《双缝干涉现象》学习任务单

《双缝干涉现象》学习任务单4.4光的干涉双缝干涉现象【学习任务单】【学习目标】1、能说出光的干涉现象是怎么回事儿。2、可以描述双缝干涉实验的基本装置和实验过程。3、明白双缝干涉条纹的特点，像条纹间距啊、明暗条纹分布规律之类的。4、会用相关公式计算条纹间距等相关物理量。【学习任务一】光的干涉现象初体验1、趣味引入同学们，我给你们讲个好玩的事儿。有一次我去看那种有很多彩色灯光的秀，我就发现有些地方的光叠加起来特别奇怪。比如说，红色光和绿色光叠加的地方，看起来既不是单纯的红色，也不是单纯的绿色，颜色变得很特别。这其实就有点像我们今天要学的光的干涉现象。那你们有没有类似的发现呢？可以先互相讨论一下哦。2、光的干涉概念（1）大家想一想，干涉这个词在生活里还有啥类似的情况呢？就像水波，两个水波相遇的时候，会有一些特别的现象，那光也有类似的情况哦。光的干涉就是两列或多列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域始终减弱，形成稳定的强弱分布的现象。（2）那什么条件下光才能发生干涉呢？这就像交朋友一样，得满足一些条件才行。首先，这几列光得是相干光，相干光就是频率相同、振动方向相同、相位差恒定的光。例1：下面几种光的组合，可能发生干涉的是（）A.两束不同颜色的激光B.两束频率相同但振动方向不同的光C.两束频率相同、振动方向相同、相位差恒定的光D.两束普通的太阳光【学习任务二】双缝干涉实验之旅1、实验装置大揭秘（1）现在我们来看看双缝干涉实验的那些装备。就像搭积木一样，每个部分都有它的作用。首先有个光源，这个光源就像一个发光小能手，要发出那种可以发生干涉的光，一般我们用激光光源比较好。然后呢，有个单缝，这个单缝就像一个小关卡，它能让光源发出的光变成线光源。再接着就是双缝啦，双缝就像一双小眼睛，把通过单缝的光又分成了两列相干光。最后还有个光屏，这光屏就像一个大屏幕，用来接收干涉条纹。（2）那这些装置之间的距离和大小有没有什么讲究呢？这就像我们盖房子，每个部件的尺寸都得合适。比如说单缝和双缝之间的距离、双缝的宽度、光屏到双缝的距离，这些都会影响到我们看到的干涉条纹。2、实验过程走一遍（1）我们先打开激光光源，这时候光就像小士兵一样冲出来了。经过单缝变成线光源后，再冲向双缝。到了双缝这里呢，光就被分成了两列相干光，这两列光就像两个小伙伴，一起跑到光屏上。（2）在光屏上我们就能看到一些条纹啦。这些条纹有的地方亮，有的地方暗。这时候大家可以想象一下，亮的地方就像小聚会，光都集中到那里了；暗的地方就像光都走光了，很安静。思考：在这个过程中，如果我们改变双缝的间距，光屏上的条纹会怎么变呢？如果改变光屏到双缝的距离呢？【学习任务三】双缝干涉条纹的小秘密1、条纹间距探究（1）条纹间距就是相邻两条亮条纹或者暗条纹之间的距离。那这个距离和什么有关呢？这里有个很神奇的公式：条纹间距＝（波长×光屏到双缝的距离）÷双缝间距。这个公式就像一把小钥匙，可以帮我们解开条纹间距的秘密。（2）我们来做个小假设。假如我们有一束光，它的波长是固定的，光屏到双缝的距离不变，当我们把双缝间距变大的时候，根据公式，条纹间距会怎么变呢？反之，如果双缝间距变小呢？这就像在天平上称东西，一边变了，另一边肯定也会跟着变。2、明暗条纹分布规律（1）亮条纹的地方是两列光叠加后加强的地方，暗条纹是两列光叠加后减弱的地方。那怎么判断是加强还是减弱呢？这就看两列光到达那个地方的路程差啦。如果路程差是波长的整数倍，那就是亮条纹；如果路程差是半波长的奇数倍，那就是暗条纹。（2）我们可以在纸上画个简单的图，就像画小地图一样，把双缝、光屏画出来，然后试着标记出一些亮条纹和暗条纹的位置，看看能不能找到规律。例2：在一个双缝干涉实验中，已知光屏到双缝的距离为1米，双缝间距为0.2毫米，所用光的波长为500纳米，求条纹间距是多少。【学习任务四】实战演练与知识总结1、习题大挑战（1）在双缝干涉实验中，若双缝间距变为原来的2倍，光屏到双缝的距离不变，所用光的波长不变，那么条纹间距会（）A.变为原来的2倍B.变为原来的1/2C.不变D.变为原来的4倍（2）某双缝干涉实验中，双缝间距为0.3毫米，光屏到双缝的距离为0.8米，观察到条纹间距为1.6毫米，求所用光的波长。2、总结提升（1）今天我们就像小探险家一样探索了光的双缝干涉现象。我们知道了光的干涉是怎么回事，还深入了解了双缝干涉实验的装置、过程、条纹特点和相关的计算。那现在大家可以闭上眼睛，在脑海里把整个知识体系像放电影一样过一遍，看看自己都记住了哪些知识点。（2）我们还可以互相分享一下自己觉得最有趣或者最难以理解的部分，说不定你的困惑小伙伴能帮你解决呢。课后探究：找一找生活中还有哪些现象可能和光的干涉有关，然后写一篇小短文介绍你找到的现象以及你认为它和光的干涉有关的原因。答案：例1：C例2：1、首先把单位换算成国际单位：双缝间距d＝0.2毫米＝0.2×10⁻³米；波长λ＝500纳米＝500×10⁻⁹米；光屏到双缝的距离L＝1米。2、根据公式Δx＝（λ×L）÷d，代入数据可得：Δx＝（500×10⁻⁹×1）÷（0.2×10⁻³）先计算分子：500×10⁻⁹×1＝500×10⁻⁹米；再计算分母：0.2×10⁻³米；最后计算结果：Δx＝2.5×10⁻³米＝2.5毫米。习题大挑战：1、（1）B。根据条纹间距公式Δx＝（λ×L）÷d，当d变为原来的2倍，λ和L不变时，Δx变为原来的1/2。2、（2）已知双缝间距d＝0.3毫米＝0.3×10⁻³米，光屏到双缝的距离L＝0.8米，条纹间距Δx＝1.6毫米＝1.6×10⁻³米