《雙縫干涉現象》學習任務單

《雙縫干涉現象》學習任務單4.4光的干涉雙縫干涉現象【學習任務單】【學習目標】1、能說出光的干涉現象是怎么回事兒。2、可以描述雙縫干涉實驗的基本裝置和實驗過程。3、明白雙縫干涉條紋的特點，像條紋間距啊、明暗條紋分布規(guī)律之類的。4、會用相關公式計算條紋間距等相關物理量?！緦W習任務一】光的干涉現象初體驗1、趣味引入同學們，我給你們講個好玩的事兒。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。這其實就有點像我們今天要學的光的干涉現象。那你們有沒有類似的發(fā)現呢？可以先互相討論一下哦。2、光的干涉概念（1）大家想一想，干涉這個詞在生活里還有啥類似的情況呢？就像水波，兩個水波相遇的時候，會有一些特別的現象，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相互疊加，在某些區(qū)域始終加強，在另一些區(qū)域始終減弱，形成穩(wěn)定的強弱分布的現象。（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方向不同的光C.兩束頻率相同、振動方向相同、相位差恒定的光D.兩束普通的太陽光【學習任務二】雙縫干涉實驗之旅1、實驗裝置大揭秘（1）現在我們來看看雙縫干涉實驗的那些裝備。就像搭積木一樣，每個部分都有它的作用。首先有個光源，這個光源就像一個發(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，有個單縫，這個單縫就像一個小關卡，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。最后還有個光屏，這光屏就像一個大屏幕，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，這些都會影響到我們看到的干涉條紋。2、實驗過程走一遍（1）我們先打開激光光源，這時候光就像小士兵一樣沖出來了。經過單縫變成線光源后，再沖向雙縫。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。這時候大家可以想象一下，亮的地方就像小聚會，光都集中到那里了；暗的地方就像光都走光了，很安靜。思考：在這個過程中，如果我們改變雙縫的間距，光屏上的條紋會怎么變呢？如果改變光屏到雙縫的距離呢？【學習任務三】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。那這個距離和什么有關呢？這里有個很神奇的公式：條紋間距＝（波長×光屏到雙縫的距離）÷雙縫間距。這個公式就像一把小鑰匙，可以幫我們解開條紋間距的秘密。（2）我們來做個小假設。假如我們有一束光，它的波長是固定的，光屏到雙縫的距離不變，當我們把雙縫間距變大的時候，根據公式，條紋間距會怎么變呢？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。那怎么判斷是加強還是減弱呢？這就看兩列光到達那個地方的路程差啦。如果路程差是波長的整數倍，那就是亮條紋；如果路程差是半波長的奇數倍，那就是暗條紋。（2）我們可以在紙上畫個簡單的圖，就像畫小地圖一樣，把雙縫、光屏畫出來，然后試著標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：在一個雙縫干涉實驗中，已知光屏到雙縫的距離為1米，雙縫間距為0.2毫米，所用光的波長為500納米，求條紋間距是多少。【學習任務四】實戰(zhàn)演練與知識總結1、習題大挑戰(zhàn)（1）在雙縫干涉實驗中，若雙縫間距變?yōu)樵瓉淼?倍，光屏到雙縫的距離不變，所用光的波長不變，那么條紋間距會（）A.變?yōu)樵瓉淼?倍B.變?yōu)樵瓉淼?/2C.不變D.變?yōu)樵瓉淼?倍（2）某雙縫干涉實驗中，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。2、總結提升（1）今天我們就像小探險家一樣探索了光的雙縫干涉現象。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驗的裝置、過程、條紋特點和相關的計算。那現在大家可以閉上眼睛，在腦海里把整個知識體系像放電影一樣過一遍，看看自己都記住了哪些知識點。（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象可能和光的干涉有關，然后寫一篇小短文介紹你找到的現象以及你認為它和光的干涉有關的原因。答案：例1：C例2：1、首先把單位換算成國際單位：雙縫間距d＝0.2毫米＝0.2×10?3米；波長λ＝500納米＝500×10??米；光屏到雙縫的距離L＝1米。2、根據公式Δx＝（λ×L）÷d，代入數據可得：Δx＝（500×10??×1）÷（0.2×10?3）先計算分子：500×10??×1＝500×10??米；再計算分母：0.2×10?3米；最后計算結果：Δx＝2.5×10?3米＝2.5毫米。習題大挑戰(zhàn)：1、（1）B。根據條紋間距公式Δx＝（λ×L）÷d，當d變?yōu)樵瓉淼?倍，λ和L不變時，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