高中物理人教版 (新课标)选修35 光的衍射教学设计及反思

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修35 光的衍射教学设计及反思，共8页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教学方法，教学用具，教学过程等内容，欢迎下载使用。

（一）知识与技能
1．知道不同颜色的光，波长不同。
2．知道什么是色散，了解什么是光谱。
3．通过实验初步认识薄膜干涉现象，了解其应用。
4．知道光线通过棱镜时的光路，认识折射时的色散现象。
5．知道不同色光在同一介质中传播速度不同；知道同一介质对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。
（二）过程与方法
经历不同物理过程中光的色散现象的探究过程，了解色散在生活中的应用。
（三）情感、态度与价值观
通过自然界中的光现象——虹霓的教学及色散现象的教学激发学生对大自然的热爱以及对自然之谜的求知欲望。
【教学重点】
1．薄膜干涉的成因，干涉时的色散。
2．棱镜对光线的作用，折射时的色散。
【教学难点】
薄膜干涉的成因，干涉时的色散。
【教学方法】
复习提问，理论分析，实验探究，多媒体辅助教学
【教学用具】
多媒体电脑及投影装置，酒精灯一盏，金属圈一个，大烧杯一个，适量肥皂液（或洗衣粉液），少量食盐，牛顿环，凸透镜，三棱镜若干。
【教学过程】
（一）引入新课
师：在双缝干涉现象中，明暗条纹出现的位置有何规律？
生：当屏上某点到两个狭缝的路程差Δ=2n·，n=0、1、2…时，出现明纹；当Δ=（2n+1） ，n=0、1、2…时，出现暗纹。
师：干涉条纹的间距与光的波长之间有何定量关系？
生：Δx=·λ
师：上节课我们利用上式测量了光的波长，并观察了各种色光的干涉图样。这节课我们就来学习有关光的颜色和色散的知识。
（二）进行新课
1．光的颜色 色散
师：上节课我们观察了各种色光的干涉图样，用红光做实验，条纹间距最大，用紫光做实验，条纹间距最小，光的颜色不同，条纹间距不同，又因为干涉条纹的间距与光的波长成正比，我们可以得出什么结论？
生：不同颜色的光，波长不同。
师：大家还记得我们在用白光照射双缝时得到的干涉图样是怎样的？
生：彩色的条文。
师：（投影白光的双缝干涉条纹）怎样解释这种现象呢？
（学生积极讨论，气氛热烈，从讨论中基本能掌握了原因）
生：不同色光波长不同，条纹宽度不同，红光条纹最宽；紫光条纹最窄，所以出现上面现象。
师：解释得好。白光干涉图样也说明白光是由多种色光组成的，在发生干涉时白光被分解了。含有多种颜色的光被分解为单色光的现象，称为光的色散。
师：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按照波长的长短依次排列成彩色光带，就是光谱。
［投影课本61页表1和太阳的光谱。］
师：在各种色光中，波长最长的是什么光？波长最短的是什么光？
生：波长最长的是红光，波长最短的是紫光。
师：频率最小的是什么光？频率最大的是什么光？
生：频率最小的是红光，频率最大的是紫光。
师：除双缝干涉实验外，还有一种干涉现象能够观察到光的色散。这就是薄膜干涉。
2．薄膜干涉中的色散
教师演示：点燃酒精灯，在火焰中洒些氯化钠，使火焰发生黄光.把圆环竖直地插入肥皂溶液中，慢慢向上提起形成薄膜，竖直放好，将大烧杯罩住圆环，减小蒸发，以延长演示时间，便于全体观察。将酒精灯移到膜前，调整好位置，在酒精灯同侧观察到肥皂膜上呈现明暗相间的干涉条纹。
师：怎样解释这一现象呢？请大家思考下面几个问题：
［投影图20—12及以下问题］
①肥皂膜有几个面可以反射灯焰的光？
②这些面反射回来的光有没有路程差，如有，它们有什么特点？
③这些反射光是不是相干光？
生1：膜前后两表面均可反射光。
生2：因为肥皂膜厚度不同，所以不同位置处的反射光路程差不同，有的地方可能是半波长的奇数倍，有的地方可能是半波长的偶数倍。
生3：两表面的反射光线来源于同一光线，振动情况一定相同，是相干光。
师：三位同学回答得非常好，大家能弄清薄膜干涉的原因吗？
生：能。
师：好，请大家把自己的想法与课本61页最后一段的分析比较一下。
（学生阅读、理解。教师准备演示牛顿环实验）
师：大家分析得很好，我再加一个实验，奖励大家。
（演示牛顿环实验，直接投影在白色墙上，墙上出现了牛顿环反射光干涉形成的一组明暗相间的同心圆，将屏移到环的另一侧，这里可将装置调整，同样可以观察到与反射干涉条纹互补的一组同心明暗相间的圆环）
师：感兴趣的同学课后抽时间自己来实验，深入研究它，同学们也能给我找点例子吗？
（学生讨论，思考）
生：水面上的油膜好像也能反射光线，形成明暗相间的条纹。
师：好，同学们课后去认真观察一下，看来干涉现象在我们生活中是见过的，我们真是“视而不见”，“相逢未必曾相识”，生活中有许多现象，看似很普通寻常，却常常蕴含着很深的科学道理，同学们要多观察、多思考、多探究。
师：课本62页给大家介绍了一个干涉现象在技术上的应用实例，我们一起来看看。
［学生阅读62页“科学漫步”――用等倾法检查平整度。并思考文后的问题。投影下图引导学生分析］
师：有兴趣的同学可以在我们所掌握的知识基础上进行更进一步的探究。我这里为大家提供两个课题，大家可以到图书馆或上网查阅相关资料，然后确立课题进行研究。
（1）照相机、摄像机的镜头大多是淡紫色的，为什么？
（2）全息照相是怎么回事？
3．折射时的色散
教师出示若干个棱镜（大约十几个）给学生传着看，让学生知道什么是棱镜。
（讲解棱镜对光线的作用）
a．在黑板上画出棱镜的截面如图，让一个学生到黑板上画出光线从空气入射到AC面时的折射光和从棱镜进入空气时在AB面上的折射情况。
b．用氦氖激光器发出的红光做光源，实验演示验证一下同学画的对不对。
c．归纳结论——光在棱镜的两个侧面发生折射时，每次折射都使光线向棱镜的底面偏折。
d．让学生猜想出入射光的偏折程度可能与哪些因素有关。
生：与折射率有关。
e．入射光方向不变，若折射率比原来大，再让一位学生画出此时光线的两次偏折情况。得出折射率越大，偏折越大的结论。
师：刚才我们是用红光做的实验。如果让一束白光通过棱镜你能想象出将是什么样的吗？
生1：还是白色。（其他学生犹豫）
师：猜的不是完全没有道理。因为刚才红光折射后出来时还是红光嘛。但还是让我们用实验来验证一下，这样心里才踏实对不对？
（1）实验演示白光通过三棱镜后的色散现象。
（2）再让学生用发给他们的棱镜对着太阳光转动。可在教室墙壁上看到鲜艳的彩色光带。
师：通过棱镜后，偏折程度最小的是什么光？
生：红光。
师：偏折程度最大的是什么光？
生：紫光。
师：实验说明了什么道理？
生：同种介质对波长不同的光，折射率不同。波长越小，折射率越大。
师：大家还记得折射率与波速的关系吗？
生：
师：从公式能够得出结论：在同一种介质中，不同波长的光波的传播速度不同，波长越短，波速越慢。
（三）课堂总结、点评
今天我们学习了光的颜色和光的色散。观察了薄膜干涉中的色散和光通过棱镜折射时的色散。同种介质对波长不同的光，折射率不同。波长越小，折射率越大。在同一种介质中，不同波长的光波的传播速度不同，波长越短，波速越慢。这些都大大丰富了我们对光的认识。
（四）课余作业
完成P64“问题与练习”的题目。
附：课后训练
1．以下属于薄膜干涉现象的是 （ ）
A．雨后美丽的彩虹B．阳光下肥皂膜上的彩色条纹
C．阳光下水面上油膜的彩色条纹D．阳光通过三棱镜后得到的彩色条纹
答案：BC
2．如图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，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面的反射光叠加而成的 （ ）
A．a的上表面，b的下表面
B．a的上表面，b的上表面
C．a的下表面，b的上表面
D．a的下表面，b的下表面
答案：C
3．如图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是 （ ）
A．从右侧向左看，可看到彩色条纹
B．从左侧向右看，可看到彩色条纹
C．彩色条纹水平排列
D．彩色条纹竖直排列
答案：BC
5．图中表示一束白光通过三棱镜的光路图，其中正确的是 （ ）
答案：D
6．在白光通过玻璃棱镜发生色散的现象中，下列说法正确的是 （ ）
A．红光的偏折角最大
B．白光为复色光，不同色光在玻璃中传播速度相同
C．紫光的偏折角最大，因为紫光在玻璃中的折射率最大
D．红光在玻璃中的传播速度比其他色光小
答案：C
7．如图所示，两束平行的红光和紫光，相距为d，斜射到玻璃砖上，当它们从玻璃砖的下面射出时 （ ）
A．两条出射光线仍平行，距离可能大于d
B．两条出射光线仍平行，距离可能小于d
C．两条出射光线仍平行，距离可能为零
D．两条出射光线将不再平行
答案：ABC
8．如图所示，两束单色光a、b自空气射向玻璃，经折射后形成复合光束c，则下列说法中正确的是 （ ）
A．a光在真空中的传播速度比b光在真空中的传播速度大
B．a光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度小
C．玻璃对a光的折射率比玻璃对b光的折射率大
D．a光的波长比b光的长
答案：D
9．用白光做杨氏双缝干涉实验，在屏上呈现明暗相间的彩色条纹，其中
A．正中央的亮纹是白色的
B．离中央亮纹最近的一条彩色条纹是红色的
C．离中央亮纹最近的一条彩色条纹是紫色的
D．中央亮纹是红色的
解析：由于白光是由七种颜色的光合成的，而每种光经过双缝干涉后在中央都是亮条纹，这些条纹又重合在一起，复合成白光，故A对D错。由于各种色光的波长不同，红光最大，紫光最小，红光形成的条纹间距最大，紫光形成的条纹间距最小，故B错C对。
答案：AC