資源簡介

光的干涉 教學目標 1.了解薄膜干涉的成因。 2.明確薄膜干涉條紋特點 。 3.知道薄膜干涉在生活中的應用。 教學重點： 1.薄膜干涉的成因和特點。
2.測表面的平整度、照相機的增透膜、牛頓環 。
教學難點： 1.薄膜干涉成因和特點的理解 。
2.測表面的平整度。
教學過程
引入： 童年的回憶——透明的泡泡液吹出彩色的泡泡，引起學生興趣。 展示視頻讓學生通過液膜觀察酒精燈火焰和接看的區別，總結兩條橫向條紋和明暗相間的條紋。再次觀察找出特點，引導學生總結條紋特點：1、橫向的彩色條紋；2明暗相間的條紋；3上疏下密的條紋；4隨著時間推移條紋在向下移動。 提出問題：為什么會有這些特點？ 解答：講解薄膜干涉的成因：光照射到肥皂膜上，從膜的前后表面反射出來的兩列光發生干涉，稱為薄膜干涉。并且知道干涉的基本原理：光程差為波長的整數倍，兩列光疊加加強形成亮條紋；光程差為半波長的奇數倍，兩列光疊加減弱，形成暗條紋。 在重力的作用下，肥皂膜形成上薄下厚的楔形薄膜。所以在太陽光照射下，也就是白光照射下出現明暗相間的、上疏下密的、橫向的彩色條紋。并且隨著時間推移，上面的膜變得更薄，下面的膜變得更厚，所以可以看到條紋向下移動。 薄膜干涉在生活中有很多應用，這節課主要從檢測表面平整度、照相機增透膜、牛頓環三方面認識。接下來詳細分析檢測表面平整度，介紹其構成，提出問題：①如果被檢表面是平整的，它的干涉條紋有什么特點？②如果將中間的薄片變薄，條紋間距將如何變化？ 講解：從幾何角度證明條紋間距與波長的關系： 根據公式進行解釋問題①：表面平整，即角度θ保持不變，即不變，當入射光波長一定時，條紋間距ΔL保持不變，形成平行且等距的條紋，如圖1所示：提出問題：如果表面不平整，如果觀察到的干涉條紋如圖2所示，則被檢測表面是凸起還是凹下？ 如果被測表面是凹下的，那么光程差變長，亮條紋會提前出線，所以向左側凸出；如果被測表面是凸起的，那么光程差變短，亮條紋會滯后出線，所以向右側凸出。為了方便記憶，總結為：沿著劈尖，左凹右凸。特別強調：必修沿著劈尖方向。 以例題鞏固知識： 例1.(多選)利用光的干涉規律可以檢測工件表面的平整度與設計要求之間的微小差異。現將精度很高的標準玻璃板(樣板),放在被檢查工件上面,如圖1所示,在樣板的左端墊薄片,使標準玻璃板與被檢查平面之間形成一楔形空氣膜。用平行單色光向下照射,檢查不同平面時可觀察到圖2或圖3的干涉條紋。下列說法正確的是(　　)。 A.干涉條紋是樣板的上下兩個表面的反射光干涉形成的 B.當稍向右移動圖1中的薄片時,條紋間距會變小 C.當換用頻率更高的單色光照射時,條紋間距不變 D.圖3條紋彎曲處對應著的被檢查平面處是凹陷的 對例題進行分析：“A.干涉條紋是樣板的上下兩個表面的反射光干涉形成的”這是錯誤的，干涉條紋是空氣薄膜的上下兩個表面的反射光干涉形成的，空氣薄膜的上表面是樣板的下表面，空氣薄膜的下表面是待的上表面，所以A選項錯誤；“B.當稍向右移動圖1中的薄片時”，向右移薄片即角度θ變大，變大，當入射光波長一定時，根據公式可知條紋間距ΔL變小，所以B選項正確；“ C.當換用頻率更高的單色光照射時”，光頻率變高，其波長變短，角度不變，帶入公式可知其條紋間距變小，所以C選項錯誤；“D.圖3條紋彎曲處對應著的被檢查平面處是凹陷的”特別強調“沿著劈尖，左凹右凸”，如圖所示劈尖在右側，所以沿著劈尖，右凹左凸，所以D選項正確。 接下來看薄膜干涉的另一個應用——照相機的增透膜。光射到透鏡上，一部分透過透鏡，一部分發生反射；要想增加透射光，該如何？在透鏡前面加一個膜——增透膜。 提出問題：增透膜的最小厚度是多少？增透膜本質是減弱反射光增加透射光，根據光的相干原理可知是相干減弱，所以膜的厚度d滿足：，即。同理增加反射光減少透射光的膜叫增反膜，根據光的相干原理可知是相干加強，所以膜的厚度d滿足：，即。明確增透膜和增反膜的原理，可以更好的拍出漂亮的照片。 最后來看牛頓環，首先介紹牛頓環的構成： 曲率半徑非常大的球冠、平整玻璃板和空氣薄膜三部分組成 原理：空氣膜的上下表面反射光相互疊加形成干涉圖樣 分析：由圖可知，其斜率越來越大，也就是角度θ變大， 變大，當入射光波長一定時，根據公式可知條紋間距ΔL變小，所以出現的是內疏外密的同心圓環。加上干涉的特性，所以呈現的是明暗相間、內疏外密的同心圓環。如圖所示，左圖是單色光照射的牛頓環干涉圖樣，右圖是白光照射下的牛頓環干涉圖樣。 對應例題： 例2.如圖所示,把一平凸透鏡置于一平板玻璃上方,如果用平行單色光垂直地照射到平凸透鏡上,順著平行光入射的方向觀測可看到透鏡中央出現明暗相間的單色同心圓環,這種現象最早是牛頓發現的,因此稱為牛頓環。以下說法正確的是(　　)。 A.牛頓環的出現是光的反射現象 B.牛頓環是明暗相間的半徑均勻增大的同心圓環 C.若在透鏡AB面施加向下的壓力,則可看到同心圓向外擴展 D.若在C處不小心沾上了灰塵,明暗相間的同心圓環排列將比沒有灰塵時疏 講解：“A.牛頓環的出現是光的反射現象”牛頓環是干涉現象，所以A選項錯誤；“B.牛頓環是明暗相間的半徑均勻增大的同心圓環”牛頓環是明暗相間、內疏外密的同心圓環，所以B選項錯誤；“C.若在透鏡AB面施加向下的壓力”，本質上是減小了空氣薄膜的夾角θ，θ變小，變小，根據公式可知當入射光波長一定時，條紋間距ΔL變大，所以可以看到同心圓向外擴展，所以C選項正確；“D.若在C處不小心沾上了灰塵”沒有影響空氣膜的厚度，所以不影響牛頓環的干涉條紋。所以正確答案選C。 最后進行課堂小結： 明確薄膜干涉的成因——前后表面的反射光相互疊加形成；記憶它的特點——明暗相間、上疏下密的橫向彩色條紋；在薄膜干涉的應用中測表面平整度要特別注意：沿著劈尖，左凹右凸，所以觀察時候必須從劈尖方向觀察；照相機的增透膜最小厚度是，增反膜最小厚度是，對于牛頓環，要明確它的干涉圖樣：明暗相間內疏外密的同心圓環。

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