13.3光的干涉
物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方
面构成。
一、教学目标
1．认识光的干涉现象及产生光干涉的条件．
2．理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征．
3．通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力．
4．通过“扬氏双缝干涉”实验的学习，渗透科学家认识事物科学的物理思维方法．
二、重点、难点分析
1．波的干涉条件，相干光源．
2．如何用波动说来说明明暗相间的干涉条纹，怎么会出现时间上是稳定的，空间上存在着加强区和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱”．
3．培养学生观察、表述、分析能力．
三、教具
1．演示水波干涉现象：频率可调的两个波源，发波水槽，投影幻灯，屏幕． 2．演示光的干涉现象：直丝白炽灯泡；单缝；双缝；红、绿、蓝、紫滤色片；光的干涉演示仪；激光干涉演示仪．
3．干涉图样示意挂图，为分析干涉所做的幻灯片；或电脑及干涉现象示意的动画软件．
四、主要教学过程
(一)引入
由机械波的干涉现象引入：首先演示“水波干涉现象”，并向学生提出问题． (1)这是什么现象？
(2)是否任何两列波在传播空间相遇都会产生这样的现象？
1 让学生回答，让学生描述稳定干涉现象的特征，指出干涉现象是两列波在空间相遇叠加的一种情景；一切波都能发生干涉现象，干涉现象是波特有的现象．要得到稳定干涉现象需是相干波源．
(二)教学过程设计
新课教学： 双缝干涉
1.什么是双缝干涉：平行的单色光照射到相距很近的双狭缝上，在狭缝后的光屏上出现亮暗相间条纹的现象叫做双缝干涉现象。
问题：在什么样的条件下才能在屏幕上形成亮暗相间的条纹呢？根据波的叠加原理，可知：在同一种介质中传播的两列波，当两个波源的频率相同，振动状态完全相同或有恒定的相位差时，就会出现干涉现象。
2.形成光波干涉的条件
（1）两个光源的频率相同；
（2）两个光源的振动状态完全相同或有恒定的相位差。 如图所示的双缝干涉装置中，满足上述条件吗？为什么？ 分析：一束激光被分成两束相当于两个波源，激光束的颜色没有发生变化，说明两个波源的频率一定相同；两条狭缝距离光源的距离相等，所以两个狭缝处波的振动状态相同。由此可见，通过双缝形成的两个波源就是相干光源。
问题：为什么在光屏上会形成亮暗相间的条纹呢？
如图，根据机械波的干涉理论可知，亮条纹出现的位置一定是波峰与波峰，或者波谷与波谷相遇的位置。我们可以肯定的说，P点就是亮条纹出现的位置，图中P点距S
1、S2距离相等，路程差：Δr=S1P-S2P=0应出现亮纹，中央亮条纹。不管波处于哪种初态，P点的振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A总为A
1、A2之和，即P点总是振动加强点，应出现亮纹。
如果P1点也出现亮条纹，那么P1点距S
1、S2距离应满足什么条件呢？
Δr1=|S1P1-S2P1|=λ=2×
2Δr2=|S1P2-S2P2|=2λ Δr3=|S1P3-S2P3|=3λ Δrn=|S1Pn-S2Pn|=nλ 它们对应产生第
2、
3、4„条明条纹，还有明条纹的地方吗？在P点下方，与P
1、P2等关于P对称的点也应是明条纹。
（1）形成亮条纹的条件：Δr=2n·
n=0，1，2„时，出现亮条纹。 2
暗条纹出现的位置：
根据波的叠加原理：在Q1点是波峰与波谷相遇，振动步调刚好相反。Q1点位置与两波源路程差：
2 Δr =|S1Q1-S2Q1|=Δr=|S1Q2-S2Q2|=2
35λ,λ„处，在P1P
2、P2P
3、„等明纹之间有第2条暗纹Q
2、第322条暗纹Q3„，哪位同学能用上面的方法写个通式，归纳一下。
（2）形成暗条纹的条件：Δr=(2n+1)
,n=0、
1、2„时，出现暗纹。 2 3
(精品)高二物理教案：13.3 光的干涉 (新人教版选修34)
