第二十章光的波动性

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1、全日制普通高级中学教材高三（必修+选修）教案——第二十章光的波动性第二十章光的波动性我们已经不止一次地听到光是一种电磁波的说法，但要接受这个观点，必须基于物理事实的总结。这是实现本章学习目的的基本手段。而且，本章的实验大多数都是在我们现有的条件下能够做成的，大家在课堂上要注意观察、思考，必要的时候，我们还要自己动手进行分组实验——重复一百年前伟人们的研究历程。本章可分为四个单元。第一单元：第1、2节，讲光的干涉和衍射；第二单元：第3节，讲光的电磁说，电磁波谱；第三单元：第4节，讲光的偏振，进一步说明光是横波，是电磁波；第四单元：第5节，介绍激光。本章的知

2、识点在高考考纲中都是A级。在历年的高考试题中，有关本章的内容多以选择或填空题的形式出现。命题几率较高的是光的干涉、衍射，其次是波长、波速和频率的关系，有时还与几何光学中的知识结合起来进行考查。§20~1光的干涉【教学目的】1、认识光的干涉现象及光产生干涉的条件2、理解（杨氏）双缝干涉形成的原理，以及条纹的特征3、知道实现光的干涉的途径并不是唯一的，了解薄膜干涉形成的原理，以及它在工程物理领域的应用【教学重点】光产生干涉的条件，干涉条纹的特征【教学难点】（杨氏）双缝干涉形成的原理，以及条纹的特征分析【教具】（杨氏）双缝干涉仪，酒精灯，食盐，铁丝圈，肥皂水【

3、课时安排】2课时【教学过程】○、复习&引入复习提问1：波动只所以有别于粒子运动，其重要特征是什么？☆学生：能够发生干涉、衍射。复习提问2：什么是机械波的干涉？发生波的干涉的条件是什么？☆学生：两列波在叠加后，在空间形成稳定的振动加强和减弱的区域（而且它们彼此间隔）；两列波的频率相等。我们要确认光具有波动性，就必须拿出光能够干涉或衍射的事实。而根据刚才的物理学史介绍，在波动说已经提出的前提下，整个十八世纪都没有得到发展。是不是观察光的干涉、衍射现象很不容易呢？答案是肯定的。一、双缝干涉为什么不容易，这得从两个角度去认识：一是干涉的条件是否容易达成，二是干涉

4、现象形成后，其强弱的分布状况是否方便人们去观察。在第一个方面，就是一个难题。原来的一般的光源都含有多种颜色（即多种频率）的成分，即便是找到了“完全相同”12贵州省兴义市（施达）赛文实验学校高中物理教研组：王轶全日制普通高级中学教材高三（必修+选修）教案——第二十章光的波动性的光源，但从发光的微观角度看，由于发出的光波具有不连续性（就不能保证相位差恒定），要保证它们能够发生干涉，也是很难的。光学上，把能够发生干涉的光源叫做：1、相干光源：频率相等、相位差恒定的光源称为相干光源。为了确保这两个条件满足，人们想过很多办法，英国物理学家托马斯·杨是这样做的：将同

5、一光源发出的光用一个只留两个孔（或两个缝）的挡板挡住，那么从这两个空（或两个缝）中射出的光就是相干光源了。干涉现象形成后，如何方便观察？这个问题复杂一些，让我们将实验完成之后，再做定量分析。2、双缝干涉演示：（杨氏）双缝干涉实验a、学生观察双缝；b、学生预测实验现象（教师配合草稿板图——机械波干涉分析——类比）；c、学生观察干涉条纹…过渡：为了解决干涉现象形成后是否方便观察的问题，下面进入双缝干涉的定量分析——（请同学们注意，我们这里并不仅仅是解释为什么形成干涉条纹——这一点，我们已经能够利用已有的知识去预测了——而是要研究怎样形成方便观察的条纹，这就涉

6、及到一个条纹宽度的计算问题。因此，我们今天对光的干涉的研究比起机械波干涉的研究必须更为深入。）为了寻求条纹的宽度，我们引进波程差的分析法。a、定性阐述…b、定量（板图1）分析δ=S2P1－S1P1≈dsinθ=d·当δ=0时（位置：P点），对应第一个最强点（事实上是一条线），此时x=0当δ=λ时（位置：P1点），对应第二个最强“线”，此时x′=λ当δ=2λ时（位置：P2点），对应第三个最强“线”，此时x″=2λ……同学们，最亮条纹之间的间距是多少？☆学生：条纹间距Δx=x′－x=x″－x′=λ。我们这里没有计算暗纹的位置和间距情况，暗纹的间距又是多少呢？

7、☆学生：当然和亮纹间距相等。3、条纹间距Δx=λ假设我们手头有两个相干光源（平行的线光源），它们相距1m，供观察的屏到光源之间的距离为2m，光的波长是我们前面提到的钠黄光（λ=5893），那么干涉条纹的间距Δx等于多少？★师生共同计算：Δx=1.18×10-6m=0.00118mm。这样一个间距，肉眼观察容易吗？☆学生：不容易。12贵州省兴义市（施达）赛文实验学校高中物理教研组：王轶全日制普通高级中学教材高三（必修+选修）教案——第二十章光的波动性那么，同样是钠黄光，杨氏双缝干涉装置的条纹间距有等于多少呢（杨氏双缝间距d=0.2mm，屏与双缝距离l=1m

8、）？★学生：Δx=2.95mm。很显然，这个间距观察起来是很“舒服”的，这个数据