“光的干涉”教学设计

邓庆波

（黄石二中 湖北 黄石 435000）

1 教学背景

新一轮课程改革的基本理念之一是在课程实施中倡导以“主动·探究·合作”为特征的探究性学习方式.在湖北省目前新课程改革全面实施之际，本文就人教版《物理·选修3-4》第十三章第三节“光的干涉”为题设计了一堂探究式教学案例.笔者在设计（包括教学）中力图体现以下教学理念：一是以学生发展和体念为本；二是比知识更重要的是知识的探究过程；三是把思考还给学生.

2 教学过程设计

2.1 新课引入

师：在日常生活中，我们见到过许多的光学现象，这些现象是怎样形成的呢？

图片展示：场面上的油膜，多姿多彩的肥皂泡，照相机镜头的淡紫色，薄膜的彩色条纹.

图1

师：自然界中的光现象如此丰富多彩，人们不禁要问光的本质到底是什么？

设计思路：主要是让学生感觉到教师讲授的知识离他们很近，而生活中的物理问题势必会使学生产生好奇心，从而引起学生积极探索知识的欲望，使接下来的探究活动水到渠成.

2.2 新课教学

（1）PPT图片介绍两大学说之争

在17世纪以牛顿为代表的一派认为“光是一种物质微粒，在均匀的介质中以一定的速度传播”.以惠更斯为代表的一派认为“光是在空间传播的某种波”.

师：在“光的折射”一课中，从实验中得出的折射定律与从惠更斯原理得出的结论形式一致，是否可以推测光可能是一种波？

学生思考与交流后得到：如果光是一种波，则要有波的特征现象作实验支持.干涉是波特有的现象，一切波都能发生干涉，因此可以用光是否具有干涉现象来判断光是不是一种波.

（2）光的干涉

在物理学发展史上的很长一段时间内，人们一直认为光不是波，所以没有波动性，也不会产生干涉现象，直到19世纪，英国物理学家托马斯·杨改进实验设计，在历史上第一次成功地观察到了光的干涉现象.

今天就让我们追寻托马斯·杨的足迹，来经历科学家发现光的干涉现象的探究历程.

为了更好地体现新课程的理念，让学生自主学习，自我探究.笔者设计了下面的问题.

1）托马斯·杨是怎样做光的干涉实验的？

2）实验的巧妙之处在哪里？

3）单缝的作用是什么？

4）双缝的作用是什么？

5）光的干涉条件是什么？

设计思路：让学生带着问题去探究、去学习，以便更好地提高学习的效率.

学生经过自学后，相互交流并在课堂上自我展示.同时教师强调托马斯·杨的这种得到相干光实验是将一束光“一分为二”的思想，这也是杨氏双缝实验的巧妙之处，被称为十大最美丽的实验之一.

2.3 探究活动

双缝干涉演示实验：教师采用激光作为光源演示双缝干涉实验.教师与学生共同进行.

（1）打开激光器，直接把激光打到教室后面的墙上（拉上窗帘，室内光线暗些更容易观察）.要求学生观察并描述看到的现象.

生：激光沿直线传播，打到墙上是一个亮斑.

（2）在激光器前加一双缝，再让学生观察实验现象，并引导学生描述观察到的现象.

生：屏上出现了明暗相间的条纹，且间距相等.

师：为什么会出现这样的图样？怎样用波的叠加原理探究何处是亮纹，何处是暗纹？

学生相互讨论，相互交流，并介绍各自的观点.

教师总结.

1）干涉条纹的特征：亮暗相间的条纹，且条纹间距相等，如图2所示.

图2 干涉条纹照片

2）出现亮纹和暗纹的条件：如图3所示，当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的的偶数倍时，两列光在该点相互加强，该点出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光在该点相互削弱，该点出现暗条纹.

图3 出现亮纹或暗纹光路图

明暗条纹光程差表达式

通过以上分析可知，光的干涉实验充分证明光是一种波.在光的干涉图样中振动加强区与减弱区的分布相互间隔，而且稳定；叠加加强区，光能量较强——亮；叠加减弱区，光能量较弱 —— 暗，于是得到亮暗相间的干涉图样.

（3）学生探究活动

探究活动1：学生自制双缝观察光的干涉现象.

把两只剃须刀片并拢，以刀刃的前端沿直尺在事先涂黑的玻璃片上一次划出两道细缝，缝间距离要小于0.1mm，这样就做成了双缝.

探究活动2：学生用自制的双缝放到激光器前，让其他同学用白纸在激光器前接收干涉图样.要求同学观察不同的双缝，且接收远近不同，实验现象有何不同.

教师总结：干涉条纹的间距与双缝的间距有关，还与双缝到屏的距离有关.

探究活动3：用自制的双缝观察白炽灯.

描述观察到的实验现象并思考，为什么会出现彩色条纹？且条纹间距不相等？

设计思路：突出方法，重在感悟和体验，引导学生去领会科学家们研究问题的物理方法，并内化为自己的思维和行为方式，培养学生实验能力和创新精神.

2.4 作业设计

（1）认真阅读课本，预习第3节“用双缝干涉测量光的波长”.

（2）思考既然光是一种波，为什么同时打开两盏灯时观察不到干涉现象？

（3）课外探究：用自制的双缝和激光笔探究决定相邻条纹间距的因素.（要求同学之间相互协作，相互交流，相互学习）

3 教学反思

新课程要求教师要做课程的研究者和开发者；要做教学的引领者、组织者和赏识者，在教学中不断实践新课程理念，落实新课程理念.在此基础上，笔者设计本节课以学生探究为主，教学中设置多个探究点.学生在自主学习、合作学习、探究学习的过程掌握知识和方法，获得探究的体验.在学习的过程中兴趣盎然，积极主动地做到了全程参与、全员参与，极大地培养了学生学习物理的兴趣.