《光的干涉》教学中易错点辨析

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  2016年10月,教育部考试中心下发《关于2017年普通高考考试大纲修订内容的通知》,发布了2017年普通高考考试大纲修订内容。其中修订后的物理考试大纲将选修3-5模块列入必考内容,选修3-3、3-4模块为选考内容,考生从中任选1个模块作答。由于选修3-4模块已经在以往的广东卷高考中“退隐”多年,以致部分教师(尤其是新教师)在教學中遇到不少困惑。笔者针对高中学生的数学理论水平和抽象概括能力不强的特点,以及不少学校实验室设备不完善等因素,结合粤教版高中物理选修3-4系列第四章光学部分,以杨氏双缝干涉实验和薄膜干涉现象为例,阐明基本的波动光学理论,解决学生的学习困惑。
  四、杨氏双缝干涉实验的条纹图像是否等间隔
  上图是有关于杨氏实验的阅读材料图片。注意观察的学生会发现一个有趣问题:电脑模拟的条纹是等间隔的(如a图),而课本中真实实验的图片(如b图)显示却不是均匀分布的。原因是什么呢?根据光的波动理论,如果实验时用的光是纯正的单色光源,其波长λ是不变的,那么产生的条纹会是明暗相间、均匀分布的条纹,其条纹间隔还可以用公式计算。
  但是在实验室中,不管如何精确,光源的光都具有非单色性,其波长是介于λ到λ △λ的范围,在这一取值内有无数种光波,这些光波都会发生双缝干涉,结果是所有的光只有0级条纹重合,其他级条纹有着不同程度的错位。整个屏幕上的条纹分布就变得不均匀,条纹之间间隔从0级条纹开始,有规律地变化。在屏幕上波长λ的光的n级条纹和λ △λ的(n-1)级条纹重合的地方,条纹的可见度最小。考虑到光源的非单色性对条纹的影响,课本中的实际条纹图片是符合真实情况的,与理论并没有矛盾。
  责任编辑 罗 峰
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