教材分析和教法建議●光的干涉和衍射

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1、教材分析和教法建議光的干涉和衍射（1）本單元講述了雙縫干涉、薄膜干涉和單縫衍射、圓孔衍射等內(nèi)容，教學的重點是雙縫干涉．考慮到學生的接受情況，本單元內(nèi)容只做定性講述．在光的干涉中沒有講述雙縫干涉的公式，不要求由于涉條紋間距的測量求出光的波長．但是引用了程差的概念，應(yīng)用學生已有的波的疊加的知識，分析了光屏上明暗條紋的分布規(guī)律，即與兩個狹縫的程差是波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，與兩個狹縫的程差是半波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋．這種分析是學生可以理解的，而且可以使學生對干涉現(xiàn)象的物理過程有更具體的了解，加深對光的波動性的認識．對于光的衍射，則只

2、要求觀察衍射形成的圖樣，沒有用波的疊加對衍射圖樣進行分析．這就可以避免學生對雙縫干涉時狹縫被看作單一的線光源而在單縫衍射中狹縫又被看作許多線光源的集合體造成的迷惑．考慮到多縫衍射現(xiàn)象跟雙縫干涉之間不易區(qū)別，教材沒有講多縫衍射和衍射光柵，增加了衍射圖樣的觀察．這樣增刪，有利于教學順利進行且不影響學生的后續(xù)學習．（2）光的干涉的教學①考慮到新舊知識間的聯(lián)系，光的干涉的教學可與復(fù)習機械波干涉的有關(guān)內(nèi)容結(jié)合起來．可著重復(fù)習波的獨立傳播、波的疊加、波的干涉和干涉產(chǎn)生的條件等內(nèi)容．然后再轉(zhuǎn)入雙縫干涉的教學．教學中要抓住重點，著重結(jié)合課本圖8

3、－3、8－4，利用路程差（實際上是光程差，教材中為了簡化問題，沒有提這個概念）分析清楚雙縫干涉中明暗條紋的分布情況．②光的干涉的教學中，一個值得注意的問題是相干條件的講述．我們知道，只有頻率相同、振動方向相同、相差恒定的相干波之間才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象．在機械波里可以比較容易地獲得連續(xù)振動的波源，兩個波源只要頻率相同，相干性的其他條件，比較容易滿足．但是對于光的干涉來說，情況就不同了．一般光源發(fā)出的光，是大量原子躍遷時發(fā)出的，由不連續(xù)的波列組成，各波列的相位是無規(guī)則變化的，這是由原子發(fā)光的特點決定的．因此，兩個獨立光源發(fā)出的光，即使是

4、“頻率相同的單色光”（實際上嚴格的單色光并不存在），也不能保持恒定的相差．必須把同一個點光源（或線光源）發(fā)出的一束光分成兩束，才能得到相干光．教材考慮到學生的接受水平，沒有提出相干光的概念，但在課文的敘述中，強調(diào)了從單孔射出的光束到達雙孔時，雙孔“就成了兩個振動情況總是相同的波源”，實際上是強調(diào)了用分波陣面法來獲得相干光的．我們要注意課文中的這段敘述，在教學中不要因襲機械波的講法，把產(chǎn)生干涉的條件簡單地說成是兩列波的頻率相同，以免造成學生對相干條件的誤解．③雙縫干涉的教學雖不要求定量討論，但是在狹縫間的距離和狹縫與屏間的距離不變

5、的條件下，單色光產(chǎn)生的干涉條紋間距跟光的波長成正比，這個關(guān)系是應(yīng)該讓學生知道的．知道了這一點，學生才能理解不同色光具有不同的頻率和波長．④薄膜干涉的教學，可以結(jié)合實驗、演示來進行，只要求學生初步認識這種現(xiàn)象，不必做進一步的分析．除了肥皂膜的干涉外，兩片玻璃之間的空氣膜的干涉（練習一第3題）、浮在水面上的油膜的干涉，都可以讓學生觀察．如果有牛頓環(huán)的實驗裝置，也可以讓學生觀察．⑤關(guān)于光的干涉在技術(shù)上的應(yīng)用，教材中舉了用干涉法檢查平面和增透膜的例子．對此只要求學生初步了解其原理和應(yīng)用的效果，知道光的干涉不單是理論問題，而是有許多實際應(yīng)

6、用就可以了，不必補充技術(shù)細節(jié)．（3）關(guān)于光的衍射的教學①舉聲波衍射的例子，演示水波的衍射現(xiàn)象，復(fù)習關(guān)于波的衍射的結(jié)論：“能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸比波長小，或者跟波長差不多．”要讓學生體會“明顯”、“差不多”的含義．再提出光能否產(chǎn)生衍射，介紹課文中的實驗，指明由于光的波長很短，要產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，障礙物或小孔必須很小很?。趪@著“光離開直線路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象叫光的衍射，衍射時產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)叫衍射圖樣”為中心，讓學生輪流做實驗進行觀察．所做實驗有：用游標卡尺觀察單縫衍射實驗、觀察小孔衍射（在

7、鋁箔或膠片上打出尺寸不同的小孔，以小電珠作光源，距光源1～2米，眼睛靠近小孔觀察光通過小孔的衍射花樣——彩色圓環(huán)）．還可讓學生通過羽毛、紗巾觀看發(fā)光的燈絲等，對見到的彩色花樣可不做解釋．③在本節(jié)教材中提到泊松亮斑——泊松原以為這下子可以駁倒菲涅爾的波動理論了，事與愿違，菲涅爾和阿拉果接受了泊松的挑戰(zhàn)，用實驗驗證了這個理論結(jié)論，實驗卻成了波動理論極其精彩的實證，菲涅爾為此獲得了科學獎金（1819年）．這個科學小故事告訴我們，在科學研究上必須重視理論的指導(dǎo)作用和實踐的檢驗作用；作為科研工作者，必須有堅定的自信心和踏實勤奮的工作態(tài)度．

8、今天的學習，在掌握知識的同時，也應(yīng)培養(yǎng)自己這方面的好品質(zhì)好作風．④課文最后小結(jié)：“光沿直線傳播只是一種近似的規(guī)律．”這是很重要的．應(yīng)該讓學生了解，光的直進，是幾何光學的基礎(chǔ)，光的衍射現(xiàn)象并沒有完全否定光的直進，而是指出了光的直進的適用范圍或者說它的局限性．講顯微