2019-2020年高中物理 13.4 光的顏色、色散教案 新人教版3-4.doc

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2019-2020年高中物理 13.4 光的顏色、色散教案 新人教版3-4 【教學目標】 （一）知識與技能 1．知道不同顏色的光，波長不同。 2．知道什么是色散，了解什么是光譜。 3．通過實驗初步認識薄膜干涉現(xiàn)象，了解其應用。 4．知道光線通過棱鏡時的光路，認識折射時的色散現(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)對紅光的折射率最小，對紫光的折射率最大。 （二）過程與方法 經(jīng)歷不同物理過程中光的色散現(xiàn)象的探究過程，了解色散在生活中的應用。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 通過自然界中的光現(xiàn)象——虹霓的教學及色散現(xiàn)象的教學激發(fā)學生對大自然的熱愛以及對自然之謎的求知欲望。 【教學重點】 1．薄膜干涉的成因，干涉時的色散。 2．棱鏡對光線的作用，折射時的色散。 【教學難點】 薄膜干涉的成因，干涉時的色散。 【教學方法】 復習提問，理論分析，實驗探究，多媒體輔助教學 【教學用具】 多媒體電腦及投影裝置，酒精燈一盞，金屬圈一個，大燒杯一個，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。 【教學過程】 （一）引入新課 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：當屏上某點到兩個狹縫的路程差Δ=2n，n=0、1、2…時，出現(xiàn)明紋；當Δ=（2n+1） ，n=0、1、2…時，出現(xiàn)暗紋。 師：干涉條紋的間距與光的波長之間有何定量關(guān)系？ 生：Δx=λ 師：上節(jié)課我們利用上式測量了光的波長，并觀察了各種色光的干涉圖樣。這節(jié)課我們就來學習有關(guān)光的顏色和色散的知識。 （二）進行新課 1．光的顏色 色散 師：上節(jié)課我們觀察了各種色光的干涉圖樣，用紅光做實驗，條紋間距最大，用紫光做實驗，條紋間距最小，光的顏色不同，條紋間距不同，又因為干涉條紋的間距與光的波長成正比，我們可以得出什么結(jié)論？ 生：不同顏色的光，波長不同。 師：大家還記得我們在用白光照射雙縫時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？ （學生積極討論，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。白光干涉圖樣也說明白光是由多種色光組成的，在發(fā)生干涉時白光被分解了。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，各種色光按照波長的長短依次排列成彩色光帶，就是光譜。 ［投影課本61頁表1和太陽的光譜。］ 師：在各種色光中，波長最長的是什么光？波長最短的是什么光？ 生：波長最長的是紅光，波長最短的是紫光。 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：除雙縫干涉實驗外，還有一種干涉現(xiàn)象能夠觀察到光的色散。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)，以延長演示時間，便于全體觀察。將酒精燈移到膜前，調(diào)整好位置，在酒精燈同側(cè)觀察到肥皂膜上呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋。 師：怎樣解釋這一現(xiàn)象呢？請大家思考下面幾個問題： ［投影圖20—12及以下問題］ ①肥皂膜有幾個面可以反射燈焰的光？ ②這些面反射回來的光有沒有路程差，如有，它們有什么特點？ ③這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：因為肥皂膜厚度不同，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的奇數(shù)倍，有的地方可能是半波長的偶數(shù)倍。 生3：兩表面的反射光線來源于同一光線，振動情況一定相同，是相干光。 師：三位同學回答得非常好，大家能弄清薄膜干涉的原因嗎？ 生：能。 師：好，請大家把自己的想法與課本61頁最后一段的分析比較一下。 （學生閱讀、理解。教師準備演示牛頓環(huán)實驗） 師：大家分析得很好，我再加一個實驗，獎勵大家。 （演示牛頓環(huán)實驗，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，同樣可以觀察到與反射干涉條紋互補的一組同心明暗相間的圓環(huán)） 師：感興趣的同學課后抽時間自己來實驗，深入研究它，同學們也能給我找點例子嗎？ （學生討論，思考） 生：水面上的油膜好像也能反射光線，形成明暗相間的條紋。 師：好，同學們課后去認真觀察一下，看來干涉現(xiàn)象在我們生活中是見過的，我們真是“視而不見”，“相逢未必曾相識”，生活中有許多現(xiàn)象，看似很普通尋常，卻常常蘊含著很深的科學道理，同學們要多觀察、多思考、多探究。 師：課本62頁給大家介紹了一個干涉現(xiàn)象在技術(shù)上的應用實例，我們一起來看看。 ［學生閱讀62頁“科學漫步”――用等傾法檢查平整度。并思考文后的問題。投影下圖引導學生分析］ 師：有興趣的同學可以在我們所掌握的知識基礎(chǔ)上進行更進一步的探究。我這里為大家提供兩個課題，大家可以到圖書館或上網(wǎng)查閱相關(guān)資料，然后確立課題進行研究。 （1）照相機、攝像機的鏡頭大多是淡紫色的，為什么？ （2）全息照相是怎么回事？ 3．折射時的色散 教師出示若干個棱鏡（大約十幾個）給學生傳著看，讓學生知道什么是棱鏡。 （講解棱鏡對光線的作用） a．在黑板上畫出棱鏡的截面如圖，讓一個學生到黑板上畫出光線從空氣入射到AC面時的折射光和從棱鏡進入空氣時在AB面上的折射情況。 b．用氦氖激光器發(fā)出的紅光做光源，實驗演示驗證一下同學畫的對不對。 c．歸納結(jié)論——光在棱鏡的兩個側(cè)面發(fā)生折射時，每次折射都使光線向棱鏡的底面偏折。 d．讓學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，若折射率比原來大，再讓一位學生畫出此時光線的兩次偏折情況。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驗。如果讓一束白光通過棱鏡你能想象出將是什么樣的嗎？ 生1：還是白色。（其他學生猶豫） 師：猜的不是完全沒有道理。因為剛才紅光折射后出來時還是紅光嘛。但還是讓我們用實驗來驗證一下，這樣心里才踏實對不對？ （1）實驗演示白光通過三棱鏡后的色散現(xiàn)象。 （2）再讓學生用發(fā)給他們的棱鏡對著太陽光轉(zhuǎn)動?？稍诮淌覊Ρ谏峡吹锦r艷的彩色光帶。 師：通過棱鏡后，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：實驗說明了什么道理？ 生：同種介質(zhì)對波長不同的光，折射率不同。波長越小，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，不同波長的光波的傳播速度不同，波長越短，波速越慢。 （三）課堂總結(jié)、點評 今天我們學習了光的顏色和光的色散。觀察了薄膜干涉中的色散和光通過棱鏡折射時的色散。同種介質(zhì)對波長不同的光，折射率不同。波長越小，折射率越大。在同一種介質(zhì)中，不同波長的光波的傳播速度不同，波長越短，波速越慢。這些都大大豐富了我們對光的認識。 （四）課余作業(yè) 完成P64“問題與練習”的題目。 附：課后訓練 1．以下屬于薄膜干涉現(xiàn)象的是 （ ） A．雨后美麗的彩虹 B．陽光下肥皂膜上的彩色條紋 C．陽光下水面上油膜的彩色條紋 D．陽光通過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，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個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三棱鏡的光路圖，其中正確的是 （ ） 答案：D 6．在白光通過玻璃棱鏡發(fā)生色散的現(xiàn)象中，下列說法正確的是 （ ） A．紅光的偏折角最大 B．白光為復色光，不同色光在玻璃中傳播速度相同 C．紫光的偏折角最大，因為紫光在玻璃中的折射率最大 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，當它們從玻璃磚的下面射出時 （ ） A．兩條出射光線仍平行，距離可能大于d B．兩條出射光線仍平行，距離可能小于d C．兩條出射光線仍平行，距離可能為零 D．兩條出射光線將不再平行 答案：ABC 8．如圖所示，兩束單色光a、b自空氣射向玻璃，經(jīng)折射后形成復合光束c，則下列說法中正確的是 （ ） 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a光的折射率比玻璃對b光的折射率大 D．a(chǎn)光的波長比b光的長 答案：D 9．用白光做楊氏雙縫干涉實驗，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)過雙縫干涉后在中央都是亮條紋，這些條紋又重合在一起，復合成白光，故A對D錯。由于各種色光的波長不同，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C對。 答案：AC