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比一比,看透薄膜后的秘密

2015-01-07 17:14周毅劍
物理教學探討 2014年11期
關鍵詞:比較教學法對比

周毅劍

摘 要:比較法,可以去偽存真,可以抓住事物、現(xiàn)象特征,從而快速建構知識連接,達到深化理解的作用。比較教學實用高效,在一些內容龐雜的章節(jié)中更能彰顯其長處。本文通過一堂課的具體案例說明這一方法的長處。

關鍵詞:對比;比較教學法;梳理教學線索

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2014)11(S)-0058-4

比較是人們認識、鑒別事物的一種方法,也是一種有效的教學方法。俄國教育家烏申斯基說:“比較是一切理解和思維的基礎;我們都是通過比較來了解世界的一切?!钡拇_,世界上沒有兩片相同的樹葉,我們可以象對比兩片樹葉一樣,來對比兩種或兩種以上的物理現(xiàn)象,找到它們各自的特質,從而深刻理解隱藏其中的物理規(guī)律。

1 對比雙縫干涉圖樣,發(fā)現(xiàn)不同顏色的光波長、頻率大小關系

師:在雙縫干涉的實驗中,各種顏色的單色光都會發(fā)生干涉,但條紋之間的距離不一樣。如圖1。通過比較可以得出什么結論呢?

師:從表1中,我們可以把七色光按紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的順序排列,波長、頻率如何變化?

生:波長變小,頻率變大。

2 對比三棱鏡色散中的偏向角大小,發(fā)現(xiàn)不同顏色的折射率大小關系

師:初中時,我們是通過彩虹知道了太陽光是復色光。并且用三棱鏡模擬了“彩虹”的形成如圖2。誰能解釋一下白光色散的原因嗎?

生:從圖2看出,紅光通過棱鏡偏折的程度比其它顏色的光小,而紫光偏折程度比其它顏色的光偏折程度要大。由于不同色光在玻璃棱鏡中偏折角不同造成了白光的色散。

生:折射率變大。

師:表2列出的是某玻璃對各種色光的折射率大小,如果在水中各種色光折射率還會一樣嗎?

生:會變化。因為介質決定折射率的大小。

師:那么,如果一束紫光由真空射入某種玻璃,光的頻率、波長、波速又如何變化?

3 對比雙縫干涉與薄膜干涉圖樣,發(fā)現(xiàn)兩類干涉的差異

師:小時候,我們常玩一個吹肥皂泡的游戲。因為吹出來的泡泡是五彩斑斕的,十分漂亮。你知道肥皂泡為什么是彩色的嗎?

生:是發(fā)生了色散現(xiàn)象。

師:可是我們知道的色散,有的是因為光的折射造成的,有的卻是雙縫干涉或衍射現(xiàn)象。肥皂泡上的色散原理是和它們一樣嗎?

生1:我認為與折射現(xiàn)象有關,是因為光從空氣射入肥皂液中時發(fā)生了折射,不同色光的折射角不同,所以發(fā)生了色散。

生2:與折射無關,我們看到的彩色不是因為折射光線造成的。應該是因為反射光進入人眼時發(fā)生了色散造成的。

師:兩位提出了非常好的問題,有不同的看法,但不清楚誰對誰錯,我們還是通過實驗來分析一下吧!

(實驗演示:燈焰在肥皂膜的像和燈焰在平面鏡的像進行對比。)

師:從肥皂液膜上看到的像,與直接看到的燈焰及平面鏡中的燈焰有什么不一樣?

生:有肥皂膜上看到的像與平面鏡中的像、直接看到的像相比,出現(xiàn)了明暗相間的條紋。

師:如果老師在肥皂膜的后面加一個光屏,能看到燈焰的相嗎?如果不能,那說明什么問題?

生:不能,這說明在肥皂液膜上看到的像是虛像,不是實像。

師:那么,肥皂液膜上的彩色條紋是光折射引起的色散嗎?

生:不是的。

師:那如果不是光的折射造成,難道是光的反射造成的嗎?

生:對。

師:像的明暗相間的條紋,與之前學過的什么現(xiàn)象類似?

生:雙縫干涉。

師:對。燈焰的像是肥皂液膜前后兩個面反射的光形成的。這種現(xiàn)象稱為薄膜干涉。那么,大家還記得波的干涉和雙縫干涉的定義嗎?

生1:兩列頻率相同的波在空間疊加時,某些區(qū)域振動加強,某些區(qū)域振動減弱的現(xiàn)象叫波的干涉。

生2:兩束頻率相同的光在空間疊加時,某些區(qū)域出現(xiàn)明條紋,某些區(qū)域出現(xiàn)暗條紋的現(xiàn)象叫光的干涉。

師:如果要給薄膜干涉下個定義的話,怎么下?

生:從薄膜前后兩個面反射的光,在空間疊加時,出現(xiàn)明暗相間的條紋的現(xiàn)象叫薄膜干涉。

師:非常好??茖W家就是通過細致分析,歸納出物理現(xiàn)象的特征,并定義它的。接下來,我們不妨來比一比雙縫干涉圖樣與薄膜干涉圖樣的相同與不同之處。

生1:相同點:都是彩色條紋

生2:雙縫干涉條紋是豎條紋,薄膜干涉條紋是橫條紋。

生3:雙縫干涉條紋相互平行,且間距相等;而薄膜干涉條紋條紋上疏下密,且不太規(guī)則。

生4:雙縫干涉條紋在光屏上可以觀察,是“實像”,薄膜干涉圖樣是“虛像”,要用眼睛觀察。

師:以上四位同學觀察十分細致,歸納出了兩種兩種干涉圖樣的異同??墒牵鼈?yōu)槭裁从羞@樣的差異呢?

4 比較分析,深入探討薄膜干涉的成因

師:剛才同學們總結了薄膜干涉的主要特點:“橫條紋且上疏下密”。如何解釋這一特征呢?我們進一步對比一下雙縫干涉與薄膜干涉的成因。

生:楊氏雙縫干涉實驗中,雙縫是豎直的,所以光屏上的條紋是豎條紋。而薄膜干涉由于重力的作用,水平方向基本上厚度相等。所以條紋是水平的。

師:我們已經(jīng)知道,當兩個光源與光屏上某點的距離之差等于半波長的偶數(shù)倍(即波長的整數(shù)倍),兩列波在這點相互加強,這里出現(xiàn)亮條紋;當兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長的奇數(shù)倍時,兩列光相互削弱,這里出現(xiàn)暗條紋。這是雙縫干涉在光屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件。那是不是薄膜干涉也可以總結出類似的條件呢?為了弄清這一點,我們要明白薄膜干涉的發(fā)生條件。(播放實驗視頻)

師:從圖7中,我們發(fā)現(xiàn)一束光在肥皂液膜的前后兩個表面的反射光1、2在空間疊加后,通過眼睛聚焦后,在人眼的視網(wǎng)膜上成像。從圖中可以看出,反射光2比反射光1多到達P點的距離差ΔS=2d(其中d表示薄膜的厚度,d很小,所以近似相等),參照雙縫干涉,你能總結出看到明暗條紋的條件呢?

師:很好。通過剛才同學的分析,我們不難發(fā)現(xiàn),薄膜干涉中,觀察到明暗條紋的條件應該與兩個因素有關,即光在薄膜中的波長和薄膜的厚度。如果我給你圖8所示的薄膜,從左側你觀察到的條紋有什么不同呢?能不能畫出條紋的大致圖樣?

生:畫出相應的干涉條紋,甲、乙均為水平的相互平行的間距相等的橫條紋,但甲的條紋相對乙更疏些。因為乙相對甲的厚度增加得更快,所以條紋密些。

師:如果薄膜做成圖9所示,從上方向下看,那條紋又有什么不同呢?

生:A、B為平行等間距的豎條紋,而C應該是平行但不等距,左側的更疏些,右側更密些。(學生在黑板上演示)

師:是不是條紋的疏密與三角形的頂角大小有關?能不能從數(shù)學的角度來證明一下?

師:分析得十分清楚,謝謝!那能不能解釋一下,肥皂膜上的條紋為什么時候上疏下密呢?

生:由于重力的作用,肥皂液膜上薄下厚,且呈圖11所示,結合剛才的結論可知,上端的頂角小,條紋疏,下端頂角大,條紋密。

師:隨著科學技術的不斷進步,鍍膜技術越來越發(fā)達。結合薄膜干涉的規(guī)律,生活中有不少的應用。把你知道的說出來,并稍作解析。

生1:在光學鏡頭上鍍膜,使白光中某一特定波長的光如綠光,利用薄膜干涉把綠光的反射光在薄膜的作用,相互減弱,從而使綠光增強,這種膜叫增透膜。

生2:……

2.教學后記:本課通過四次不同角度的對比,分析了不同情況下色散的原理,找出了薄膜干涉與雙縫干涉的不同之處,化解了教學的難點。同時由于本節(jié)的知識點多且有交叉重疊,易混淆,通過對比教學,能理清教學思路與線索。

參考文獻:

[1]黃曉標.普通高中新課程物理教學實施回顧與展望[J].物理教學探討,2013,(6):1.

[2]劉成剛.運用比較方法提高教學效果[J].物理教學探討,2010,(8):14.

(欄目編輯 王柏廬)

摘 要:比較法,可以去偽存真,可以抓住事物、現(xiàn)象特征,從而快速建構知識連接,達到深化理解的作用。比較教學實用高效,在一些內容龐雜的章節(jié)中更能彰顯其長處。本文通過一堂課的具體案例說明這一方法的長處。

關鍵詞:對比;比較教學法;梳理教學線索

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2014)11(S)-0058-4

比較是人們認識、鑒別事物的一種方法,也是一種有效的教學方法。俄國教育家烏申斯基說:“比較是一切理解和思維的基礎;我們都是通過比較來了解世界的一切。”的確,世界上沒有兩片相同的樹葉,我們可以象對比兩片樹葉一樣,來對比兩種或兩種以上的物理現(xiàn)象,找到它們各自的特質,從而深刻理解隱藏其中的物理規(guī)律。

1 對比雙縫干涉圖樣,發(fā)現(xiàn)不同顏色的光波長、頻率大小關系

師:在雙縫干涉的實驗中,各種顏色的單色光都會發(fā)生干涉,但條紋之間的距離不一樣。如圖1。通過比較可以得出什么結論呢?

師:從表1中,我們可以把七色光按紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的順序排列,波長、頻率如何變化?

生:波長變小,頻率變大。

2 對比三棱鏡色散中的偏向角大小,發(fā)現(xiàn)不同顏色的折射率大小關系

師:初中時,我們是通過彩虹知道了太陽光是復色光。并且用三棱鏡模擬了“彩虹”的形成如圖2。誰能解釋一下白光色散的原因嗎?

生:從圖2看出,紅光通過棱鏡偏折的程度比其它顏色的光小,而紫光偏折程度比其它顏色的光偏折程度要大。由于不同色光在玻璃棱鏡中偏折角不同造成了白光的色散。

生:折射率變大。

師:表2列出的是某玻璃對各種色光的折射率大小,如果在水中各種色光折射率還會一樣嗎?

生:會變化。因為介質決定折射率的大小。

師:那么,如果一束紫光由真空射入某種玻璃,光的頻率、波長、波速又如何變化?

3 對比雙縫干涉與薄膜干涉圖樣,發(fā)現(xiàn)兩類干涉的差異

師:小時候,我們常玩一個吹肥皂泡的游戲。因為吹出來的泡泡是五彩斑斕的,十分漂亮。你知道肥皂泡為什么是彩色的嗎?

生:是發(fā)生了色散現(xiàn)象。

師:可是我們知道的色散,有的是因為光的折射造成的,有的卻是雙縫干涉或衍射現(xiàn)象。肥皂泡上的色散原理是和它們一樣嗎?

生1:我認為與折射現(xiàn)象有關,是因為光從空氣射入肥皂液中時發(fā)生了折射,不同色光的折射角不同,所以發(fā)生了色散。

生2:與折射無關,我們看到的彩色不是因為折射光線造成的。應該是因為反射光進入人眼時發(fā)生了色散造成的。

師:兩位提出了非常好的問題,有不同的看法,但不清楚誰對誰錯,我們還是通過實驗來分析一下吧!

(實驗演示:燈焰在肥皂膜的像和燈焰在平面鏡的像進行對比。)

師:從肥皂液膜上看到的像,與直接看到的燈焰及平面鏡中的燈焰有什么不一樣?

生:有肥皂膜上看到的像與平面鏡中的像、直接看到的像相比,出現(xiàn)了明暗相間的條紋。

師:如果老師在肥皂膜的后面加一個光屏,能看到燈焰的相嗎?如果不能,那說明什么問題?

生:不能,這說明在肥皂液膜上看到的像是虛像,不是實像。

師:那么,肥皂液膜上的彩色條紋是光折射引起的色散嗎?

生:不是的。

師:那如果不是光的折射造成,難道是光的反射造成的嗎?

生:對。

師:像的明暗相間的條紋,與之前學過的什么現(xiàn)象類似?

生:雙縫干涉。

師:對。燈焰的像是肥皂液膜前后兩個面反射的光形成的。這種現(xiàn)象稱為薄膜干涉。那么,大家還記得波的干涉和雙縫干涉的定義嗎?

生1:兩列頻率相同的波在空間疊加時,某些區(qū)域振動加強,某些區(qū)域振動減弱的現(xiàn)象叫波的干涉。

生2:兩束頻率相同的光在空間疊加時,某些區(qū)域出現(xiàn)明條紋,某些區(qū)域出現(xiàn)暗條紋的現(xiàn)象叫光的干涉。

師:如果要給薄膜干涉下個定義的話,怎么下?

生:從薄膜前后兩個面反射的光,在空間疊加時,出現(xiàn)明暗相間的條紋的現(xiàn)象叫薄膜干涉。

師:非常好??茖W家就是通過細致分析,歸納出物理現(xiàn)象的特征,并定義它的。接下來,我們不妨來比一比雙縫干涉圖樣與薄膜干涉圖樣的相同與不同之處。

生1:相同點:都是彩色條紋

生2:雙縫干涉條紋是豎條紋,薄膜干涉條紋是橫條紋。

生3:雙縫干涉條紋相互平行,且間距相等;而薄膜干涉條紋條紋上疏下密,且不太規(guī)則。

生4:雙縫干涉條紋在光屏上可以觀察,是“實像”,薄膜干涉圖樣是“虛像”,要用眼睛觀察。

師:以上四位同學觀察十分細致,歸納出了兩種兩種干涉圖樣的異同。可是,它們?yōu)槭裁从羞@樣的差異呢?

4 比較分析,深入探討薄膜干涉的成因

師:剛才同學們總結了薄膜干涉的主要特點:“橫條紋且上疏下密”。如何解釋這一特征呢?我們進一步對比一下雙縫干涉與薄膜干涉的成因。

生:楊氏雙縫干涉實驗中,雙縫是豎直的,所以光屏上的條紋是豎條紋。而薄膜干涉由于重力的作用,水平方向基本上厚度相等。所以條紋是水平的。

師:我們已經(jīng)知道,當兩個光源與光屏上某點的距離之差等于半波長的偶數(shù)倍(即波長的整數(shù)倍),兩列波在這點相互加強,這里出現(xiàn)亮條紋;當兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長的奇數(shù)倍時,兩列光相互削弱,這里出現(xiàn)暗條紋。這是雙縫干涉在光屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件。那是不是薄膜干涉也可以總結出類似的條件呢?為了弄清這一點,我們要明白薄膜干涉的發(fā)生條件。(播放實驗視頻)

師:從圖7中,我們發(fā)現(xiàn)一束光在肥皂液膜的前后兩個表面的反射光1、2在空間疊加后,通過眼睛聚焦后,在人眼的視網(wǎng)膜上成像。從圖中可以看出,反射光2比反射光1多到達P點的距離差ΔS=2d(其中d表示薄膜的厚度,d很小,所以近似相等),參照雙縫干涉,你能總結出看到明暗條紋的條件呢?

師:很好。通過剛才同學的分析,我們不難發(fā)現(xiàn),薄膜干涉中,觀察到明暗條紋的條件應該與兩個因素有關,即光在薄膜中的波長和薄膜的厚度。如果我給你圖8所示的薄膜,從左側你觀察到的條紋有什么不同呢?能不能畫出條紋的大致圖樣?

生:畫出相應的干涉條紋,甲、乙均為水平的相互平行的間距相等的橫條紋,但甲的條紋相對乙更疏些。因為乙相對甲的厚度增加得更快,所以條紋密些。

師:如果薄膜做成圖9所示,從上方向下看,那條紋又有什么不同呢?

生:A、B為平行等間距的豎條紋,而C應該是平行但不等距,左側的更疏些,右側更密些。(學生在黑板上演示)

師:是不是條紋的疏密與三角形的頂角大小有關?能不能從數(shù)學的角度來證明一下?

師:分析得十分清楚,謝謝!那能不能解釋一下,肥皂膜上的條紋為什么時候上疏下密呢?

生:由于重力的作用,肥皂液膜上薄下厚,且呈圖11所示,結合剛才的結論可知,上端的頂角小,條紋疏,下端頂角大,條紋密。

師:隨著科學技術的不斷進步,鍍膜技術越來越發(fā)達。結合薄膜干涉的規(guī)律,生活中有不少的應用。把你知道的說出來,并稍作解析。

生1:在光學鏡頭上鍍膜,使白光中某一特定波長的光如綠光,利用薄膜干涉把綠光的反射光在薄膜的作用,相互減弱,從而使綠光增強,這種膜叫增透膜。

生2:……

2.教學后記:本課通過四次不同角度的對比,分析了不同情況下色散的原理,找出了薄膜干涉與雙縫干涉的不同之處,化解了教學的難點。同時由于本節(jié)的知識點多且有交叉重疊,易混淆,通過對比教學,能理清教學思路與線索。

參考文獻:

[1]黃曉標.普通高中新課程物理教學實施回顧與展望[J].物理教學探討,2013,(6):1.

[2]劉成剛.運用比較方法提高教學效果[J].物理教學探討,2010,(8):14.

(欄目編輯 王柏廬)

摘 要:比較法,可以去偽存真,可以抓住事物、現(xiàn)象特征,從而快速建構知識連接,達到深化理解的作用。比較教學實用高效,在一些內容龐雜的章節(jié)中更能彰顯其長處。本文通過一堂課的具體案例說明這一方法的長處。

關鍵詞:對比;比較教學法;梳理教學線索

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2014)11(S)-0058-4

比較是人們認識、鑒別事物的一種方法,也是一種有效的教學方法。俄國教育家烏申斯基說:“比較是一切理解和思維的基礎;我們都是通過比較來了解世界的一切?!钡拇_,世界上沒有兩片相同的樹葉,我們可以象對比兩片樹葉一樣,來對比兩種或兩種以上的物理現(xiàn)象,找到它們各自的特質,從而深刻理解隱藏其中的物理規(guī)律。

1 對比雙縫干涉圖樣,發(fā)現(xiàn)不同顏色的光波長、頻率大小關系

師:在雙縫干涉的實驗中,各種顏色的單色光都會發(fā)生干涉,但條紋之間的距離不一樣。如圖1。通過比較可以得出什么結論呢?

師:從表1中,我們可以把七色光按紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的順序排列,波長、頻率如何變化?

生:波長變小,頻率變大。

2 對比三棱鏡色散中的偏向角大小,發(fā)現(xiàn)不同顏色的折射率大小關系

師:初中時,我們是通過彩虹知道了太陽光是復色光。并且用三棱鏡模擬了“彩虹”的形成如圖2。誰能解釋一下白光色散的原因嗎?

生:從圖2看出,紅光通過棱鏡偏折的程度比其它顏色的光小,而紫光偏折程度比其它顏色的光偏折程度要大。由于不同色光在玻璃棱鏡中偏折角不同造成了白光的色散。

生:折射率變大。

師:表2列出的是某玻璃對各種色光的折射率大小,如果在水中各種色光折射率還會一樣嗎?

生:會變化。因為介質決定折射率的大小。

師:那么,如果一束紫光由真空射入某種玻璃,光的頻率、波長、波速又如何變化?

3 對比雙縫干涉與薄膜干涉圖樣,發(fā)現(xiàn)兩類干涉的差異

師:小時候,我們常玩一個吹肥皂泡的游戲。因為吹出來的泡泡是五彩斑斕的,十分漂亮。你知道肥皂泡為什么是彩色的嗎?

生:是發(fā)生了色散現(xiàn)象。

師:可是我們知道的色散,有的是因為光的折射造成的,有的卻是雙縫干涉或衍射現(xiàn)象。肥皂泡上的色散原理是和它們一樣嗎?

生1:我認為與折射現(xiàn)象有關,是因為光從空氣射入肥皂液中時發(fā)生了折射,不同色光的折射角不同,所以發(fā)生了色散。

生2:與折射無關,我們看到的彩色不是因為折射光線造成的。應該是因為反射光進入人眼時發(fā)生了色散造成的。

師:兩位提出了非常好的問題,有不同的看法,但不清楚誰對誰錯,我們還是通過實驗來分析一下吧!

(實驗演示:燈焰在肥皂膜的像和燈焰在平面鏡的像進行對比。)

師:從肥皂液膜上看到的像,與直接看到的燈焰及平面鏡中的燈焰有什么不一樣?

生:有肥皂膜上看到的像與平面鏡中的像、直接看到的像相比,出現(xiàn)了明暗相間的條紋。

師:如果老師在肥皂膜的后面加一個光屏,能看到燈焰的相嗎?如果不能,那說明什么問題?

生:不能,這說明在肥皂液膜上看到的像是虛像,不是實像。

師:那么,肥皂液膜上的彩色條紋是光折射引起的色散嗎?

生:不是的。

師:那如果不是光的折射造成,難道是光的反射造成的嗎?

生:對。

師:像的明暗相間的條紋,與之前學過的什么現(xiàn)象類似?

生:雙縫干涉。

師:對。燈焰的像是肥皂液膜前后兩個面反射的光形成的。這種現(xiàn)象稱為薄膜干涉。那么,大家還記得波的干涉和雙縫干涉的定義嗎?

生1:兩列頻率相同的波在空間疊加時,某些區(qū)域振動加強,某些區(qū)域振動減弱的現(xiàn)象叫波的干涉。

生2:兩束頻率相同的光在空間疊加時,某些區(qū)域出現(xiàn)明條紋,某些區(qū)域出現(xiàn)暗條紋的現(xiàn)象叫光的干涉。

師:如果要給薄膜干涉下個定義的話,怎么下?

生:從薄膜前后兩個面反射的光,在空間疊加時,出現(xiàn)明暗相間的條紋的現(xiàn)象叫薄膜干涉。

師:非常好??茖W家就是通過細致分析,歸納出物理現(xiàn)象的特征,并定義它的。接下來,我們不妨來比一比雙縫干涉圖樣與薄膜干涉圖樣的相同與不同之處。

生1:相同點:都是彩色條紋

生2:雙縫干涉條紋是豎條紋,薄膜干涉條紋是橫條紋。

生3:雙縫干涉條紋相互平行,且間距相等;而薄膜干涉條紋條紋上疏下密,且不太規(guī)則。

生4:雙縫干涉條紋在光屏上可以觀察,是“實像”,薄膜干涉圖樣是“虛像”,要用眼睛觀察。

師:以上四位同學觀察十分細致,歸納出了兩種兩種干涉圖樣的異同??墒牵鼈?yōu)槭裁从羞@樣的差異呢?

4 比較分析,深入探討薄膜干涉的成因

師:剛才同學們總結了薄膜干涉的主要特點:“橫條紋且上疏下密”。如何解釋這一特征呢?我們進一步對比一下雙縫干涉與薄膜干涉的成因。

生:楊氏雙縫干涉實驗中,雙縫是豎直的,所以光屏上的條紋是豎條紋。而薄膜干涉由于重力的作用,水平方向基本上厚度相等。所以條紋是水平的。

師:我們已經(jīng)知道,當兩個光源與光屏上某點的距離之差等于半波長的偶數(shù)倍(即波長的整數(shù)倍),兩列波在這點相互加強,這里出現(xiàn)亮條紋;當兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長的奇數(shù)倍時,兩列光相互削弱,這里出現(xiàn)暗條紋。這是雙縫干涉在光屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件。那是不是薄膜干涉也可以總結出類似的條件呢?為了弄清這一點,我們要明白薄膜干涉的發(fā)生條件。(播放實驗視頻)

師:從圖7中,我們發(fā)現(xiàn)一束光在肥皂液膜的前后兩個表面的反射光1、2在空間疊加后,通過眼睛聚焦后,在人眼的視網(wǎng)膜上成像。從圖中可以看出,反射光2比反射光1多到達P點的距離差ΔS=2d(其中d表示薄膜的厚度,d很小,所以近似相等),參照雙縫干涉,你能總結出看到明暗條紋的條件呢?

師:很好。通過剛才同學的分析,我們不難發(fā)現(xiàn),薄膜干涉中,觀察到明暗條紋的條件應該與兩個因素有關,即光在薄膜中的波長和薄膜的厚度。如果我給你圖8所示的薄膜,從左側你觀察到的條紋有什么不同呢?能不能畫出條紋的大致圖樣?

生:畫出相應的干涉條紋,甲、乙均為水平的相互平行的間距相等的橫條紋,但甲的條紋相對乙更疏些。因為乙相對甲的厚度增加得更快,所以條紋密些。

師:如果薄膜做成圖9所示,從上方向下看,那條紋又有什么不同呢?

生:A、B為平行等間距的豎條紋,而C應該是平行但不等距,左側的更疏些,右側更密些。(學生在黑板上演示)

師:是不是條紋的疏密與三角形的頂角大小有關?能不能從數(shù)學的角度來證明一下?

師:分析得十分清楚,謝謝!那能不能解釋一下,肥皂膜上的條紋為什么時候上疏下密呢?

生:由于重力的作用,肥皂液膜上薄下厚,且呈圖11所示,結合剛才的結論可知,上端的頂角小,條紋疏,下端頂角大,條紋密。

師:隨著科學技術的不斷進步,鍍膜技術越來越發(fā)達。結合薄膜干涉的規(guī)律,生活中有不少的應用。把你知道的說出來,并稍作解析。

生1:在光學鏡頭上鍍膜,使白光中某一特定波長的光如綠光,利用薄膜干涉把綠光的反射光在薄膜的作用,相互減弱,從而使綠光增強,這種膜叫增透膜。

生2:……

2.教學后記:本課通過四次不同角度的對比,分析了不同情況下色散的原理,找出了薄膜干涉與雙縫干涉的不同之處,化解了教學的難點。同時由于本節(jié)的知識點多且有交叉重疊,易混淆,通過對比教學,能理清教學思路與線索。

參考文獻:

[1]黃曉標.普通高中新課程物理教學實施回顧與展望[J].物理教學探討,2013,(6):1.

[2]劉成剛.運用比較方法提高教學效果[J].物理教學探討,2010,(8):14.

(欄目編輯 王柏廬)

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