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光的波动性
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光的波动性
全章内容
从本章开始，课本引导学生一步步认识光的本质，认识光的波粒二象性．本章主要介绍光的波动性．
本章内容大多是学生在生活中不大熟悉的，都需要经过抽象思维，才能理解现象的本质．因此，本章的教学，应该特别注意在认真观察实验事实的基础上加强抽象思维能力的培养．例如，在光的干涉的教学中，应该让学生充分观察干涉图样，再类比前面讲过的机械波，应用波的叠加知识进行分析、推理，理解图样是怎样形成的．
课时安排
本章可分为四个单元．(共4课时)
第一单元：第一、第二节，讲光的干涉和衍射．(2课时)
第二单元：第三节，讲光的电磁说，电磁波谱．(1课时)
第三单元：第四节，讲光的偏振，进一步说明光是横波，是电磁波． 第四单元：第五节，介绍激光．(1课时)
本章说明
1．光的干涉是本章的重点之一．讲光的双缝干涉前，可先引导学生回忆机械波的叠加和干涉的知识，弄清双缝干涉中明、暗条纹的分布情况．
2．光的干涉的教学中，一个值得注意的问题是相干条件的讲述．我们知道，只有频率相同、振动方向相同、相差恒定的相干波之间才能产生干涉现象．在机械波里可以比较容易地获得连续振动的波源，两个波源只要频率相同，相干性的其他条件，比较容易满足．因此我们没有特别强调和介绍“相差恒定”这一条件，而只是提到振源的“振动步调相同”．一般光源发出的光，是大量原子跃迁时发出的，由不连续的波列组成，各波列的相位是无规则变化的，这是由原子发光的特点决定的．因此，两个独立光源发出的光，即使是“频率相同的单色光”，也不能保持恒定的相差．必须把同一个点光源（或线光源）发出的一束光分成两束，才能得到相干光．考虑到学生的知识基础和接受水平，教材中没有提出相干光的概念，但在课文的叙述中，强调了从单孔射出的光束到达双孔时，双孔“就成了两个振动情况总是相同的波源”，这同机械波中提到的振源的“振动步调相同”，要求是一致的．
3．双缝干涉的教学虽不要求定量讨论，但是应使学生知道，在狭缝间的距离和狭缝与屏间的距离不变的条件下，单色光的波长越长，产生的干涉条纹间距越大，从而认识到为什么白光产生的干涉条纹是彩色的．同时，知道了这一点，学生才能理解不同色光具有不同的频率和波长．
4．薄膜干涉的教学，可以结合实验、演示来进行，只要求学生初步认识这种现象，不必做进一步的分析．除了肥皂膜的干涉外，还有两片玻璃之间的空气膜的干涉、浮在水面上的油膜的干涉．
5．课本只要求学生初步了解光的衍射现象，不做理论讨论，因此与机械波类比和观察实验现象是十分重要的．首先，要结合机械波的衍射，使学生明确光产生衍射的条件．
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作者：王佐峰
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6．应该让学生了解，光的直进，是几何光学的基础，光的衍射现象并没有完全否定光的直进，而是指出了光的直进的适用范围或者说它的局限性．
7．这一章内容大多属于常识性介绍性的，在教学方法上宜采取有利于调动学生积极、主动性的自学、讨论、小结及其它生动活泼的方式进行，既活跃教学，又有利于培养学生的能力．
8．讲述光的电磁说时要着重说明光的电磁说提出的背景和它的事实依据．还要着重说明提出光的电磁说的重要意义在于使人们认识到光波与机械波有本质的不同．光的电磁说揭露了光现象的电磁本质，把光和电磁统一了起来．
9．对红外线、紫外线、X射线的讲述，要让学生抓住主要特征和它们的应用，并尽可能联系可见到的实例．
10．要使学生理解不同频率范围的电磁波，它们本质上是相同的，它们的行为服从共同的规律，但因为频率的不同又各自具有某些特性．
11．光的偏振现象是比较常见的现象，由此可充分说明光是横波．增加这部分内容有利于开阔学生视野，加深对光的波动性的认识；要求适当，也不会过多增加学生负担． 12．课本从机械波开始介绍光的偏振现象，用机械波的实验形象地说明只有横波才有偏振现象．意在着重让学生体会什么是偏振．
13．要求学生对激光有初步了解，知道激光和自然光的区别，但不给激光下定义，更不讲激光产生的机理．讲激光的应用时，要体现出课本讲述的两条线索：一是它的相干性，二是它可以在很短的时间和很小的空间集中很大的能量．除了课本讲的，还可以结合最近的科技成果联系学生所接触的实际做些介绍，以开阔眼界．
全章教学要求
1．知道光的干涉现象，并知道从光的干涉现象说明光是一种波．
2．知道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． 3．知道其他条件相同时，不同色光产生的双缝干涉条纹间距不同，光的波长越长，干涉条纹的距离越大．知道不同色光的频率不同． 4、知道光的衍射现象
5．知道产生光的衍射现象的条件：障碍物或孔、缝的大小比光的波长小或与波长相仿时，才能观察到明显的衍射现象．
6．知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似． 7．知道光的电磁说的内容．
8．知道可见光是一定频率范围的电磁波．
9．知道红外线、紫外线、X射线等不同频率的电磁波的特点． 10．知道电磁波谱．
11．知道振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象．
12．知道偏振光和自然光的区别，知道日常见到的光多是偏振光，知道偏振光的一些应用．
13．知道光的偏振现象说明光是横波．
14．知道激光和自然光的区别． 15．知道激光的应用．
- 2 - 作者：王佐峰
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（一）光的干涉 教学要求：
1．知道光的干涉现象，并知道从光的干涉现象说明光是一种波．
2．知道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． 3．知道其他条件相同时，不同色光产生的双缝干涉条纹间距不同，光的波长越长，干涉条纹的距离越大．知道不同色光的频率不同．
教学重点
? 知道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． ? 知道其他条件相同时，不同色光产生的双缝干涉条纹间距不同，光的波长越长，干涉条纹的距离越大．知道不同色光的频率不同．
教学方式
以讲解为主
教学仪器
双缝干涉仪
教学过程
引入：干涉条件？
［１．频率相同；２．振动方向一致；３．相位差恒定．］
干涉现象是波特有的现象．1801年英国的物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了光的干涉．
1、双逢干涉（用单色光做实验）： 如图所示： 分析实验： a、让光源发出的光通过一个缝再通过两个狭缝的目的：获得两频率相同的波源——产生干涉的条件．
b、后面放有一屏的目的：可以通过观察分析得到哪儿是加强哪儿是减弱．
通过课本分析双逢干涉图样——明暗相间的条纹的形成原因：如果屏上某一点到两光源的距离差等于波长的整数倍，那么该位置振动加强，出现亮条纹．如果屏上某一点到两光源的距离差等于半波长的奇数倍，那么该位置振动减弱，出现暗条纹．
学生思考：由图可以看出，屏幕离挡板越远，条纹间的距离（相邻两明条纹或暗系统间的距离）越大，这是很明显的．另一方面，实验所用光波的波长越大，条纹间的距离也越大，这是为什么？
（学生通过刚才分析解决此问题） 给出：ΔX=(L/d)λ 2、白光的干涉：
在两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定的情况下，用不同颜色的单色光做双缝干涉实验，干涉条纹间的距离不同．
学生思考：
为什么不同？说明什么？
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作者：王佐峰
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答：波长不同．
用红光做实验时的间距比用蓝光时大，这表明红光的波长比蓝光的波长大．不同颜色的光，其波长不同——频率不同．
学生思考：
如果用白光做双逢干涉实验，会出现什么情况？ 学生回答：屏上出现彩色条纹． 3、薄膜干涉： 介绍薄膜干涉
薄膜干涉的形成原因．
注意：一要薄；二要搞清两表面． 应用
用干涉法检查平面的平整程度．
红圈是叠加干涉示范 增透膜――d=λ/４
小结：
作业布置
1 看课文;2 课后练习.
教后记
只有频率相同、振动方向相同、相差恒定的相干波之间才能产生干涉现象．在机械波里可以比较容易地获得连续振动的波源，两个波源只要频率相同，相干性的其他条件，比较容易满足．因此我们没有特别强调和介绍“相差恒定”这一条件，而只是提到振源的“振动步调相同”．一般光源发出的光，是大量原子跃迁时发出的，由不连续的波列组成，各波列的相位是无规则变化的，这是由原子发光的特点决定的．因此，两个独立光源发出的光，即使是“频率相同的单色光”（实际上严格的单色光并不存在），也不能保持恒定的相差．必须把同一个点光源（或线光源）发出的一束光分成两束，才能得到相干光．强调了从单孔射出的光束到达双孔时，双孔“就成了两个振动情况总是相同的波源”，这同机械波中提到的振源的“振动步调相同”，要求是一致的．
不能提半波损失.
根据实验,在教学中可以补充公式,ΔX=(L/d)λ.但不做公式证明.
证明:S2B表示S1和S2到A1(1 级明条纹)的路程差,在ΔS1S2B中S2B=S1S2sinθ,即λ=dsinθ;在ΔOA1A中AA1=AOsinθ,即ΔX=Lsinθ.于是有:
ΔX=(L/d)λ.
S1 A1 θ O S2 θ B
?
折射率和路程的乘积,叫做光程.( Δ)
Δ=nr
A
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作者：王佐峰