《雙縫干涉現(xiàn)象》學(xué)習(xí)任務(wù)單

《雙縫干涉現(xiàn)象》學(xué)習(xí)任務(wù)單4.4光的干涉雙縫干涉現(xiàn)象【學(xué)習(xí)任務(wù)單】【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、能說出光的干涉現(xiàn)象是怎么回事兒。2、可以描述雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的基本裝置和實(shí)驗(yàn)過程。3、明白雙縫干涉條紋的特點(diǎn)，像條紋間距啊、明暗條紋分布規(guī)律之類的。4、會(huì)用相關(guān)公式計(jì)算條紋間距等相關(guān)物理量?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)一】光的干涉現(xiàn)象初體驗(yàn)1、趣味引入同學(xué)們，我給你們講個(gè)好玩的事兒。有一次我去看那種有很多彩色燈光的秀，我就發(fā)現(xiàn)有些地方的光疊加起來特別奇怪。比如說，紅色光和綠色光疊加的地方，看起來既不是單純的紅色，也不是單純的綠色，顏色變得很特別。這其實(shí)就有點(diǎn)像我們今天要學(xué)的光的干涉現(xiàn)象。那你們有沒有類似的發(fā)現(xiàn)呢？可以先互相討論一下哦。2、光的干涉概念（1）大家想一想，干涉這個(gè)詞在生活里還有啥類似的情況呢？就像水波，兩個(gè)水波相遇的時(shí)候，會(huì)有一些特別的現(xiàn)象，那光也有類似的情況哦。光的干涉就是兩列或多列光波在空間相遇時(shí)相互疊加，在某些區(qū)域始終加強(qiáng)，在另一些區(qū)域始終減弱，形成穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象。（2）那什么條件下光才能發(fā)生干涉呢？這就像交朋友一樣，得滿足一些條件才行。首先，這幾列光得是相干光，相干光就是頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定的光。例1：下面幾種光的組合，可能發(fā)生干涉的是（）A.兩束不同顏色的激光B.兩束頻率相同但振動(dòng)方向不同的光C.兩束頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定的光D.兩束普通的太陽光【學(xué)習(xí)任務(wù)二】雙縫干涉實(shí)驗(yàn)之旅1、實(shí)驗(yàn)裝置大揭秘（1）現(xiàn)在我們來看看雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的那些裝備。就像搭積木一樣，每個(gè)部分都有它的作用。首先有個(gè)光源，這個(gè)光源就像一個(gè)發(fā)光小能手，要發(fā)出那種可以發(fā)生干涉的光，一般我們用激光光源比較好。然后呢，有個(gè)單縫，這個(gè)單縫就像一個(gè)小關(guān)卡，它能讓光源發(fā)出的光變成線光源。再接著就是雙縫啦，雙縫就像一雙小眼睛，把通過單縫的光又分成了兩列相干光。最后還有個(gè)光屏，這光屏就像一個(gè)大屏幕，用來接收干涉條紋。（2）那這些裝置之間的距離和大小有沒有什么講究呢？這就像我們蓋房子，每個(gè)部件的尺寸都得合適。比如說單縫和雙縫之間的距離、雙縫的寬度、光屏到雙縫的距離，這些都會(huì)影響到我們看到的干涉條紋。2、實(shí)驗(yàn)過程走一遍（1）我們先打開激光光源，這時(shí)候光就像小士兵一樣沖出來了。經(jīng)過單縫變成線光源后，再?zèng)_向雙縫。到了雙縫這里呢，光就被分成了兩列相干光，這兩列光就像兩個(gè)小伙伴，一起跑到光屏上。（2）在光屏上我們就能看到一些條紋啦。這些條紋有的地方亮，有的地方暗。這時(shí)候大家可以想象一下，亮的地方就像小聚會(huì)，光都集中到那里了；暗的地方就像光都走光了，很安靜。思考：在這個(gè)過程中，如果我們改變雙縫的間距，光屏上的條紋會(huì)怎么變呢？如果改變光屏到雙縫的距離呢？【學(xué)習(xí)任務(wù)三】雙縫干涉條紋的小秘密1、條紋間距探究（1）條紋間距就是相鄰兩條亮條紋或者暗條紋之間的距離。那這個(gè)距離和什么有關(guān)呢？這里有個(gè)很神奇的公式：條紋間距＝（波長(zhǎng)×光屏到雙縫的距離）÷雙縫間距。這個(gè)公式就像一把小鑰匙，可以幫我們解開條紋間距的秘密。（2）我們來做個(gè)小假設(shè)。假如我們有一束光，它的波長(zhǎng)是固定的，光屏到雙縫的距離不變，當(dāng)我們把雙縫間距變大的時(shí)候，根據(jù)公式，條紋間距會(huì)怎么變呢？反之，如果雙縫間距變小呢？這就像在天平上稱東西，一邊變了，另一邊肯定也會(huì)跟著變。2、明暗條紋分布規(guī)律（1）亮條紋的地方是兩列光疊加后加強(qiáng)的地方，暗條紋是兩列光疊加后減弱的地方。那怎么判斷是加強(qiáng)還是減弱呢？這就看兩列光到達(dá)那個(gè)地方的路程差啦。如果路程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍，那就是亮條紋；如果路程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，那就是暗條紋。（2）我們可以在紙上畫個(gè)簡(jiǎn)單的圖，就像畫小地圖一樣，把雙縫、光屏畫出來，然后試著標(biāo)記出一些亮條紋和暗條紋的位置，看看能不能找到規(guī)律。例2：在一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知光屏到雙縫的距離為1米，雙縫間距為0.2毫米，所用光的波長(zhǎng)為500納米，求條紋間距是多少?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)四】實(shí)戰(zhàn)演練與知識(shí)總結(jié)1、習(xí)題大挑戰(zhàn)（1）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若雙縫間距變?yōu)樵瓉淼?倍，光屏到雙縫的距離不變，所用光的波長(zhǎng)不變，那么條紋間距會(huì)（）A.變?yōu)樵瓉淼?倍B.變?yōu)樵瓉淼?/2C.不變D.變?yōu)樵瓉淼?倍（2）某雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫間距為0.3毫米，光屏到雙縫的距離為0.8米，觀察到條紋間距為1.6毫米，求所用光的波長(zhǎng)。2、總結(jié)提升（1）今天我們就像小探險(xiǎn)家一樣探索了光的雙縫干涉現(xiàn)象。我們知道了光的干涉是怎么回事，還深入了解了雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的裝置、過程、條紋特點(diǎn)和相關(guān)的計(jì)算。那現(xiàn)在大家可以閉上眼睛，在腦海里把整個(gè)知識(shí)體系像放電影一樣過一遍，看看自己都記住了哪些知識(shí)點(diǎn)。（2）我們還可以互相分享一下自己覺得最有趣或者最難以理解的部分，說不定你的困惑小伙伴能幫你解決呢。課后探究：找一找生活中還有哪些現(xiàn)象可能和光的干涉有關(guān)，然后寫一篇小短文介紹你找到的現(xiàn)象以及你認(rèn)為它和光的干涉有關(guān)的原因。答案：例1：C例2：1、首先把單位換算成國(guó)際單位：雙縫間距d＝0.2毫米＝0.2×10?3米；波長(zhǎng)λ＝500納米＝500×10??米；光屏到雙縫的距離L＝1米。2、根據(jù)公式Δx＝（λ×L）÷d，代入數(shù)據(jù)可得：Δx＝（500×10??×1）÷（0.2×10?3）先計(jì)算分子：500×10??×1＝500×10??米；再計(jì)算分母：0.2×10?3米；最后計(jì)算結(jié)果：Δx＝2.5×10?3米＝2.5毫米。習(xí)題大挑戰(zhàn)：1、（1）B。根據(jù)條紋間距公式Δx＝（λ×L）÷d，當(dāng)d變?yōu)樵瓉淼?倍，λ和L不變時(shí)，Δx變?yōu)樵瓉淼?/2。2、（2）已知雙縫間距d＝0.3毫米＝0.3×10?3米，光屏到雙縫的距離L＝0.8米，條紋間距Δx＝1.6毫米＝1.6×10?3米