高二物理教案：第05讲 光电效应、光的干涉和衍射.doc

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1、辅导教案学员姓名：学科教师：年级：高二辅导科目：物理授课日期××年××月××日时间A/B/C/D/E/F段主题光电效应、光的干涉和衍射教学内容1、掌握光的衍射现象2、掌握光的干涉现象3、掌握光电效应的规律教法指导：本环节采用提问抢答的进行，如果学生的抢答不积极，可以适当采用轮换回答的方式进行。建议时间10分钟。光学的起源在西方很早就有光学知识的记载，欧几里得(Euclid，公元前约330～260)的《反射光学》(Catoptrica)研究了光的反射；阿拉伯学者阿勒·哈增(AI-Hazen，965～1038)写过一部《光学全书》，讨论了许多光学

2、的现象。光学真正形成一门学科，应该从建立反射定律和折射定律的时代算起，这两个定律奠定了几何光学的基础。17世纪，望远镜和显微镜的应用大大促进了几何光学的发展。光的本性（物理光学）也是光学研究的重要课题。微粒说把光看成是由微粒组成，认为这些微粒按力学规律沿直线飞行，因此光具有直线传播的性质。19世纪以前，微粒说比较盛行。但是，随着光学研究的深入，人们发现了许多不能用直进性解释的现象，例如干涉、衍射等，用光的波动性就很容易解释。於是光学的波动说又占了上风。两种学说的争论构成了光学发展史上的一根红线。狭义来说，光学是关于光和视见的科学，optics

3、(光学)这个词，早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天，常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到X射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技术紧密相关的学科。一、光的衍射（1）光的衍射现象光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射。（2）光发生明显衍射现象的条件当孔或障碍物的尺寸比光波波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射现象，且障碍物尺寸比波长越小,衍射越明显。光的衍射现象却总是存在的，只

4、有明显与不明显之分。（3）衍射图样①单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，中央条纹最亮最宽，越向边缘越暗；如果是复色光发生衍射,则出现彩色条纹。白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光。②圆孔衍射：明暗相间的不等间距圆环。③圆板衍射：明暗相间的不等间距的同心圆环，在圆盘的阴影中间有一亮斑，称为“泊松亮斑”。二、光的干涉（1）两列光波在空间相遇时发生叠加，在某些区域总加强，在另外一些区域总减弱，从而出现亮暗相间的条纹的现象叫光的干涉现象。（2）产生干涉的条件：频率相同、相差恒定、振动方向在同一直线上。两个振动情

5、况总是相同的波源叫相干波源，只有相干波源发出的光互相叠加，才能产生干涉现象，在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹。（3）双缝干涉实验规律①双缝干涉实验中，光屏上某点到相干光源S1、S2的路程之差为光程差，记为δ。若光程差δ是波长λ的整倍数，即δ=kλ（k=0，1，2，3…）P点将出现亮条纹；若光程差δ是半波长的奇数倍δ＝(2k+1)（k=0，1，2，3…）P点将出现暗条纹。②若用单色光实验，在屏上得到明暗相间的条纹；若用白光实验，中央是白色条纹，两侧是彩色条纹。③屏上明暗条纹之间的距离总是相等的，其距离大小Δx与双缝之间距离d、双缝到屏的距离L及光

6、的波长λ有关，即Δx＝λ。在L和d不变的情况下，Δx和波长λ成正比，应用该式可测光波的波长λ。④用同一实验装置做干涉实验，红光干涉条纹间距最大，紫光干涉条纹间距最小，可知λ红大于λ紫，ν红小于ν紫。(3）薄膜干涉现象：光照到薄膜上，由薄膜前、后表面反射的两列光波叠加而成．劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹，两列反射波的路程差Δδ,等于薄膜厚度d的两倍，即Δδ=2d。由于膜上各处厚度不同，故各处两列反射波的路程差不等。若：Δδ=2d=nλ(n=1,2…)则出现明纹。Δδ=2d=(2n-1)λ/2(n=1,2…)则出现暗纹。应注意：干涉条纹出现在被照

7、射面(即前表面)。后表面是光的折射所造成的色散现象。单色光明暗相间条纹，彩色光出现彩色条纹。薄膜干涉应用：肥皂膜干涉、两片玻璃间的空气膜干涉、浮在水面上的油膜干涉、牛顿环、蝴蝶翅膀的颜色等。光照到薄膜上，由膜的前后表面反射的两列光叠加。看到膜上出现明暗相间的条纹。(1)透镜增透膜(氟化镁)：透镜增透膜的厚度应是透射光在薄膜中波长的1／4倍。使薄膜前后两面的反射光的光程差为半个波长，(ΔT=2d=½λ，得d=¼λ)，故反射光叠加后减弱。大大减少了光的反射损失，增强了透射光的强度。(2)“用干涉法检查平面”：如图所示，两板之间形成一层空气膜，用单

8、色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凸起来，则对应明纹(或暗纹)提前出现，如图2所示；如果某处凹下，则对应条纹延后出现，如