[光的干涉和衍射]光的干涉

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一：[光的干涉]光的衍射物理教案

　　教学目标
　　（一）知识目标 1、知道几何光学中所说的光沿直线传播是一种近似． 2、知道光通过狭缝和圆孔的衍射现象． 3、知道观察到明显衍射的条件
　　（二）能力目标 了解单缝衍射、小孔衍射，并能用相关知识对生活中的有关现象进行解释和分析．
　　（三）情感目标 1、让学生知道科学研究必须重视理论的指导和实践的勤奋作用； 2、必须有自信心和踏实勤奋的态度； 3、在学习中也要有好品质、好作风．
　　教学建议
　　有关光的衍射的教学建议
　　应该让学生了解，光的直进，是几何光学的基础，光的衍射现象并没有完全否定光的直进，而是指出了光的直进的适用范围或者说它的局限性．课本只要求学生初步了解光的衍射现象，不做理论讨论，因此与机械波类比和观察实验现象是十分重要的．首先，要结合机械波的衍射，使学生明确光产生衍射的条件． 讲光的衍射要配合演示实验、要让学生能区分干涉图样与衍射图样的区别．单色光干涉图样条纹等间距，衍射图样中间宽两边窄． 除了演示实验外，要尽可能多地让学生自己动手做实验进行观察．包括节后的小实验2， 以及观察小孔衍射(在铝箔或胶片上打出尺寸不同的小孔，以小电珠作光源，距光源1～2米 ，眼睛靠近小孔观察光通过小孔的衍射花样--彩色圆环)．还可让学生通过羽毛、纱巾观看发光的灯丝(对见到的彩色花样可不作解释)等等， 以补学生对这一现象的不熟悉和帮助学生理解． 在本节教材中提到泊松亮斑--泊松原以为这下子可以驳倒菲涅尔的波动理论了，事与愿违，菲涅尔和阿拉果接受了泊松的挑战，用实验验证了这个理论结论， 实验却成了波动理论极其精彩的实证，菲涅尔为此获得了科学奖金(1819年)．这个科学小故事告诉我们，在科学研究上必须重视理论的指导作用和实践的检验作用；作为科研工作者，必须有坚定的自信心和踏实勤奋的工作态度．今天的学习，在掌握知识的同时，也应培养自己这方面的好品 质、好作风．
　　关于演示实验的教学建议
　　光的衍射实验，可以将演示和学生实验同时在一节课内完成 单缝衍射仍用激光演示仪．演示时可以再将双缝干涉演示一下，让学生从中对比干涉条纹等间距，衍射条纹中间宽、两边窄，然后让学生用游标下尺观察日光灯通过卡尺两测脚形成的窄缝产生的衍涉条纹．实验中要让学生仔细观察两侧脚间距从大到小逐渐变化．本实验也可用线状白炽灯使缝与灯丝平行，眼睛靠近狭缝可以观察到狭缝两侧的彩色条纹．
　　教学设计示例
　　（－）引入新课 一、光的衍射现象
　　上节研究了光的干涉现象，说明光具有波动性．衍射现象也是波的主要特征之一，如果我们能通过实验观察到光的明显的衍射现象，那么也就能更充分地说明光具有波动性．
　　（二）教学过程
　　所谓光的衍射现象，是当光在它传播的方向上遇到障碍物或孔（其大小可以与光的波长相比或比光的波长小）时，光绕到障碍物阴影里去的现象．
　　演示：
　　下面我们用实验进行观察．
　　取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放一个像屏（如图）．
　　我们看到，当缝比较宽时，在像屏上是一条几乎与缝一样宽的亮线，除了这一条光线外，像屏上出现了阴影．这时光可视为是沿直线传播的．接着逐渐缩小缝的宽度，当缝调到很窄（缝宽与光波的波长相当时）在像屏的原阴影区内观察到了明暗相间的条纹．
　　这实验表明光在其前进的途中遇上大小相当于光的波长的障碍物或孔时，偏离了直线传播方向，即光产生了衍射现象．上述衍射现象是通过单缝形成的，我们称之为光的单缝衍射．
　　单色光的干涉与衍射都出现明暗相间的条纹，但图案不同．干涉条纹是等间隔的，衍射条纹间隔不等．白光照射单缝时，可以在像屏上得到彩色条纹，它与双缝干涉的彩色条纹也不同，中央一级是又亮又宽的白色条纹，两边是较窄较暗的彩色条纹．
　　用点光源来照射有较大圆孔AB的屏，在像屏 MN上出现一个光亮的圆，
　　这说明光是沿直线传播的．逐渐缩小孔的直径，可以看到屏上的亮圆也逐渐减小．但是，圆孔缩到很小时，在像屏MN上原阴影区就形成一些明暗相间的圆环，这些圆环达到的范围远远超过了光按直线传播所能照到的范围，这就是光通过小孔产生的衍射现象．
　　光的衍射现象进一步证明了光具有波动性，对确定光的波动说的正确性起了重要作用．
　　关于这个问题，历史上曾有过一段趣事．1818年，当法国物理学家菲汉耳提出光的波动理论时，著名数学家泊松根据菲涅耳的理论推算出：把一个不透光的小的圆盘状物放在光束中，在距这个圆盘一定距离的像屏上，圆盘的阴影中心应当出现一个亮斑．人们从未看过和听说过这种现象，因而认为这是荒谬的，所以泊松兴高采烈地宣称他驳倒了菲涅耳的波动理论，菲涅耳接受了这一挑战，精心研究，“奇迹”终于出现了，实验证明圆盘阴影中心确实有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑．
　　光沿直线传播只是一个近似的规律：当光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多时，可认为光是沿直线传播的，当光的波长与障碍物或孔的尺寸可以相比拟时将产生明显的衍射现象
　　提问：当光通过小孔或者狭缝时，在后面的光屏上会得到什么样的图案？
　　学生回答的基础上老师总结．
　　当缝很大时——直线传播（得到影）
　　当缝减小时——逐渐会出现小孔成像的现象
　　继续减小缝的大小——会出现光的衍射现象．
　　探究活动
　　1、用游标卡尺观察光的衍射现象．
　　2、考察光的衍射现象在人们的日常生活中的体现．

二：[光的干涉]大学物理知识点的总结

　　大学物理是大学理工科类的一门基础课程，通过课程的学习,，使学生熟悉自然界物质的结构，性质,相互作用及其运动的基本规律，下面是小编整理的大学物理知识点总结，欢迎来参考！
　　一、理论基础
　　力 学
　　1、运动学
　　参照系。质点运动的位移和路程，速度，加速度。相对速度。
　　矢量和标量。矢量的合成和分解。
　　匀速及匀速直线运动及其图象。运动的合成。抛体运动。圆周运动。
　　刚体的平动和绕定轴的转动。
　　2、牛顿运动定律
　　力学中常见的几种力
　　牛顿第一、二、三运动定律。惯性参照系的概念。
　　摩擦力。
　　弹性力。胡克定律。
　　万有引力定律。均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式（不要求导出）。开普勒定律。行星和人造卫星的运动。
　　3、物体的平衡
　　共点力作用下物体的平衡。力矩。刚体的平衡。重心。
　　物体平衡的种类。
　　4、动量
　　冲量。动量。动量定理。
　　动量守恒定律。
　　反冲运动及火箭。
　　5、机械能
　　功和功率。动能和动能定理。
　　重力势能。引力势能。质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式（不要求导出）。弹簧的弹性势能。
　　功能原理。机械能守恒定律。
　　碰撞。
　　6、流体静力学
　　静止流体中的压强。
　　浮力。
　　7、振动
　　简揩振动。振幅。频率和周期。位相。
　　振动的图象。
　　参考圆。振动的速度和加速度。
　　由动力学方程确定简谐振动的频率。
　　阻尼振动。受迫振动和共振（定性了解）。
　　8、波和声
　　横波和纵波。波长、频率和波速的关系。波的图象。
　　波的干涉和衍射（定性）。
　　声波。声音的响度、音调和音品。声音的共鸣。乐音和噪声。
　　热 学
　　1、分子动理论
　　原子和分子的量级。
　　分子的热运动。布朗运动。温度的微观意义。
　　分子力。
　　分子的动能和分子间的势能。物体的内能。
　　2、热力学第一定律
　　热力学第一定律。
　　3、气体的性质
　　热力学温标。
　　理想气体状态方程。普适气体恒量。
　　理想气体状态方程的微观解释（定性）。
　　理想气体的内能。
　　理想气体的等容、等压、等温和绝热过程（不要求用微积分运算）。
　　4、液体的性质
　　流体分子运动的特点。
　　表面张力系数。
　　浸润现象和毛细现象（定性）。
　　5、固体的性质
　　晶体和非晶体。空间点阵。
　　固体分子运动的特点。
　　6、物态变化
　　熔解和凝固。熔点。熔解热。
　　蒸发和凝结。饱和汽压。沸腾和沸点。汽化热。临界温度。
　　固体的升华。
　　空气的湿度和湿度计。露点。
　　7、热传递的方式
　　传导、对流和辐射。
　　8、热膨胀
　　热膨胀和膨胀系数。
　　电 学
　　1、静电场
　　库仑定律。电荷守恒定律。
　　电场强度。电场线。点电荷的场强，场强叠加原理。均匀带电球壳壳内的场强和壳外的场强公式（不要求导出）。匀强电场。
　　电场中的导体。静电屏蔽。
　　电势和电势差。等势面。点电荷电场的电势公式（不要求导出）。电势叠加原理。均匀带电球壳壳内和壳外的电势公式（不要求导出）。
　　电容。电容器的连接。平行板电容器的电容公式（不要求导出）。
　　电容器充电后的电能。
　　电介质的极化。介电常数。
　　2、恒定电流
　　欧姆定律。电阻率和温度的关系。
　　电功和电功率。
　　电阻的串、并联。
　　电动势。闭合电路的欧姆定律。
　　一段含源电路的欧姆定律。
　　电流表。电压表。欧姆表。
　　惠斯通电桥，补偿电路。
　　3、物质的导电性
　　金属中的电流。欧姆定律的微观解释。
　　液体中的电流。法拉第电解定律。
　　气体中的电流。被激放电和自激放电（定性）。
　　真空中的电流。示波器。
　　半导体的导电特性。Ｐ型半导体和Ｎ型半导体。
　　晶体二极管的单向导电性。三极管的放大作用（不要求机理）。
　　超导现象。
　　4、磁场
　　电流的磁场。磁感应强度。磁感线。匀强磁场。
　　安培力。洛仑兹力。电子荷质比的测定。质谱仪。回旋加速器。
　　5、电磁感应
　　法拉第电磁感应定律。
　　楞次定律。
　　自感系数。
　　互感和变压器。
　　6、交流电
　　交流发电机原理。交流电的最大值和有效值。
　　纯电阻、纯电感、纯电容电路。
　　整流和滤波。
　　三相交流电及其连接法。感应电动机原理。
　　7、电磁振荡和电磁波
　　电磁振荡。振荡电路及振荡频率。
　　电磁场和电磁波。电磁波的波速，赫兹实验。
　　电磁波的发射和调制。电磁波的接收、调谐，检波。
　　光 学
　　1、几何光学
　　光的直进、反射、折射。全反射。
　　光的色散。折射率与光速的关系。
　　平面镜成像。球面镜成像公式及作图法。薄透镜成像公式及作图法。
　　眼睛。放大镜。显微镜。望远镜。
　　2、波动光学
　　光的干涉和衍射（定性）
　　光谱和光谱分析。电磁波谱。
　　3、光的本性
　　光的学说的历史发展。
　　光电效应。爱因斯坦方程。
　　波粒二象性。
　　原子和原子核
　　1、原子结构
　　卢瑟福实验。原子的核式结构。
　　玻尔模型。用玻尔模型解释氢光谱。玻尔模型的局限性。
　　原子的受激辐射。激光。
　　2、原子核
　　原子核的量级。
　　天然放射现象。放射线的探测。
　　质子的发现。中子的发现。原子核的组成。
　　核反应方程。
　　质能方程。裂变和聚变。
　　基本粒子。
　　数学基础
　　1、中学阶段全部初等数学（包括解析几何）。
　　2、矢量的合成和分解。极限、无限大和无限小的初步概念。
　　3、不要求用微积分进行推导或运算。
　　二、实验基础
　　1、要求掌握国家教委制订的《全日制中学物理教学大纲》中的全部学生实验。
　　2、要求能正确地使用（有的包括选用）下列仪器和用具：米尺。游标卡尺。螺旋测微器。天平。停表。温度计。量热器。电流表。电压表。欧姆表。万用电表。电池。电阻箱。变阻器。电容器。变压器。电键。二极管。光具座（包括平面镜、球面镜、棱镜、透镜等光学元件在内）。
　　3、有些没有见过的仪器。要求能按给定的使用说明书正确使用仪器。例如：电桥、电势差计、示波器、稳压电源、信号发生器等。
　　4、除了国家教委制订的《全日制中学物理教学大纲》中规定的学生实验外，还可安排其它的实验来考查学生的实验能力，但这些实验所涉及到的原理和方法不应超过本提要第一部分（理论基础），而所用仪器就在上述第2、3指出的范围内。
　　5、对数据处理，除计算外，还要求会用作图法。关于误差只要求：直读示数时的有效数字和误差；计算结果的有效数字（不做严格的要求）；主要系统误差来源的分析。
　　三、其它方面
　　物理竞赛的内容有一部分要扩及到课外获得的知识。主要包括以下三方面：
　　1、物理知识在各方面的应用。对自然界、生产和日常生活中一些物理现象的解释。
　　2、近代物理的一些重大成果和现代的一些重大信息。
　　3、一些有重要贡献的物理学家的姓名和他们的主要贡献。
　　1．重力
　　物体的重心与质心
　　重心：从效果上看，我们可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心。
　　质心：物体的质量中心。
　　设物体各部分的重力分别为G1、G2??Gn，且各部分重力的作用点在oxy坐标系中的坐标分别是（x1，y1）（x2，y2）??（xn，yn）,物体的重心坐标xc，yc可表示为
　　xc=?Gx
　　Gi
　　ii=G1x1?G2x2???Gnxn?Giyi=G1y1?G2y2???Gnyn ， yc=G1?G2???GnG1?G2???GnGi
　　2．弹力
　　胡克定律：在弹性限度内，弹力F的大小与弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比，即F=k x，k为弹簧的劲度系数。
　　两根劲度系数分别为k1，k2的弹簧串联后的劲度系数可由111=+求得，并联后劲度系数为kk1k2
　　k=k1+k2.
　　3．摩擦力
　　最大静摩擦力：可用公式F m=μ0FN来计算。FN为正压力，μ0为静摩擦因素，对于相同的接触面，应有μ0>μ(μ为动摩擦因素)
　　摩擦角：若令μ0=Fm=tanφ，则φ称为摩擦角。摩擦角是正压力FN与最大静摩擦力F m的合力FN
　　与接触面法线间的夹角。
　　4．力的合成与分解
　　余弦定理：计算共点力F1与F2的合力F
　　F=F1?F2?2F1F2cos?
　　φ=arctan22F2sin?（φ为合力F与分力F1的夹角） F1?F2cos?
　　三角形法则与多边形法则：多个共点共面的力合成，可把一个力的始端依次画到另一个力的终端，则从第一个力的始端到最后一个力的终端的连线就表示这些力的合力。
　　拉密定理：三个共点力的合力为零时，任一个力与其它两个力夹角正弦的比值是相等的。
　　5．有固定转动轴物体的平衡
　　力矩：力F与力臂L的乘积叫做力对转动轴的力矩。即M=FL , 单位：N·m。
　　平衡条件：力矩的代数和为零。即M1+M2+M3+??=0。
　　6．刚体的平衡
　　刚体：在任何情况下形状大小都不发生变化的力学研究对象。
　　力偶、力偶矩：二个大小相等、方向相反而不在一直线上的平行力称为力偶。力偶中的一个力与力偶臂（两力作用线之间的垂直距离）的乘积叫做力偶矩。在同一平面内各力偶的合力偶矩等于各力偶矩的代数和。
　　平衡条件：合力为零，即∑F=0；对任一转动轴合力矩为零，即∑M=0。

三：[光的干涉]2015年关于桥的谚语最新

　　船到桥头自然直 纸包不住火,水漫不过桥.
　　在摇晃的独木之桥上,激烈的暗流让两面的力量趋于极致.不能平衡的力量将呼唤破坏的暴风雨,悲伤的时代即将来临
　　断桥桥不断 残雪雪未残
　　桥归桥,路归路,互相不干涉,各走各的.
　　船到桥头自然直,现在不要急,到时候自然会有解决的办法.
　　你走你的阳关道,我走我的独木桥,互相不干涉,各走各的.
　　鹊桥相会,形容有情人相见.
　　一桥飞架南北,天堑变通途. (毛泽东)
　　造舟为梁,不显其光.(《诗经 . 大雅 . 大明》)
　　“溪上还珠太守家,小桥斜跨碧流沙.”(华镇)
　　桥西暮雨黑,篱外春江碧.
　　桥通小市家林近,山带平湖野寺连.
　　水底远山云似雪,桥边平岸草如烟.
　　金沙水拍云崖暖,大渡桥横铁索寒.
　　枯藤老树昏鸦,小桥流水人家.
　　鸡声茅店月,人迹板桥霜.
　　二十四桥明月夜,玉人何处教吹箫.
　　伤心桥下春波绿,曾是惊鸿照影来.
　　古木阴中系短篷,杖藜扶我过桥东.
　　朱雀桥边野草花,乌衣巷口夕阳斜.
　　驿外断桥边,寂寞开无主.
　　你在桥上看风景,看风景的人在楼上看你

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