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《伯牙絕弦》教學(xué)設(shè)計(jì)誦讀

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教學(xué)設(shè)計(jì),包括教材簡(jiǎn)析和學(xué)生分析、教學(xué)目的、重難點(diǎn)、教學(xué)準(zhǔn)備、教學(xué)過(guò)程及練習(xí)設(shè)計(jì)等。以下是小編整理的《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計(jì),供您閱讀,參考。希望對(duì)您有所幫助!

《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計(jì)1

一、預(yù)習(xí)目標(biāo)

通過(guò)預(yù)習(xí)并且聯(lián)系生活中的一些實(shí)例,達(dá)到簡(jiǎn)單的了解一下波的疊加和干涉,達(dá)到感性認(rèn)識(shí)的地步。

二、預(yù)習(xí)內(nèi)容

1.在介質(zhì)中常常有幾列波同時(shí)傳播,例如把兩塊石子在不同的地方投入池塘的水里,就有兩列波在水面上傳播.兩列波相遇時(shí),會(huì)不會(huì)像兩個(gè)小球相碰時(shí)那樣,都能改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢?

2.預(yù)習(xí)完畢后,用自己的語(yǔ)言描述一下波的疊加這現(xiàn)象。

3.什么叫做波的干涉,兩列波發(fā)生干涉的條件是什么啊?

4.用自己的話說(shuō)一說(shuō)波的疊加和波的干涉的關(guān)系。

三、提出疑惑

同學(xué)們,通過(guò)你的自主學(xué)習(xí),你還有哪些疑惑,請(qǐng)把它填在下面的表格中

疑惑點(diǎn)疑惑內(nèi)容

課內(nèi)探究學(xué)案

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1).知道波的疊加原理.

(2).知道什么是波的干涉現(xiàn)象和干涉圖樣.

(3).知道干涉現(xiàn)象也是波特有的現(xiàn)象.

二、學(xué)習(xí)過(guò)程

1、波的疊加

【演示】在一根水平長(zhǎng)繩的兩端分別向上抖動(dòng)一下,就分別有兩個(gè)凸起狀態(tài)1和2在繩上相向傳播.(參見(jiàn)課本圖10-28)我們可以看到,兩列波相遇后,彼此穿過(guò),繼續(xù)傳播,波的形狀和傳播的情形都跟相遇前一樣,也就是說(shuō),相遇后,它們都保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),彼此都沒(méi)有受到影響.

仔細(xì)觀察兩列相遇的水波,也可以看到兩列水波相遇后,彼此穿過(guò),仍然保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播,就像沒(méi)有跟另一列水波相遇一樣.

(1).位移特點(diǎn)

當(dāng)兩個(gè)波源產(chǎn)生的兩列波在同一介質(zhì)中傳播時(shí),介質(zhì)中的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都要同時(shí)參與兩個(gè)分運(yùn)動(dòng),在任一時(shí)刻,第一列波使某個(gè)質(zhì)點(diǎn)a振動(dòng)所產(chǎn)生的位移是x1,第二列波同時(shí)使質(zhì)點(diǎn)a振動(dòng)所產(chǎn)生的位移是x2,則質(zhì)點(diǎn)a的位移就是這兩列波分別產(chǎn)生的位移的矢量和.

如果位移x1,x2的方向相同,則質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)位移的大小為X= 方向與 。

如圖10-18所示.如果位移x1,x2方向相反,則質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)位移的大小為X= ;方向 。

(2).波的獨(dú)立性特點(diǎn)

n列波在同一介質(zhì)中傳播,在介質(zhì)中某一點(diǎn)(或某一區(qū)域)相遇時(shí),每一列波都能夠 ;好像沒(méi)有遇到另一列波一樣,在它們重疊的區(qū)域里,介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波所產(chǎn)生的振動(dòng),每個(gè)質(zhì)點(diǎn)仍然是在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧振動(dòng).質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移 。

( 3).疊加原理

兩列相同的波相遇時(shí),在它們重疊的區(qū)域里

2、波的干涉

【演示】把兩根金屬絲固定在同一個(gè)振動(dòng)片上,當(dāng)振動(dòng)片振動(dòng)時(shí),兩根金屬絲周期性地觸動(dòng)水面,形成兩個(gè)波源.這兩個(gè)波源的振動(dòng)頻率和振動(dòng)步調(diào)相同,它們發(fā)出的波是頻率相同的波.現(xiàn)象: 解釋:

由實(shí)驗(yàn)分析可知,波干涉有如下特點(diǎn):

3.波的干涉特點(diǎn).

振幅 最小振幅

位移

4.產(chǎn)生干涉的條件

任何情況下兩列波相遇都會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,而要產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣則需要一定的條件,其條件是:

不僅水波、聲波,一切波都可發(fā)生干涉現(xiàn)象.

5.波的干涉與衍射一樣,也是波特有的現(xiàn)象.

6.當(dāng)堂檢測(cè)

(1)插在水中的細(xì)棒對(duì)水波的傳播沒(méi)有影響,這是波的(衍射)現(xiàn)象;在墻外聽(tīng)到墻內(nèi)人講話,這是波的(衍射)現(xiàn)象;一個(gè)人在兩個(gè)由同一聲源帶動(dòng)的揚(yáng)聲器之間走動(dòng)時(shí),聽(tīng)到的聲音時(shí)強(qiáng)時(shí)弱,這是波的(干涉)現(xiàn)象.

(2)以下關(guān)于波的衍射的說(shuō)法,正確的是:(c)

A.波遇到障礙物時(shí),一定會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象

B.當(dāng)障礙物的尺寸比波長(zhǎng)大得多時(shí),衍射現(xiàn)象很明顯

C.當(dāng)孔的大小比波長(zhǎng)小時(shí),衍射現(xiàn)象很明顯

D.只有當(dāng)障礙物的尺寸與波長(zhǎng)差不多時(shí),才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象

(3)當(dāng)兩列水波發(fā)生干涉時(shí),如果兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇.下列說(shuō)法正確的是:(ABD)

A.質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)始終是加強(qiáng)的

B.質(zhì)點(diǎn)P的振幅

C.質(zhì)點(diǎn)P的位移始終

D.質(zhì)點(diǎn)P的位移有時(shí)為零

(4)在水平方向上有兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的振源S1、S2,S1、S2相距7m,振動(dòng)所形成的波的波長(zhǎng)為1m,則S1、S2的連線上有幾個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)?(c)

A.只有中點(diǎn) B.6個(gè)點(diǎn) C.13個(gè)點(diǎn)    D.無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)

(5)兩列波在某區(qū)域相遇,下列說(shuō)法正確的是:(AB)

A.兩波相遇時(shí)能保持各自狀態(tài)互不干擾

B.兩波相遇時(shí)引起質(zhì)點(diǎn)的位移等于兩列波分別引起的位移的矢量和

C.任何兩列波疊加后都能使某些區(qū)域振動(dòng)始終加強(qiáng),某些區(qū)域振動(dòng)始終減弱,得到穩(wěn)定的干涉圖樣

D.頻率相同的兩列波相干涉時(shí),加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域交替變換.

(6)兩個(gè)頻率、振幅相同的波在介質(zhì)中傳播發(fā)生干涉得到穩(wěn)定的干涉圖樣,則下列敘述正確的是:(B)

A.振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)的位移總是處于值

B.振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)的位移可能為零

C.振動(dòng)減弱的點(diǎn)再經(jīng)過(guò)T/2振動(dòng)變?yōu)榧訌?qiáng)

D.振動(dòng)減弱的點(diǎn)的位移總是零

《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計(jì)2

高二物理教案:波的干涉和衍射

第三節(jié)波的干涉和衍射

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

(1)知道波的疊加原理,知道什么是波的干涉條件、干涉現(xiàn)象和干涉圖樣;

(1)知道什么是波的衍射現(xiàn)象,知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件;

(2)知道干涉現(xiàn)象、波的衍射現(xiàn)象都是波所特有的現(xiàn)象。

2、過(guò)程與方法:

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀:

教學(xué)重點(diǎn):波的疊加原理、波的干涉條件、干涉現(xiàn)象和干涉圖樣、波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。

教學(xué)難點(diǎn):波的干涉圖樣

教學(xué)方法:實(shí)驗(yàn)演示

教學(xué)教具:長(zhǎng)繩、發(fā)波水槽(電動(dòng)雙振子)、音叉

(一)引入新課

大家都熟悉"聞其聲不見(jiàn)其人"的物理現(xiàn)象,這是什么原因呢?通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí),我們就會(huì)知道,原來(lái)波遇到狹縫、小孔或較小的障礙物時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種特有得現(xiàn)象,這就是波的衍射。

(二)進(jìn)行新課

波在向前傳播遇到障礙物時(shí),會(huì)發(fā)生波線彎曲,偏離原來(lái)的直線方向而繞到障礙物的背后繼續(xù)轉(zhuǎn)播,這種現(xiàn)象就叫做波的衍射。

1.波的衍射

(1)波的衍射:波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播,這種現(xiàn)象叫做波的衍射。

哪些現(xiàn)象是波的衍射現(xiàn)象?(在水塘里,微風(fēng)激起的水波遇到露出水面的小石頭、蘆葦?shù)募?xì)小的障礙物,會(huì)繞過(guò)它們繼續(xù)傳播。)

實(shí)驗(yàn):下面我們用水波槽和小擋板來(lái)做,請(qǐng)大家認(rèn)真觀察。

現(xiàn)象:水波繞過(guò)小擋板繼續(xù)傳播。將小擋板換成長(zhǎng)擋板,

重新做實(shí)驗(yàn):

現(xiàn)象:水波不能繞到長(zhǎng)擋板的背后傳播。這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明發(fā)生衍生的條件與障礙物的大小有關(guān)。

(2)衍射現(xiàn)象的條件

演示:在水波槽里放兩快小擋板,當(dāng)中留一狹縫,觀察波源發(fā)出的水波通過(guò)窄縫后怎樣傳播。

第一、保持水波的波長(zhǎng)不變,該變窄縫的寬度(由窄到寬),觀察波的傳播情況有什么變化。觀察到的現(xiàn)象:在窄縫的寬度跟波長(zhǎng)相差不多的情況下,發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。水波繞到擋板后面繼續(xù)傳播。(參見(jiàn)課本圖10-26甲)

在窄縫的寬度比波長(zhǎng)大得多的情況下,波在擋板后面的傳播就如同光線沿直線傳播一樣,在擋板后面留下了"陰影區(qū)"。(參見(jiàn)課本圖10-26乙)

第二、保持窄縫的寬度不變,改變水波的波長(zhǎng)(由小到大),將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用投影儀投影在大屏幕上??梢钥吹剑涸谡p不變的情況下,波長(zhǎng)越長(zhǎng),衍射現(xiàn)象越明顯。

將課本圖10-27中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上,它們是做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)拍下的照片。甲中波長(zhǎng)是窄縫寬度的3/10,乙中波長(zhǎng)是窄縫寬度的5/10,丙中波長(zhǎng)是窄縫寬度的7/10。

通過(guò)對(duì)比可以看出:窄縫寬度跟波長(zhǎng)相差不多時(shí),有明顯的衍射現(xiàn)象。

窄縫寬度比波長(zhǎng)大得多時(shí),衍射現(xiàn)象越不明顯。窄縫寬度與波長(zhǎng)相比非常大時(shí),水波將直線傳播,觀察不到衍射現(xiàn)象。

結(jié)論:只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多,或者比波長(zhǎng)更小時(shí),才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。一切波都能發(fā)生衍射,衍射是波的特有現(xiàn)象。

2、波的疊加

我們有這樣的生活經(jīng)驗(yàn):將兩塊石子投到水面上的兩個(gè)不同地方,會(huì)激起兩列圓形水波。它們相遇時(shí)會(huì)互相穿過(guò),各自保持圓形波繼續(xù)前進(jìn),與一列水波單獨(dú)傳播時(shí)的情形完全一樣,這兩列水波互不干擾。

3、波的干涉

一般地說(shuō),振動(dòng)頻率、振動(dòng)方向都不相同的幾列波在介質(zhì)中疊加時(shí),情形是很復(fù)雜的。我們只討論一種最簡(jiǎn)單的但卻是最重要的情形,就是兩個(gè)振動(dòng)方向、振動(dòng)頻率都相同的波源所發(fā)出的波的疊加。

演示:在發(fā)波水槽實(shí)驗(yàn)裝置中,振動(dòng)著的金屬薄片AB,使兩個(gè)小球S1、S2同步地上下振動(dòng),由于小球S1、S2與槽中的水面保持接觸,構(gòu)成兩個(gè)波源,水面就產(chǎn)生兩列振動(dòng)方向相同、頻率也相同的波,這樣的兩列波相遇時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象如課本圖10-29所示。為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢?我們可以用波的疊加原理來(lái)解釋。

課本圖10-30所示的是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的示意圖。S1和S2表示兩列波的波源,它們所產(chǎn)生的波分別用兩組同心圓表示,實(shí)線圓弧表示波峰中央,虛線圓弧表示波谷中央。

某一時(shí)刻,如果介質(zhì)中某點(diǎn)正處在這兩列波的波峰中央相遇處[課本圖10-30所示中的a點(diǎn)],則該點(diǎn)(a點(diǎn))的位移是正向值,等于兩列波的振幅之和。經(jīng)過(guò)半個(gè)周期,兩列波各前進(jìn)了半個(gè)波長(zhǎng)的距離,a點(diǎn)就處在這兩列波的波谷中央相遇處,該點(diǎn)(a點(diǎn))的位移就是負(fù)向值。再經(jīng)過(guò)半個(gè)周期,a點(diǎn)又處在兩列波的波峰中央相遇處。這樣,a點(diǎn)的振幅就等于兩列波的振幅之和,所以a點(diǎn)的振動(dòng)總是的。這些振動(dòng)的點(diǎn)都分布在課本圖10-30中畫(huà)出的粗實(shí)線上。

某一時(shí)刻,介質(zhì)中另一點(diǎn)如果正處在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇處[課本圖10-30中的b點(diǎn)],該點(diǎn)位移等于兩列波的振幅之差。經(jīng)過(guò)半個(gè)周期,該點(diǎn)就處在一列波的波谷中央和另一列波的波峰中央相遇處,再經(jīng)過(guò)半個(gè)周期,該點(diǎn)又處在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇處。這樣,該點(diǎn)振動(dòng)的振幅就等于兩列波的振幅之差,所以該點(diǎn)的振動(dòng)總是最弱的。如果兩列波的振幅相等,這一點(diǎn)的振幅就等于零。這就是為什么在某些區(qū)域水面呈現(xiàn)平靜的原因。這些振動(dòng)最弱的點(diǎn)都分布在課本圖10-30中畫(huà)出的粗虛線上??梢钥闯觯駝?dòng)的區(qū)域和振動(dòng)最弱的區(qū)域是相互間隔開(kāi)的。

頻率相同的波,疊加時(shí)形成某些區(qū)域的振動(dòng)始終加強(qiáng),另一些區(qū)域的振動(dòng)始終減弱,并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔,這種現(xiàn)象叫做波的干涉(inerference)。形成的圖樣叫做干涉圖樣。

只有兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相同的波源發(fā)出的波,疊加時(shí)才會(huì)獲得穩(wěn)定的干涉圖樣,這樣的波源叫做相干波源,它們發(fā)出的波叫做相干波。不僅水波,一切波都能發(fā)生干涉,干涉現(xiàn)象是一切波都具有的重要特征之一。

演示:敲擊音叉使其發(fā)聲,然后轉(zhuǎn)動(dòng)音叉,就可以聽(tīng)到聲音忽強(qiáng)忽弱。這就是聲波的干涉現(xiàn)象。

(1)做波的干涉:頻率相同的波,疊加時(shí)形成某些區(qū)域的振動(dòng)始終加強(qiáng),另一些區(qū)域的振動(dòng)始終減弱,并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔,這種現(xiàn)象叫做波的干涉。形成的圖樣叫做干涉圖樣。

(2)特點(diǎn):干涉現(xiàn)象是一切波都具有的現(xiàn)象。

(3)產(chǎn)生條件:兩列波的頻率必須相同。

《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計(jì)3

(-)引入新課

通過(guò)機(jī)械波的干涉和衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件和現(xiàn)象引入光的干涉和衍射

(二)教學(xué)過(guò)程(需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的主要知識(shí)點(diǎn))

1、實(shí)現(xiàn)新舊知識(shí)遷移是掌握雙縫干涉的關(guān)鍵

干涉和衍射是波的特有現(xiàn)象,確定某種物理過(guò)程是不是波動(dòng),就看它有沒(méi)有干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象產(chǎn)生,只有觀察到光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象,才能確認(rèn)光具有波動(dòng)性在學(xué)習(xí)雙縫干涉前,應(yīng)回顧下列有關(guān)機(jī)械波的知識(shí):

A、兩列波彼此相遇后,仍像相遇以前一樣,各自保持原有的波形,繼續(xù)向前傳播;

B、在兩列波重疊的區(qū)域里,任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移都等于兩列波分別引起的位移矢量和;

C、頻率相同的兩列波疊加,使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng),某些區(qū)域的振動(dòng)減弱,并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔,這種現(xiàn)象叫波的干涉;

D、要得到穩(wěn)定的干涉圖樣,兩個(gè)波源必須是相干波源

2、掌握了上述波的共同性后,再分析光的特殊性.

由于物質(zhì)發(fā)光的特殊性,任何兩個(gè)獨(dú)立的光源發(fā)出的光相疊加均不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象怎樣才能得到相干光源呢?雙縫干涉就是成功的一例.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,光從單縫射到雙縫上,形成了兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的相干光源,它們?cè)诠馄辽席B加就出現(xiàn)干涉圖樣.

上述思維過(guò)程,不僅能順利地掌握雙縫干涉,同時(shí)為研究薄膜干涉打好了基礎(chǔ)

(1)雙縫干涉

兩個(gè)獨(dú)立的光源發(fā)出的光不是相干光,雙縫干涉的裝置使一束光通過(guò)雙縫后變?yōu)閮墒喔晒猓诠馄辽舷嗤ㄐ纬煞€(wěn)定的干涉條紋.

在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí),該點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋;光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),該點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋.

A、對(duì)干涉圖樣的研究可知:相鄰兩條明條紋(暗條紋)中心距離 與屏到雙縫的距離L成正比;與雙縫間距離d成反比;與照射光的波長(zhǎng)成正比.

B、在實(shí)驗(yàn)裝置不變的情況下化、d不變),由于紅光的波長(zhǎng)大于紫光的波長(zhǎng),所以紅光產(chǎn)生的干涉條紋間距較大,紫光產(chǎn)生的干涉條紋間距較小;初步了解通過(guò)雙縫干涉測(cè)波長(zhǎng)的原理.

C、用白光進(jìn)行干涉實(shí)驗(yàn),各種單色光在光屏中央均為明紋,中央亮紋是各色光復(fù)合而成,所以是白色的.各色光由于波長(zhǎng)不同,在光屏上產(chǎn)生的其它各級(jí)亮紋的位置均不相同,所以其它各級(jí)亮紋是彩色的.

(2)薄膜干涉

讓一束光經(jīng)薄膜的兩個(gè)表面反射后,形成的兩束反射光產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉.

A、在薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定,所以薄膜干涉中同一明條紋(暗條紋)應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相等的地方.由于光波波長(zhǎng)極短,所以微薄膜干涉時(shí),介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄,才能觀察到干涉條紋.

B、用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋,陽(yáng)光下的肥皂泡和水面飄浮油膜出現(xiàn)彩色等都是薄膜干涉.

C、薄膜于涉在技術(shù)上可以檢查鏡面和精密部件表面形狀;精密光學(xué)過(guò)鏡上的增透膜(當(dāng)增透膜的厚度是入射光在膜中波長(zhǎng)的1/4時(shí),透鏡上透光損失的能量最小,增強(qiáng)了透鏡的透光能力.)

3、光的衍射

光離開(kāi)直線路徑繞到障礙物幾何陰影里去的現(xiàn)象叫光的衍射.只有當(dāng)小孔、單縫或小屏的尺寸小于波長(zhǎng)或和波長(zhǎng)差不多時(shí),才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象.

A、白光通過(guò)小孔或單縫時(shí),屏上出現(xiàn)的衍射圖樣中央是白色亮紋,它各級(jí)亮紋是彩色的;用單色光進(jìn)行單縫衍射時(shí),屏上出現(xiàn)明暗相間的衍射條紋.

B、光的衍射現(xiàn)象中出現(xiàn)明暗相間的條紋,實(shí)際上是干涉的結(jié)果,說(shuō)明光的干涉和衍射現(xiàn)象有密切關(guān)系.

C、干涉和衍射是波的基本特性,光的干涉和衍射現(xiàn)象征明了光是一種波.干涉和衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理不同,產(chǎn)生的圖樣也有區(qū)別.干涉圖樣的中央亮紋和其它各級(jí)亮紋的寬度基本相等,而衍射圖樣各級(jí)亮紋的寬度各不相同,中央亮紋的寬度差不多是其它各級(jí)亮紋寬度的兩倍.

D、白光干涉、衍射現(xiàn)象中出現(xiàn)的彩色條紋與白光色散的彩色條紋產(chǎn)生的機(jī)理不同,前者由光的疊加產(chǎn)生的

《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計(jì)4

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

教學(xué)重點(diǎn):波的疊加及發(fā)生波的干涉的條件.

教學(xué)難點(diǎn):對(duì)穩(wěn)定的波的干涉圖樣的理解.

教學(xué)方法:實(shí)驗(yàn)討論法

教學(xué)儀器:水槽演示儀,長(zhǎng)條橡膠管,計(jì)算機(jī)多媒體

新課引入:

問(wèn)題1:上節(jié)課我們研究了波的衍射現(xiàn)象,什么是波的衍射現(xiàn)象呢?(波繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象)

問(wèn)題2:發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是什么?(障礙物或孔的大小比波長(zhǎng)小,或者與波長(zhǎng)相差不多)

這節(jié)課我們研究波的干涉現(xiàn)象,如果同時(shí)投入兩個(gè)小石子,形成了兩列波,當(dāng)它們相遇在一起時(shí)又會(huì)怎樣?請(qǐng)學(xué)生注意觀察演示實(shí)驗(yàn).

一、波的干涉

觀察現(xiàn)象:

①在水槽演示儀上有兩個(gè)振源的條件下,單獨(dú)使用其中的一個(gè)振源,水波按該振源的振動(dòng)方式向外傳播;再單獨(dú)使用另一個(gè)振源,水波按該振源的振動(dòng)方式向外傳播.

現(xiàn)象結(jié)論:每一個(gè)波源都按其自己的方式,在介質(zhì)中產(chǎn)生振動(dòng),并能使介質(zhì)將這種振動(dòng)向外傳播.

②找兩個(gè)同學(xué)拉著一條長(zhǎng)繩,讓他們同時(shí)分別抖動(dòng)一下繩的端點(diǎn),則會(huì)從兩端各產(chǎn)生一個(gè)波包向?qū)Ψ絺鞑?當(dāng)兩個(gè)波包在中間相遇時(shí),形狀發(fā)生變化,相遇后又各自傳播.(由于這種現(xiàn)象一瞬間完成,學(xué)生看不清楚,教師可用計(jì)算機(jī)多媒體演示)

現(xiàn)象結(jié)論:波相遇時(shí),發(fā)生疊加.以后仍按原來(lái)的方式傳播,是獨(dú)立的.

1.波的疊加:

在前面的現(xiàn)象的觀察的基礎(chǔ)上,向?qū)W生說(shuō)明什么是波的疊加.

教師板書(shū):兩列波相遇時(shí),在波的重疊區(qū)域,任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移都等于兩列波分別引起的位移的矢量和.

結(jié)合圖下圖解釋此結(jié)論.

讓學(xué)生思考和討論,并在分析的基礎(chǔ)上,給出干涉的定義:

(教師板書(shū))頻率相同的兩列波疊加,使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng),某些區(qū)域的振動(dòng)減弱,并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔,這種現(xiàn)象叫波的干涉,形成的圖樣叫做波的干涉圖樣.

請(qǐng)學(xué)生反復(fù)觀察水槽中的水波的干涉,分清哪些區(qū)域?yàn)檎駝?dòng)加強(qiáng)的區(qū)域,哪些區(qū)域?yàn)檎駝?dòng)減弱的區(qū)域.

最后應(yīng)幫助學(xué)生分析清楚:介質(zhì)中某點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng),是指這個(gè)質(zhì)點(diǎn)以較大的振幅振動(dòng);而某點(diǎn)的振動(dòng)減弱,是指這個(gè)質(zhì)點(diǎn)以較小的振幅振動(dòng),這與只有一個(gè)波源的振動(dòng)在介質(zhì)中傳播時(shí),各質(zhì)點(diǎn)均按此波源的振動(dòng)方式振動(dòng)是不同的.

問(wèn)題:任何兩列波進(jìn)行疊加都可以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象嗎?(不可以)為什么?(干涉是一種特殊的疊加.任何兩列波都可以進(jìn)行疊加,但只有兩列頻率相同)

總結(jié):干涉是波特有的現(xiàn)象.

二、應(yīng)用

請(qǐng)學(xué)生思考和討論在我們生活中是否遇到過(guò)波的干涉現(xiàn)象,舉例說(shuō)明:

例1、水波的干涉現(xiàn)象.

例2、聲波的干涉現(xiàn)象.

三、課堂小結(jié)

今天,我們學(xué)習(xí)了波特有的現(xiàn)象:波的干涉.請(qǐng)同學(xué)再表達(dá)一下:什么叫波干涉?什么條件下可能發(fā)生波的干涉?

課后的任務(wù)是認(rèn)真閱讀課本.

《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計(jì)5

光的衍射--重慶第二外國(guó)語(yǔ)學(xué)校 劉海軍

在中學(xué)物理教學(xué)中,將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中去,有利于幫助學(xué)生加深對(duì)物理知識(shí)的理解,有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力,有利于提高學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣。筆者在“光的衍射”一節(jié)教學(xué)中進(jìn)行了嘗試,收到了良好的教學(xué)效果。

一、--

現(xiàn)行人教版高中《物理》教材中,對(duì)“光的衍射”一節(jié)的處理是基于單縫衍射和圓孔衍射兩個(gè)實(shí)驗(yàn),而且以此說(shuō)明光發(fā)生明顯衍射的條件和現(xiàn)象。在教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)在教材中兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸、拓展,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比分析發(fā)現(xiàn):光通過(guò)不同形狀的障礙物發(fā)生衍射時(shí),其衍射圖樣不一樣。再進(jìn)一步演示和觀察光通過(guò)正三角形孔、正方形孔、正多邊形孔的衍射現(xiàn)象加以驗(yàn)證,并介紹光的衍射在現(xiàn)代技術(shù)上的應(yīng)用,如x射線通過(guò)晶體發(fā)生晶格衍射。反過(guò)來(lái),用對(duì)應(yīng)的衍射圖樣來(lái)推測(cè)晶體的微觀結(jié)構(gòu)。讓學(xué)生分析為什么光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)受到限制,以及對(duì)光在介質(zhì)中沿直線傳播規(guī)律進(jìn)一步再認(rèn)識(shí),使學(xué)生對(duì)光的衍射現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)得到升華。

二、實(shí)驗(yàn)器材及操作

光源選用激光筆,縫和孔的具體制作過(guò)程簡(jiǎn)述如下:

用刀片、縫衣針等工具在不透光的塑料卡片(如電話卡)上,分別刻制出不同寬度的縫和不同大小、不同形狀的孔。如圖1所示卡片上制作寬度約為2 mm的縫a和寬度約為0.5 mm的縫b;如圖2所示卡片上制作直徑約為2 mm的圓孔c和直徑約為1 mm的圓孔d;如圖3所示卡片上制作線度都約為1 mm的正三角形孔e、正方形體正多邊形孔g。

演示時(shí),把有孔或縫的卡片固定在支架上作為擋板,在相距1 m左右的位置,把激光筆光源照射到縫或孔上,在光屏(可以把白色墻壁作為光屏)上可看到相應(yīng)的衍射現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示。

三、教學(xué)過(guò)程

1.提出問(wèn)題

師問(wèn):衍射是波所特有的現(xiàn)象,既然光也是一種波,為什么在日常生活中沒(méi)有觀察到光的衍射現(xiàn)象?

學(xué)生討論。

2.分析問(wèn)題

師問(wèn):衍射是波繞過(guò)障礙物傳播的現(xiàn)象。波要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象(也即人們?nèi)庋勰苤苯佑^察到波的衍射現(xiàn)象)必須滿足什么條件?

生答:波要發(fā)生明顯衍射,必須滿足一定的條件:只有障礙物或縫的尺寸跟波長(zhǎng)差不多,或者比光的波長(zhǎng)更小時(shí),才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。

師問(wèn):怎樣才能觀察到光的衍射現(xiàn)象呢?

生答:光的波長(zhǎng)很短,而可見(jiàn)光的波長(zhǎng)實(shí)際上只有十分之幾微米,一般物體的尺寸都比它大得多,因此,很難看到光的衍射現(xiàn)象。但是若障礙物或縫的尺寸很小,與光波波長(zhǎng)差不多時(shí),就應(yīng)該觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。

3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)一:如圖4所示裝置,把激光筆發(fā)出的激光分別照在單縫b、d上,觀察屏上的圖樣。

現(xiàn)象及分析:當(dāng)激光照在寬縫a上時(shí),光沿著直線方向通過(guò)縫,在屏上產(chǎn)生一條跟縫的寬度相當(dāng)?shù)牧辆€;當(dāng)激光照在窄縫b上時(shí),光通過(guò)縫后就明顯地偏離了直線傳播方向照到了屏上相當(dāng)寬的地方,并且出現(xiàn)了明暗相間的條紋,如圖5所示,這就是光的衍射現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)二:在上述實(shí)驗(yàn)中,把擋板換成圖2所示卡片,把激光筆發(fā)出的激光分別照在圓孔c、d上,觀察屏上的圖樣。

現(xiàn)象和分析:當(dāng)激光照在直徑較大的孔c上時(shí),在屏上得到一個(gè)圓形亮斑,圓的大小跟按光沿直線傳播規(guī)律作圖得到的一樣。當(dāng)激光照在直徑較小的孔d上時(shí),屏上得到一些明暗相間的圓環(huán),這些圓環(huán)達(dá)到的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了光沿直線傳播所對(duì)應(yīng)照明的區(qū)域,如圖6所示。

小結(jié):上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明:當(dāng)縫或孔較大(比光波波長(zhǎng)大得多)時(shí),衍射現(xiàn)象不明顯(肉眼很難直接觀察到);當(dāng)縫或孔很小(與光波波長(zhǎng)接近或比光波波長(zhǎng)更小)時(shí),衍射現(xiàn)象十分明顯。

4.知識(shí)延伸

師問(wèn):同學(xué)們,試比較上面單縫衍射和圓孔衍射圖樣,有那些相同點(diǎn),又有哪些不同點(diǎn)?

生答:相同點(diǎn)都是明暗相間的條紋。不同點(diǎn)是圓孔衍射條紋為圓環(huán)形狀,而單縫衍射條紋是直線形狀。

師問(wèn):通過(guò)比較,說(shuō)明衍射圖樣的形狀與什么有關(guān)?

生答:衍射圖樣的形狀與障礙物的形狀有關(guān)。

師問(wèn):如果用其他形狀的孔,發(fā)生衍射時(shí)得到的衍射圖樣又怎樣呢?

實(shí)驗(yàn):在圖4所示裝置中,把擋板換成如圖3所示卡片,依次演示激光通過(guò)正三角形孔e、正方形孔f、正多邊形孔g發(fā)生的衍射現(xiàn)象,其衍射圖樣分別為如圖7、8、9所示。

師問(wèn):通過(guò)比較、分析衍射圖樣與障礙物的形狀,這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說(shuō)明了衍射圖樣與光通過(guò)的小孔的形狀有關(guān)的結(jié)論,得出這一結(jié)論有什么作用呢?

學(xué)生討論。

師問(wèn):能不能通過(guò)衍射圖樣,反過(guò)來(lái)推知小孔形狀(或障礙物的結(jié)構(gòu))呢?

生答:由實(shí)驗(yàn)可知,衍射圖樣和孔的形狀是一一對(duì)應(yīng)的,因此,由衍射圖樣可以推知小孔的形狀。

5.實(shí)際應(yīng)用

師介紹:在現(xiàn)代應(yīng)用光學(xué)分析技術(shù)中,科學(xué)家根據(jù)衍射圖樣與障礙物的結(jié)構(gòu)間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,利用x射線穿過(guò)晶體后發(fā)生晶格衍射時(shí),不同的晶體產(chǎn)生不同的衍射圖樣,仔細(xì)分析得到的衍射圖樣,從而推理得出組成晶體的原子是如何排列的。

師問(wèn):同學(xué)們想一想,為什么要利用x射線呢?

生答:一方面x射線穿透能力強(qiáng),另一方面其波長(zhǎng)與晶體分子大小差不多,因此,x射線通過(guò)晶體時(shí)能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,從而得到清晰的衍射圖樣。

師介紹dna的雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程:弗蘭克林這位具有非凡才能的物理化學(xué)家,成功地拍攝了不同溫度下dna晶體的x射線衍射照片,如圖10所示,把這些各種局部的結(jié)構(gòu)形狀匯總。

dna的衍射圖片越來(lái)越清晰,越來(lái)越全面。此時(shí),沃森和克里克也在劍橋大學(xué)進(jìn)行dna結(jié)構(gòu)的形究,他們看了那張照片后,很快就領(lǐng)悟到了dna的結(jié)構(gòu)──兩條以磷酸為骨架的鏈相互纏繞形成了雙螺旋結(jié)構(gòu),氫鍵把它們聯(lián)結(jié)在一起。因此他們獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

x射線衍射在納米技術(shù)的研究中也起著非常重要的作用……

師問(wèn):用光學(xué)顯微鏡觀察微小物體時(shí),發(fā)現(xiàn)顯微鏡放大倍數(shù)是要受到限制的,這是為什么呢?

學(xué)生討論。

生答:當(dāng)被觀察的微小物體尺寸與可見(jiàn)光的波長(zhǎng)差不多時(shí),就會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,這樣就得不到清晰的像。因此,光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)受到了限制。

師問(wèn):光的衍射現(xiàn)象說(shuō)明光沿曲線傳播,這不是與前面學(xué)到的“光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播”矛盾嗎?

學(xué)生討論。

生答:不矛盾,使我們更清楚地認(rèn)識(shí)了光的傳播規(guī)律:一方面,光在沒(méi)有障礙物的均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的;另一方面,在障礙物的尺寸比光的波長(zhǎng)大得多的情況下,衍射現(xiàn)象不明顯,也可以認(rèn)為光是沿直線傳播的。但是,在障礙物的尺寸可以跟光的波長(zhǎng)相比,甚至比光的波長(zhǎng)還小的時(shí)候,衍射現(xiàn)象十分明顯,這時(shí)不能說(shuō)光沿直線傳播了。

四、教學(xué)后記

通過(guò)對(duì)光經(jīng)過(guò)各種形狀的孔產(chǎn)生的衍射圖樣的觀察,一方面培養(yǎng)了學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力,另一方面這些各種形狀的衍射圖樣給學(xué)生以美的感受,讓他們體會(huì)到了物理知識(shí)的奇、趣、美。對(duì)孔的形狀和衍射圖樣的對(duì)比分析,得出重要的結(jié)論:衍射圖樣隨孔的形狀改變而改變;同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題的能力。最后,介紹x射線的晶格衍射的應(yīng)用等知識(shí)也就水到渠成。因此,對(duì)課本知識(shí)的適當(dāng)延伸、拓展,理論聯(lián)系實(shí)際,有利于培養(yǎng)了學(xué)生觀察、分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力,這正是當(dāng)今素質(zhì)教育所要求的。


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