纹（或彩色条纹）组成，衍射图样是由不等距的明暗相间（中央亮条纹最宽）的条纹或光环（中央为亮斑）组成．例题解析

（）

1、用单色光照射双缝，在屏上观察到明暗交替的条纹，若要使条纹间距变大，应

A.改用频率较大的单色光

B.改用波长较长的单色光

C.减小双缝至屏的距离

D.增大双缝之间的距离

分析与解答：双缝干涉的条纹间距可表示为L/d,也就是与双缝到屏的距离L成正比，与照射双缝的光波波长成正比，与双缝间距d成反比。据此不难得出正确选项为B。

说明：利用干涉现象中条纹间距与波长的关系可以通过测量条纹间距（用累计法测多组条纹的间距后求平均值）来求得波长。即

用心爱心专心

/L。

2、在平静的水面上有一层厚度均匀的透明油膜，能否观察到干涉条纹？

分析与解答：光照到厚度均匀的透明油膜时，从油膜上下两个表面反射回来的两列光波的光程差处处相等，要么都互相加强（亮），要么互相减弱（暗），不会出现明暗相间的干涉条纹。

说明：我们看到的明暗相间的干涉条纹（或花纹），是薄膜厚度变化造成的，有的地方满足加强的条件，有的地方满足减弱的条件。增透膜的厚度是均匀的，因此它可以使某种色光在膜的上下表面反射回来后，处处都互相减弱，而增加该色光的透射光能。

3、某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点：

A.若狭缝与灯丝平行，则衍射条纹与狭缝平行

B.若狭缝与灯丝垂直，则衍射条纹与狭缝垂直

C.衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关

D.衍射条纹的间距与光的波长有关

以上几点中，你认为正确的是________。

分析与解答：单缝衍射的条纹特点是条纹与狭缝平行，条纹的间距随缝宽的减小而增大（缝宽也不能太小，否则光能太弱观察不到衍射现象），随波长的增大而增大。据此可得答案为A、C、D。

说明：衍射现象的理论分析比较复杂，学习时不必仔细推导，而应把重点放在各种衍射现象及其变化规律上。

用心爱心专心 7

1．托马斯·扬上第一次解决了相干光源问题，成功做出了光的干涉实验，使人们认识到光具有波动性．

2．两个相干光源发出的光在屏上某处叠加时如果同相，光就加强，如果反相光就减弱，于是产生明暗条纹，其特征是在中央明纹两侧对称地分布着明暗相间的各级干涉条纹，且相邻明纹和相邻暗条纹的间隔相等．复色光则出现彩色条纹．

3．明暗相间条纹反映光的能量在空间分布情况，暗条纹处光能量几乎是零。用心爱心专心 8 小结：

篇2：2022高中物理 4.4 光的干涉教案粤教版选修3

【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=S1 P0-S2 P0=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］

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。2［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|=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|=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）［投影下图］

。该点出现暗纹。235λ，λ„处，在P1P2、P2P3、„等明纹之间有第2条22，n=0、1、2„时，出现暗纹。2

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·当Δ=（2n+1）

，n=0、1、2„时，出现明纹；2，n=0、1、2„时，出现暗纹。2两列波要产生干涉，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1.8×10-6 m，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

C．它们都能产生干涉

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 C．仍是呈白色的

B．一片红光 D．黑色

B．它们都能产生反射和折射 D．声波能产生干涉而光波不能

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6×10-7 m，紫光波长为4×10-7 m。现有一束频率为5×1014 Hz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=cD=，求出光在玻璃中的波长.v3108510140=c/f0= m=6×10-7 m，可见该单色光是黄光。

6107又由n=0/得=0/n= m=4×107 m。由于光的颜色是由光的频率决定的，1.5而在玻璃中光的频率未变化，故光的颜色依然是黄光。

篇3：2022高中物理 4.4 光的干涉教案粤教版选修3

科学方法教育的开展需要以知识为教学线索与基础，教学需要以教科书作为蓝本，因此，需要进一步思考如何挖掘与利用好教科书中的科学方法素材。在中学物理教学一线，不少教师往往只停留在认识到科学方法教育的重要性，但是对于怎样从教科书中寻找相应的科学方法并加以合理利用却无从下手。笔者尝试以《电场强度》 (粤教版高中物理选修3-1) 一节为例予以探讨。

一、科学方法在《电场强度》中的挖掘与利用

高中物理中涉及科学方法主要有：理想化方法、控制变量法、隔离法、等效变换法、对称法、模拟法、转化法、类比法、作图法等。上述各种科学方法的定义参见相关的文献，此处不再赘述。挖掘物理教科书中的科学方法，主要是通过细致阅读教科书，依据各类科学方法的定义将内隐的科学方法进行显化性地识别与判断。下面以《电场强度》一节为例，探讨科学方法的挖掘与利用。

1. 转化法在《电场强度》中的挖掘与利用

物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些较为直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法称为转换法。《电场强度》一节中利用试探电荷来描述电场的性质，实际上就隐含了“转化法”的思想。电场的性质是抽象的，用来描述电场性质的物理量—电场强度也是无法直接测量的。利用转化法，通过放置试探电荷，其电场力及其电荷量都是可测量的，用这两个可测的物理量的比值来表征电场的强弱，这里正是转化法灵活应用的体现。

笔者建议，教学时可以先抛出问题：电场看不见、摸不着，如何来研究电场？而后引入转化法的观念：物理学上有一种方法称为转化法，用一些较为直观的或者易于测量的物理量，来间接地测量看不见、摸不着的现象或物理量，此处我们就引入一个试探电荷。接着进一步抛出问题：大家想想，对于试探电荷，什么物理量是我们可以直接测量的？从而引导学生尝试进行猜想与研究。在完成探究得出电场强度的概念和公式后，再次拓展与升华这种转化法的方法：此处我们用到的转化法，在不少地方都会用到，比如速度的测量就转化为测量位移和时间，再比如要证明抽象的大气压强的存在，就转化为可视化的马德堡半球实验等，都是将不易测量的物理量或抽象的现象，转化为易于测量的物理量或直观的现象。由此帮助学生从不同的例子中领悟方法的普适性价值。

2. 控制变量法在《电场强度》中的挖掘与利用

控制变量法是初中和高中物理中最为常见的，也最为学生所熟悉的一种方法，即在研究多个物理量关系时，只改变其中一个而控制其他物理量不变，从而简化为研究多个单一物理量对某一个物理量影响的问题。在《电场强度》一节中，探究电场力与试探电荷电量关系的实验便是利用了控制变量法。在导体A的电场中，先控制位置不变，用不同的电荷量，比较受到的电场力大小。再控制电荷量不变，将同一试探电荷放在电场中的不同位置，比较所受到的电场力，从而总结归纳出相应的规律。

关于控制变量法的应用，由于初中考试中凡涉及实验方法的试题，基本上都填答控制变量法，学生已经十分熟悉，一提到研究方法学生基本上异口同声回答控制变量法，至于其他方法则不太了解，甚至部分学生错误地认为只有运用了控制变量法才是真正的科学研究。基于上述现状，笔者建议，在高中阶段涉及控制变量法使用的实验中，除了点拨该方法外，也需要提醒学生：物理科学方法是多样化的，控制变量法只是其中一种，其他方法比如理想化方法、转化法等同样重要，由此转变学生错误的方法论认识。

3. 比值定义法在《电场强度》中的挖掘与利用

比值定义法就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质属性的，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变，比如物质密度、电阻、场强、磁通密度、电势差等。

《电场强度》一节在电场强度的定义旁边，专门注释了“比值定义法”五个字，并在本节末尾资料活页中，具体阐释了比值定义法，还列举了初中学过的密度、电阻，进而类比该节提到的新物理量电场强度。在适当的位置将科学方法进行阐释是新课改各套教科书的创新之处，也体现了新课程“过程与方法”目标的导向作用。教学中我们不必要求学生去记忆比值定义法的定义，也不能脱离具体的知识内容纯粹讲科学方法，而应引导学生通过具体的例子来理解科学方法的价值，体味思想方法指导的魅力。

4. 理想化方法在《电场强度》中的挖掘与利用

理想化方法就是借助于逻辑思维和想象力，有意识地突出研究对象的主要条件，排除次要因素和无关因素的干扰，在大脑中形成理想化的研究客体或相互联系。理想化方法一般有三种形式：对物理条件的理想化、建立理想模型和进行理想实验。

《电场强度》教科书中应用了理想化方法的内容，是计算点电荷的电场强度时隐含了点电荷本身是一种理想模型，当带电体之间的距离远大于带电体本身的尺寸，以至于带电体本身的大小和形状对带电体间的作用力影响可忽略不计时，带电体就可以看成点电荷。粤教版教科书在《电场强度》一节的讨论与交流环节中，专门提出问题：公式E=F/q与公式E=kQ/r2都可以用来计算电场强度，它们有什么区别呢？实际教学中可以引导学生对上述问题进行思考，帮助学生回忆点电荷理想化模型，再次体会理想化方法的应用。此处同样可以进行拓展，帮助学生回忆各种已经学过的理想模型，如质点、光滑平面、细绳、点光源、平面镜等。

5. 模拟法在《电场强度》中的挖掘与利用

模拟法是以相似性原理为基础，研究物质或事物物理属性变化规律的实验方法。在探求物质的运动规律和自然奥妙时，常常会遇到一些特殊的、难以对研究对象进行直接测量的情况，这时可人为地制造一个类似于被研究的对象或者运动过程的模型来进行实验。例如，被研究的对象非常庞大或非常微小 (巨大的原子能反应堆、同步辐射加速器、航天飞机、宇宙飞船、物质的微观结构、原子和分子的运动) 、非常危险 (地震、火山爆发、发射原子弹或氢弹) ，或者研究对象变化非常缓慢 (天体的演变、地球的进化) 时，模拟法可以在这些研究中得到应用。

具体到《电场强度》一节，粤教版教科书在阐释电场线时指出，电场线的形状可以通过实验来模拟，把奎宁的针状结晶或头发屑悬浮在蓖麻油中，加上电场，微屑就会按照场强的方向排列，显示出电场线的分布情况。这种用其他可视化的物体来替代模拟与显化较难观察的现象与过程，正体现了“模拟法”使用的巧妙。教学中在展示了相应的模拟实验现象后，可以引导学生思考：我们看见的蓖麻油中的这些线，是不是就是真实的电场线？大家能否说说这里用了怎样的研究方法？既提醒学生模拟现象不可替代真实现象，又促使学生思考现象背后所应用的研究方法，提升学生的思维能力。

6. 数学模型方法在《电场强度》中的挖掘与利用

数学模型方法是一种通过建立和研究物理对象的数学模型来揭示对象的本质特征和变化规律的方法，既包括公式模型，如万有引力定律，也包括用几何方法描述规律。《电场强度》一节中，电场的叠加，正是利用了矢量的平行四边形法则这种几何方法来研究电场合成的规律。

数学模型方法作为一种形式化的认识手段和方法，在物理学研究的各个领域可以说得到了充分的运用与体现。在《电场强度》关于电场叠加的教学中，在讲解完具体操作方法后，可以进一步引导学生体会利用数学几何图形快捷解决物理问题的优势，也可以提及中国古代由于缺乏数学符号而在一定程度上使得科技发展滞后的教训，并指出前沿理论物理研究中大量地应用了数学工具进行计算，提醒学生要打下扎实的数学基础。

二、结束语

本文以《电场强度》 (粤教版高中物理选修3-1) 一节内容为例，探讨了教科书中涉及科学方法的挖掘与利用。可以看到，单纯是一节内容，便包括了转化法、控制变量法、比值定义法、理想化方法、模拟法和数学模型方法等六种常见的科学方法，方法的点拨与适当的显化，能够引导学生在理解与掌握相关知识的同时，进一步拓展与深化思维，从具体的知识层面上升到方法论层面，促进学生思维的新飞跃。科学方法教育是一项值得不断深入思考与探索的工程，有待我们所有教育者的共同努力，任重而道远。

参考文献

[1]张宪魁.物理科学方法教育[M].青岛:中国海洋大学出版社, 2000.

篇4：2022高中物理 4.4 光的干涉教案粤教版选修3

课堂互动

三点剖析 1.光的干涉

光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象。

(1)光的干涉必须具备的条件：频率相同，振动情况总是相同。能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用一束光分成两列而获得。(2)相邻两亮条纹间的间距公式：Δx=

l，其中λ为光波波长，l为缝到屏的距离，d为d双缝间距。

2.薄膜干涉以及增透膜

薄膜干涉：光照射在薄膜上，在前表面和后表面两个界面上均会发生反射，由于薄膜的厚度不均匀，不同位置的反射光传播的路程差不同，形成明暗相间的条纹，根据条纹的情况可以判断薄膜的厚度。

增透膜是利用在薄膜两表面的反射光形成干涉相互抵消的特点，在入射光强度一定的情况下，两列反射光叠加形成暗纹，相互抵消使反射光的强度减弱，从而使透射光强度加强。3.相干光源

如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫做相干光源。相干光源可用同一束光分成两束而获得。要求是相同频率，振动情况相同且相差恒定。各个击破

【例1】两个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.两个灯亮度不同 B.灯光的波长太短 C.两灯光的振动情况不同 D.电灯发出的光不稳定解析：一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光振动情况往往是不同的，由点光源发出的光或同一列光分出的两列光其振动情况是相同的，故选C。答案：C 类题演练1 用包括有红光、绿光、紫光三种色光的复合光做光的干涉实验，所产生的干涉条纹中，离中央亮纹最近的干涉条纹是()A.紫色条纹 B.绿色条纹 C.红色条纹 D.都一样近解析：本题考查干涉条纹与入射光波长之间的关系，由相邻两亮条纹间的间距Δx=

lλ可d知：条纹间的间距与波长成正比，故A项正确。答案：A 【例2】如图13-2-1所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光为普通光加滤光片产生的，检查中所观察到的条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的()

图13-2-1 A.a的上表面和b的下表面B.a的上表面和b的上表面 C.a的下表面和b的上表面D.a的下表面和b的下表面解析：关键是找到使光线发生干涉的薄膜，本题中a是样本，b是被检查的平面，而形成干涉的两束反射光是a、b间的空气薄层，所以选C。答案：C 类题演练2 市场上有一种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物体时能使被照物体处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线，以λ表示此红外线在薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为()A.λ/8 B.λ/4 C.λ/2 D.λ 解析：要消除经外线的反射，必须使红外线在薄膜的两个面上反射光的路程差正好等于红外线半个波长λ/2的奇数倍，即Δs=(2k+1)λ/2，其中Δs为光在薄膜两个面上反射的路程

差，即Δs=2d,Δs的最小值为λ/2,所以2d=λ/2，即薄膜的最小厚度d为λ/4，答案B是正确的。答案：B 【例3】一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因是什么？

解答：由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定相同或相差恒定，故一般情况下看不到光的干涉现象。

篇5：2022高中物理 4.4 光的干涉教案粤教版选修3

学科：物理

编写人：孙秀芝审稿人：孔庆生

选修3-4第十三章第3节用双缝干涉测量光的波长

一、教材分析

本节是利用光干涉的理论知识进行实验与应用，在实际生活应用中有重要意义，在考试中的地位也举足轻重。

二、教学目标

（1）认识光的干涉现象及产生干涉的条件；

（2）理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征；

（3）用波动说说明明暗相间的干涉条纹，时间上是稳定的，空间上存在的。

三、教学重点难点

[重点难点：本节的重点是利用两相邻亮条纹中心间距的表达式测单色光的波长

四、学情分析（根据个人情况写）

五、教学方法

实验观察、理论分析、学案导学

六、课前准备

双缝干涉仪包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺

七、课时安排：1课时

八、教学过程

(一)预习检查、总结疑惑

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

（三）合作探究、精讲点拨。

1、实验目的：

（1）观测白光及单色光的双缝干涉图样（2）测定单色光的波长

2、实验原理：

（1）光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到干涉条纹；如果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹。（2）若双缝到屏的距离用l表示，双缝间的距离用d表示，相邻两条亮条纹间d的距离用Δx表示，则入射光的波长为dx。实验中d是已知的，测出l、Δx即可测出光的波l长

3、实验器材：

双缝干涉仪包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺

4、实验装置：

如教材上图所示，将直径约为10cm、长约为1m的遮光筒平放在光具座上，筒的一端有双缝，另一端装上毛玻璃做光屏，其上有刻度，先取下双缝，打开光源，调节光源高度，使他发出的一束光恰好沿遮光筒的轴线照亮光屏，然后放好单缝和双缝，两屏相距5cm-10cm，使缝互相平行，且位于轴线上，这时可看到彩色干涉条纹，若在单缝屏和光源之间放置一块滤光片，则可以观察到单色干涉条纹。

5、实验步骤：（1）调节双缝干涉仪，观察光的双缝干涉现象

（2）用单色光入射得到干涉条纹，测出n条亮条纹的距离a，得相邻条纹间的距离xa n1dx计算出l（3）利用已知的双缝间距d，用刻度尺测出双缝到屏的距离l，根据公式波长

（4）换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间的距离有什么变化，并求出相应的波长。

6、通过合作探究导出实验的注意事项

（1）调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出的一束光能沿着遮光筒的轴线把屏照亮

（2）放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上

（3）调节测量头时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条条纹间的距离

（4）不要直接测Δx，要测几个条纹的间距计算得到Δx，这样可减小误差（5）白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层。

课堂巩固训练

1题：（见导学案）在双缝干涉实验中保持狭缝间的距离和狭缝到屏的距离都不变，用不同的色光照射时，则下列叙述正确的是()A．红光的干涉条纹间距最大

B．紫光的干涉条纹间距最大

C．红光和紫光干涉条纹间距一样大