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摘 要:“光的干涉”是高中物理教学中的重点教学内容之一,对于学生物理认知水平以及物理实践能力的提升具有重要的影响,但是在“光的干涉”教学中,也存在着一些难点,对“光的干涉”教学带来了一定的难度。本篇文章主要从实际出发,对“光的干涉”教学重难点进行分析和研究。
关键词:光的干涉;教学难点;突破
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 B 【文章编号】 1671-8437(2015)01-0048-01
“光的干涉”指的是若干个光波相遇时所产生的光强分布不等于各个成员波分布的综合,出现明暗相间的现象。“光的干涉”主要分为双光波干涉、多光波干涉以及偏振光干涉等等。本篇文章主要结合当前高中物理“光的干涉”实际教学情况,对
“光的干涉”教学难点进行分析,并结合这些难点,提出一些相关观点和建议,希望能够对高中物理“光的干涉”教学产生一定的积极影响和借鉴意义。
1 难点一:相干条件和相干光源的理解
1.1 易错问题
当前很多学生会误认为:两束光仅满足频率相同的条件下,就一定会出现干涉的现象,这一点是学生在认知方面易于出现的问题。
1.2 错误原因
产生这种错误的原因主要是由于课堂教学中,教师没有明确指出“光的干涉”条件,学生以点带面便形成了错误的思维。
1.3 难点突破
“光的干涉”必要条件是两束光的频率相同、振动方向相同、并存在恒定的相位差,满足这些条件的光源才能够称之为相干光源[1]。
在课堂教学的过程中,教师可以结合高中学生的实际性格特点,借助多种教学方式开展高中物理教学活动,改善传统教学中枯燥的教学模式,使学生能够更加清晰的掌握“光的干涉”相关知识与内容[2]。例如在教学的过程中,教师可以首先借助多媒体等信息技术手段,为学生播放各种各样光的图片,然后提问学生“光到底是什么?”在学生积极发言之后,教师可以为学生讲解“托马斯·杨(Thomas Young)的双缝干涉实验现象及其产生的原理,提升学生的学习兴趣。托马斯·杨通过简单而巧妙的方式,解决了相干光源的问题,在实验室中成功的观察到了“光的干涉”。教师可以用多媒体演示托马斯·杨实验“光的干涉”图样(图1)。
教师可以在为学生讲解托马斯·杨双缝干涉实验现象之后,结合图样提问学生“P1S1、P1S2分别表示什么意义?”等问题,引导学生归纳总结光的干涉中出现亮条纹的条件。这种教学模式能够丰富课堂教学的效果,提升学生对“光的干涉”知识的掌握程度。
2 难点二:光程与光程差的理解
2.1 教学难点
光程差是“光的干涉”教学核心内容之一,是分析“光的干涉”的基本方法,“光的干涉”现象基本规律都需要以分析光程差为前提。
2.2 主要问题分析
当前学生普遍对薄膜干涉中增透膜的厚度、推导双逢干涉条纹间距公式等方面存在一定的问题。很多学生容易将薄膜中的光程nl误认为是路程l,直接影响了后续的计算结果[3]。
2.3 难点突破
在高中物理教学中,教师可以利用多媒体演示双缝干涉的条纹间距与光的频率、缝宽、挡板与屏间距离的关系,并在演示中,让学生仔细观察实验现象,通过“你们观察到什么现象
呢?”、“这个与托马斯·杨双缝干涉的现象有何区别?”等问题,加深对“光的干涉”直观理解[4]。
在此基础上,教师可以借助一些高考物理试题,检验和巩固学生对“光的干涉”以及光程差等相关问题的以及程度。比如在上海高考复习题中,有这样一道习题“双缝干涉实验装置如图2所示,双缝与屏之间的距离D=120cm,两缝之间的距离d =0.50mm,用波长λ=500nm(1nm=10-9m)的单色光垂直照射双缝,求原点O上方的第五级明条纹的坐标x。如果用厚度l=1.0×10-2mm,折射率n=1.58的透明薄膜复盖在图中的S1缝后面,求上述第五级明条纹的坐标x′”。
在这道题目中,因为dx/D≈kλ,
x≈Dkλ/d=(1200×5×500×10-6 /0.50)mm=6.0mm。从几何关系,近似有r2-r1≈dx′/D。有透明薄膜时,两相干光线的光程差为:
δ=r2-(r1-l+nl)
= r2-r1-(n-1)l
=dx′/D-(n-1)l
对零级明条纹上方的第k级明纹有δ=kλ,零级上方的第五级明条纹坐标x′=D[(n-1)l+kλ] /d=1200[(1.58-1)×0.01±5×5×10-4] /0.50mm=19.9mm。
结合学生的学习能力和多种教学方式,能够帮助学生解决“光的干涉”学习中的难点,提升高中物理教学的质量和效果,对于学生知识的学习具有积极的影响。
参考文献:
[1] 冯鸟东.新课程背景下高中物理信息化课程资源建设策略研
究:以兰州市普通高中物理信息化课程资源建设为例[D].西
北师范大学,2012,(05):1-56.
[2] 李同军.高中物理新授课合作学习模式的探究:以青岛十七
中2011级学生为例[D].山东师范大 学,2013,(04):1-37.
[3] 佟棱.利用生活中的课程资源开展高中物理探究式教学的实
践研究[D].内蒙古师范大学,2013,(06):1-47.
[4] 陶玲曼.信息技术与高中物理必修课程教学整合的策略探
究:以宁夏大学附属中学高一年级为例[D].宁夏大学,2013,
(04):1-62.
关键词:光的干涉;教学难点;突破
【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 B 【文章编号】 1671-8437(2015)01-0048-01
“光的干涉”指的是若干个光波相遇时所产生的光强分布不等于各个成员波分布的综合,出现明暗相间的现象。“光的干涉”主要分为双光波干涉、多光波干涉以及偏振光干涉等等。本篇文章主要结合当前高中物理“光的干涉”实际教学情况,对
“光的干涉”教学难点进行分析,并结合这些难点,提出一些相关观点和建议,希望能够对高中物理“光的干涉”教学产生一定的积极影响和借鉴意义。
1 难点一:相干条件和相干光源的理解
1.1 易错问题
当前很多学生会误认为:两束光仅满足频率相同的条件下,就一定会出现干涉的现象,这一点是学生在认知方面易于出现的问题。
1.2 错误原因
产生这种错误的原因主要是由于课堂教学中,教师没有明确指出“光的干涉”条件,学生以点带面便形成了错误的思维。
1.3 难点突破
“光的干涉”必要条件是两束光的频率相同、振动方向相同、并存在恒定的相位差,满足这些条件的光源才能够称之为相干光源[1]。
在课堂教学的过程中,教师可以结合高中学生的实际性格特点,借助多种教学方式开展高中物理教学活动,改善传统教学中枯燥的教学模式,使学生能够更加清晰的掌握“光的干涉”相关知识与内容[2]。例如在教学的过程中,教师可以首先借助多媒体等信息技术手段,为学生播放各种各样光的图片,然后提问学生“光到底是什么?”在学生积极发言之后,教师可以为学生讲解“托马斯·杨(Thomas Young)的双缝干涉实验现象及其产生的原理,提升学生的学习兴趣。托马斯·杨通过简单而巧妙的方式,解决了相干光源的问题,在实验室中成功的观察到了“光的干涉”。教师可以用多媒体演示托马斯·杨实验“光的干涉”图样(图1)。
教师可以在为学生讲解托马斯·杨双缝干涉实验现象之后,结合图样提问学生“P1S1、P1S2分别表示什么意义?”等问题,引导学生归纳总结光的干涉中出现亮条纹的条件。这种教学模式能够丰富课堂教学的效果,提升学生对“光的干涉”知识的掌握程度。
2 难点二:光程与光程差的理解
2.1 教学难点
光程差是“光的干涉”教学核心内容之一,是分析“光的干涉”的基本方法,“光的干涉”现象基本规律都需要以分析光程差为前提。
2.2 主要问题分析
当前学生普遍对薄膜干涉中增透膜的厚度、推导双逢干涉条纹间距公式等方面存在一定的问题。很多学生容易将薄膜中的光程nl误认为是路程l,直接影响了后续的计算结果[3]。
2.3 难点突破
在高中物理教学中,教师可以利用多媒体演示双缝干涉的条纹间距与光的频率、缝宽、挡板与屏间距离的关系,并在演示中,让学生仔细观察实验现象,通过“你们观察到什么现象
呢?”、“这个与托马斯·杨双缝干涉的现象有何区别?”等问题,加深对“光的干涉”直观理解[4]。
在此基础上,教师可以借助一些高考物理试题,检验和巩固学生对“光的干涉”以及光程差等相关问题的以及程度。比如在上海高考复习题中,有这样一道习题“双缝干涉实验装置如图2所示,双缝与屏之间的距离D=120cm,两缝之间的距离d =0.50mm,用波长λ=500nm(1nm=10-9m)的单色光垂直照射双缝,求原点O上方的第五级明条纹的坐标x。如果用厚度l=1.0×10-2mm,折射率n=1.58的透明薄膜复盖在图中的S1缝后面,求上述第五级明条纹的坐标x′”。
在这道题目中,因为dx/D≈kλ,
x≈Dkλ/d=(1200×5×500×10-6 /0.50)mm=6.0mm。从几何关系,近似有r2-r1≈dx′/D。有透明薄膜时,两相干光线的光程差为:
δ=r2-(r1-l+nl)
= r2-r1-(n-1)l
=dx′/D-(n-1)l
对零级明条纹上方的第k级明纹有δ=kλ,零级上方的第五级明条纹坐标x′=D[(n-1)l+kλ] /d=1200[(1.58-1)×0.01±5×5×10-4] /0.50mm=19.9mm。
结合学生的学习能力和多种教学方式,能够帮助学生解决“光的干涉”学习中的难点,提升高中物理教学的质量和效果,对于学生知识的学习具有积极的影响。
参考文献:
[1] 冯鸟东.新课程背景下高中物理信息化课程资源建设策略研
究:以兰州市普通高中物理信息化课程资源建设为例[D].西
北师范大学,2012,(05):1-56.
[2] 李同军.高中物理新授课合作学习模式的探究:以青岛十七
中2011级学生为例[D].山东师范大 学,2013,(04):1-37.
[3] 佟棱.利用生活中的课程资源开展高中物理探究式教学的实
践研究[D].内蒙古师范大学,2013,(06):1-47.
[4] 陶玲曼.信息技术与高中物理必修课程教学整合的策略探
究:以宁夏大学附属中学高一年级为例[D].宁夏大学,2013,
(04):1-62.