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高中物理《光的顏色和色散》教案

時(shí)間:2023-05-05 07:57:10 物理教案 我要投稿
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高中物理《光的顏色和色散》教案范文

  【教學(xué)目標(biāo)】

高中物理《光的顏色和色散》教案范文

  (一)知識(shí)與技能

  1.知道不同顏色的光,波長(zhǎng)不同。

  2.知道什么是色散,了解什么是光譜。

  3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)初步認(rèn)識(shí)薄膜干涉現(xiàn)象,了解其應(yīng)用。

  4.知道光線(xiàn)通過(guò)棱鏡時(shí)的光路,認(rèn)識(shí)折射時(shí)的色散現(xiàn)象。

  5.知道不同色光在同一介質(zhì)中傳播速度不同;知道同一介質(zhì)對(duì)紅光的折射率最小,對(duì)紫光的折射率最大。

 。ǘ┻^(guò)程與方法

  經(jīng)歷不同物理過(guò)程中光的色散現(xiàn)象的探究過(guò)程,了解色散在生活中的應(yīng)用。

 。ㄈ┣楦、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)

  通過(guò)自然界中的光現(xiàn)象——虹霓的教學(xué)及色散現(xiàn)象的教學(xué)激發(fā)學(xué)生對(duì)大自然的熱愛(ài)以及對(duì)自然之謎的求知欲望。

  【教學(xué)重點(diǎn)】

  1.薄膜干涉的成因,干涉時(shí)的色散。

  2.棱鏡對(duì)光線(xiàn)的作用,折射時(shí)的色散。

  【教學(xué)難點(diǎn)】

  薄膜干涉的成因,干涉時(shí)的色散。

  【教學(xué)方法】

  復(fù)習(xí)提問(wèn),理論分析,實(shí)驗(yàn)探究,多媒體輔助教學(xué)

  【教學(xué)用具】

  多媒體電腦及投影裝置,酒精燈一盞,金屬圈一個(gè),大燒杯一個(gè),適量肥皂液(或洗衣粉液),少量食鹽,牛頓環(huán),凸透鏡,三棱鏡若干。

  【教學(xué)過(guò)程】

 。ㄒ唬┮胄抡n

  師:在雙縫干涉現(xiàn)象中,明暗條紋出現(xiàn)的位置有何規(guī)律?

  生:當(dāng)屏上某點(diǎn)到兩個(gè)狹縫的路程差Δ=2n ,n=0、1、2…時(shí),出現(xiàn)明紋;當(dāng)Δ=(2n+1) ,n=0、1、2…時(shí),出現(xiàn)暗紋。

  師:干涉條紋的間距與光的波長(zhǎng)之間有何定量關(guān)系?

  生:Δx= λ

  師:上節(jié)課我們利用上式測(cè)量了光的波長(zhǎng),并觀(guān)察了各種色光的干涉圖樣。這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)光的顏色和色散的知識(shí)。

 。ǘ┻M(jìn)行新課

  1.光的顏色 色散

  師:上節(jié)課我們觀(guān)察了各種色光的干涉圖樣,用紅光做實(shí)驗(yàn),條紋間距最大,用紫光做實(shí)驗(yàn),條紋間距最小,光的顏色不同,條紋間距不同,又因?yàn)楦缮鏃l紋的間距與光的波長(zhǎng)成正比,我們可以得出什么結(jié)論?

  生:不同顏色的光,波長(zhǎng)不同。

  師:大家還記得我們?cè)谟冒坠庹丈潆p縫時(shí)得到的干涉圖樣是怎樣的?

  生:彩色的條文。

  師:(投影白光的雙縫干涉條紋)怎樣解釋這種現(xiàn)象呢?

 。▽W(xué)生積極討論,氣氛熱烈,從討論中基本能掌握了原因)

  生:不同色光波長(zhǎng)不同,條紋寬度不同,紅光條紋最寬;紫光條紋最窄,所以出現(xiàn)上面現(xiàn)象。

  師:解釋得好。白光干涉圖樣也說(shuō)明白光是由多種色光組成的,在發(fā)生干涉時(shí)白光被分解了。含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象,稱(chēng)為光的色散。

  師:含有多種顏色的光被分解后,各種色光按照波長(zhǎng)的長(zhǎng)短依次排列成彩色光帶,就是光譜。

  [投影課本61頁(yè)表1和太陽(yáng)的光譜。]

  師:在各種色光中,波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是什么光?波長(zhǎng)最短的是什么光?

  生:波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是紅光,波長(zhǎng)最短的是紫光。

  師:頻率最小的是什么光?頻率最大的是什么光?

  生:頻率最小的是紅光,頻率最大的是紫光。

  師:除雙縫干涉實(shí)驗(yàn)外,還有一種干涉現(xiàn)象能夠觀(guān)察到光的色散。這就是薄膜干涉。

  2.薄膜干涉中的色散

  教師演示:點(diǎn)燃酒精燈,在火焰中灑些氯化鈉,使火焰發(fā)生黃光.把圓環(huán)豎直地插入肥皂溶液中,慢慢向上提起形成薄膜,豎直放好,將大燒杯罩住圓環(huán),減小蒸發(fā),以延長(zhǎng)演示時(shí)間,便于全體觀(guān)察。將酒精燈移到膜前,調(diào)整好位置,在酒精燈同側(cè)觀(guān)察到肥皂膜上呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋。

  師:怎樣解釋這一現(xiàn)象呢?請(qǐng)大家思考下面幾個(gè)問(wèn)題:

 。弁队皥D20—12及以下問(wèn)題]

  ①肥皂膜有幾個(gè)面可以反射燈焰的光?

 、谶@些面反射回來(lái)的光有沒(méi)有路程差,如有,它們有什么特點(diǎn)?

 、圻@些反射光是不是相干光?

  生1:膜前后兩表面均可反射光。

  生2:因?yàn)榉试砟ず穸炔煌,所以不同位置處的反射光路程差不同,有的地方可能是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,有的地方可能是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍。

  生3:兩表面的反射光線(xiàn)來(lái)源于同一光線(xiàn),振動(dòng)情況一定相同,是相干光。

  師:三位同學(xué)回答得非常好,大家能弄清薄膜干涉的原因嗎?

  生:能。

  師:好,請(qǐng)大家把自己的想法與課本61頁(yè)最后一段的分析比較一下。

 。▽W(xué)生閱讀、理解。教師準(zhǔn)備演示牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn))

  師:大家分析得很好,我再加一個(gè)實(shí)驗(yàn),獎(jiǎng)勵(lì)大家。

 。ㄑ菔九nD環(huán)實(shí)驗(yàn),直接投影在白色墻上,墻上出現(xiàn)了牛頓環(huán)反射光干涉形成的一組明暗相間的同心圓,將屏移到環(huán)的另一側(cè),這里可將裝置調(diào)整,同樣可以觀(guān)察到與反射干涉條紋互補(bǔ)的一組同心明暗相間的圓環(huán))

  師:感興趣的同學(xué)課后抽時(shí)間自己來(lái)實(shí)驗(yàn),深入研究它,同學(xué)們也能給我找點(diǎn)例子嗎?

 。▽W(xué)生討論,思考)

  生:水面上的油膜好像也能反射光線(xiàn),形成明暗相間的條紋。

  師:好,同學(xué)們課后去認(rèn)真觀(guān)察一下,看來(lái)干涉現(xiàn)象在我們生活中是見(jiàn)過(guò)的,我們真是“視而不見(jiàn)”,“相逢未必曾相識(shí)”,生活中有許多現(xiàn)象,看似很普通尋常,卻常常蘊(yùn)含著很深的科學(xué)道理,同學(xué)們要多觀(guān)察、多思考、多探究。

  師:課本62頁(yè)給大家介紹了一個(gè)干涉現(xiàn)象在技術(shù)上的應(yīng)用實(shí)例,我們一起來(lái)看看。

 。蹖W(xué)生閱讀62頁(yè)“科學(xué)漫步”――用等傾法檢查平整度。并思考文后的問(wèn)題。投影下圖引導(dǎo)學(xué)生分析]

  師:有興趣的同學(xué)可以在我們所掌握的知識(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行更進(jìn)一步的探究。我這里為大家提供兩個(gè)課題,大家可以到圖書(shū)館或上網(wǎng)查閱相關(guān)資料,然后確立課題進(jìn)行研究。

 。1)照相機(jī)、攝像機(jī)的鏡頭大多是淡紫色的,為什么?

 。2)全息照相是怎么回事?

  3.折射時(shí)的色散

  教師出示若干個(gè)棱鏡(大約十幾個(gè))給學(xué)生傳著看,讓學(xué)生知道什么是棱鏡。

 。ㄖv解棱鏡對(duì)光線(xiàn)的作用)

  a.在黑板上畫(huà)出棱鏡的截面如圖,讓一個(gè)學(xué)生到黑板上畫(huà)出光線(xiàn)從空氣入射到AC面時(shí)的折射光和從棱鏡進(jìn)入空氣時(shí)在A(yíng)B面上的折射情況。

  b.用氦氖激光器發(fā)出的紅光做光源,實(shí)驗(yàn)演示驗(yàn)證一下同學(xué)畫(huà)的對(duì)不對(duì)。

  c.歸納結(jié)論——光在棱鏡的兩個(gè)側(cè)面發(fā)生折射時(shí),每次折射都使光線(xiàn)向棱鏡的底面偏折。

  d.讓學(xué)生猜想出入射光的偏折程度可能與哪些因素有關(guān)。

  生:與折射率有關(guān)。

  e.入射光方向不變,若折射率比原來(lái)大,再讓一位學(xué)生畫(huà)出此時(shí)光線(xiàn)的兩次偏折情況。得出折射率越大,偏折越大的結(jié)論。

  師:剛才我們是用紅光做的實(shí)驗(yàn)。如果讓一束白光通過(guò)棱鏡你能想象出將是什么樣的嗎?

  生1:還是白色。(其他學(xué)生猶豫)

  師:猜的不是完全沒(méi)有道理。因?yàn)閯偛偶t光折射后出來(lái)時(shí)還是紅光嘛。但還是讓我們用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下,這樣心里才踏實(shí)對(duì)不對(duì)?

 。1)實(shí)驗(yàn)演示白光通過(guò)三棱鏡后的色散現(xiàn)象。

 。2)再讓學(xué)生用發(fā)給他們的棱鏡對(duì)著太陽(yáng)光轉(zhuǎn)動(dòng)。可在教室墻壁上看到鮮艷的彩色光帶。

  師:通過(guò)棱鏡后,偏折程度最小的是什么光?

  生:紅光。

  師:偏折程度最大的是什么光?

  生:紫光。

  師:實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么道理?

  生:同種介質(zhì)對(duì)波長(zhǎng)不同的光,折射率不同。波長(zhǎng)越小,折射率越大。

  師:大家還記得折射率與波速的關(guān)系嗎?

  生:

  師:從公式 能夠得出結(jié)論:在同一種介質(zhì)中,不同波長(zhǎng)的光波的傳播速度不同,波長(zhǎng)越短,波速越慢。

 。ㄈ┱n堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)

  今天我們學(xué)習(xí)了光的顏色和光的色散。觀(guān)察了薄膜干涉中的色散和光通過(guò)棱鏡折射時(shí)的色散。同種介質(zhì)對(duì)波長(zhǎng)不同的光,折射率不同。波長(zhǎng)越小,折射率越大。在同一種介質(zhì)中,不同波長(zhǎng)的光波的傳播速度不同,波長(zhǎng)越短,波速越慢。這些都大大豐富了我們對(duì)光的認(rèn)識(shí)。

 。ㄋ模┱n余作業(yè)

  完成P64“問(wèn)題與練習(xí)”的題目。

  附:課后訓(xùn)練

  1.以下屬于薄膜干涉現(xiàn)象的是 ( )

  A.雨后美麗的彩虹 B.陽(yáng)光下肥皂膜上的彩色條紋

  C.陽(yáng)光下水面上油膜的彩色條紋 D.陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡后得到的彩色條紋

  答案:BC

  2.如圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置,檢查中所觀(guān)察到的干涉條紋是由下列哪兩個(gè)表面的反射光疊加而成的 ( )

  A.a(chǎn)的上表面,b的下表面

  B.a(chǎn)的上表面,b的上表面

  C.a(chǎn)的下表面,b的上表面

  D.a(chǎn)的下表面,b的下表面

  答案:C

  3.如圖所示,一束白光從左側(cè)射入肥皂薄膜,下列說(shuō)法中正確的是 ( )

  A.從右側(cè)向左看,可看到彩色條紋

  B.從左側(cè)向右看,可看到彩色條紋

  C.彩色條紋水平排列

  D.彩色條紋豎直排列

  答案:BC

  5.圖中表示一束白光通過(guò)三棱鏡的光路圖,其中正確的是 ( )

  答案:D

  6.在白光通過(guò)玻璃棱鏡發(fā)生色散的現(xiàn)象中,下列說(shuō)法正確的是 ( )

  A.紅光的偏折角最大

  B.白光為復(fù)色光,不同色光在玻璃中傳播速度相同

  C.紫光的偏折角最大,因?yàn)樽瞎庠诓Aе械恼凵渎首畲?/p>

  D.紅光在玻璃中的傳播速度比其他色光小

  答案:C

  7.如圖所示,兩束平行的紅光和紫光,相距為d,斜射到玻璃磚上,當(dāng)它們從玻璃磚的下面射出時(shí) ( )

  A.兩條出射光線(xiàn)仍平行,距離可能大于d

  B.兩條出射光線(xiàn)仍平行,距離可能小于d

  C.兩條出射光線(xiàn)仍平行,距離可能為零

  D.兩條出射光線(xiàn)將不再平行

  答案:ABC

  8.如圖所示,兩束單色光a、b自空氣射向玻璃,經(jīng)折射后形成復(fù)合光束c,則下列說(shuō)法中正確的是 ( )

  A.a(chǎn)光在真空中的傳播速度比b光在真空中的傳播速度大

  B.a(chǎn)光在玻璃中的傳播速度比b光在玻璃中的傳播速度小

  C.玻璃對(duì)a光的折射率比玻璃對(duì)b光的折射率大

  D.a(chǎn)光的波長(zhǎng)比b光的長(zhǎng)

  答案:D

  9.用白光做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在屏上呈現(xiàn)明暗相間的彩色條紋,其中

  A.正中央的亮紋是白色的

  B.離中央亮紋最近的一條彩色條紋是紅色的

  C.離中央亮紋最近的一條彩色條紋是紫色的

  D.中央亮紋是紅色的

  解析:由于白光是由七種顏色的光合成的,而每種光經(jīng)過(guò)雙縫干涉后在中央都是亮條紋,這些條紋又重合在一起,復(fù)合成白光,故A對(duì)D錯(cuò)。由于各種色光的波長(zhǎng)不同,紅光最大,紫光最小,紅光形成的條紋間距最大,紫光形成的條紋間距最小,故B錯(cuò)C對(duì)。

  答案:AC

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