《2022年高中物理 光的顏色色散教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教選修3-4》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022年高中物理 光的顏色色散教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教選修3-4（4頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022年高中物理 光的顏色色散教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教選修3-4 一、教材分析 1、地位 首先，這節(jié)內(nèi)容是在學(xué)了“光的折射”和“光的干涉”的普遍規(guī)律后的一個(gè)綜合應(yīng)用，在整章光學(xué)內(nèi)容中也是至關(guān)重要。新教材把薄膜干涉中的色散和折射時(shí)的色散放在同一節(jié)內(nèi)容中，是因?yàn)閮烧哂泄餐摹吧ⅰ爆F(xiàn)象，但根本的原理是不同的，所以教學(xué)中要重視現(xiàn)象的本質(zhì)探究，把實(shí)質(zhì)講清楚。 同時(shí)生活中的色散現(xiàn)象比比皆是，可以訓(xùn)練學(xué)生利用已學(xué)的知識(shí)和科學(xué)研究方法去探索新的物理規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。故這節(jié)課能充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性，強(qiáng)化物理知識(shí)的形成過程和應(yīng)用過程，使學(xué)生體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)和運(yùn)用科學(xué)研究的過程和方法，促進(jìn)學(xué)生思維，

2、讓學(xué)生正確掌握探究式學(xué)習(xí)的方法。 2、重難點(diǎn)分析 本節(jié)主要闡述色散的概念和發(fā)生色散的兩種情況，即薄膜干涉的色散和棱鏡折射時(shí)的色散。關(guān)于光的顏色、頻率和波長，應(yīng)當(dāng)明確，不同顏色的光具有不同的頻率，光的頻率決定于光源，與介質(zhì)無關(guān)。光在不同介質(zhì)中傳播的速度不同，波長改變，但其頻率（顏色）不變。 本節(jié)重點(diǎn)是棱鏡折射時(shí)的色散，該現(xiàn)象主要涉及到同一介質(zhì)對不同色光速度、折射率、偏折角的影響及其關(guān)系。 本節(jié)難點(diǎn)是薄膜干涉的色散，關(guān)鍵是尋找和判斷發(fā)生干涉的兩列光從何而來。 二、教學(xué)目標(biāo) 1．知識(shí)與技能 （1）知道光的顏色由頻率決定，知道白光是由多種色光組成； （2）了解雙縫干涉、薄膜干涉及折射時(shí)

3、的色散現(xiàn)象及原因； （3）了解薄膜干涉的原理及應(yīng)用； （4）知道不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度、折射率都不同。 2．過程與方法 經(jīng)歷薄膜干涉、色散現(xiàn)象及原因的探究過程，獲得科學(xué)探究的體驗(yàn)。 3．情感、態(tài)度和價(jià)值觀 （1）通過實(shí)際問題的解決發(fā)展學(xué)生對科學(xué)的好奇與探究欲望； （2）體驗(yàn)探究自然規(guī)律的艱辛與喜悅。 三、設(shè)計(jì)思想： 本堂課圍繞闡述色散的概念和發(fā)生色散的兩種情況展開。在教學(xué)中利用探究式教學(xué)方式，讓學(xué)生在“活動(dòng)”中認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象，探究物理規(guī)律，掌握物理知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Αw納綜合能力、推理能力、運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行再探索的能力。實(shí)現(xiàn)知識(shí)和能力、過程和方法、情感態(tài)

4、度和價(jià)值觀的全面教育。 為了突破薄膜干涉這一難點(diǎn)，設(shè)計(jì)隨堂實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手做肥皂膜的干涉實(shí)驗(yàn)，觀察燈焰像上的明暗條紋和白光的彩色條紋，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)好奇心。并通過啟發(fā)式的提問，復(fù)習(xí)鞏固干涉的條件和產(chǎn)生明暗條紋。讓學(xué)生明白薄膜干涉的原理和薄膜干涉中白光發(fā)生干涉的原因。在講解折射時(shí)的色散時(shí)，老師做演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生自己畫光路圖來分析說明色散的原理。最后總結(jié)出不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度、折射率都不同。 通過對比分析，重在區(qū)別并弄清薄膜干涉的色散和棱鏡折射時(shí)的色散的基本原理。 四、教學(xué)過程： 一、光的顏色和色散 在第三節(jié)《用雙縫干涉測量光

5、的波長》實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生先觀察白光的雙縫干涉現(xiàn)象。本節(jié)新課時(shí)可提出問題：前一節(jié)課我們觀察到用白光的雙縫干涉條紋是彩色的。 問：原因是？ 答：不同顏色的光，波長不同，條紋間距也就不同，白光被分解了。 從這個(gè)實(shí)驗(yàn)也可見：不同顏色的光，波長不同。白光是由多種色光組成的。 問：那光的顏色是由什么（頻率、波長、介質(zhì)）決定的？ 演示：用激光筆將激光從空氣射入水中、玻璃中，波長會(huì)發(fā)生變化，但顏色并不變，可見光的顏色不是由波長決定，應(yīng)該由頻率決定。光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)不變的是頻率，故光的顏色不會(huì)隨介質(zhì)的改變而改變。 含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫做光的色散。 介紹：人的視網(wǎng)膜上有兩種感

6、光細(xì)胞：一種叫視桿細(xì)胞，對光非常敏感，但不能區(qū)分光的頻率；另一種叫視錐細(xì)胞，對光不大敏感，但能區(qū)分光的頻率，人眼靠它分辨顏色。 各種色光按其波長的有序排列，就是光譜。下面是可見光部分的光譜。 二、薄膜干涉中的色散 在哪些光現(xiàn)象中也能發(fā)生色散呢？ 演示：吹泡泡?？吹綗o色的肥皂水，吹出的泡泡是彩色的。 問：這些色散現(xiàn)象怎樣形成？（設(shè)置懸念，留后回答） 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：在酒精燈的燈芯上撒些鹽或在酒精中溶解一些鹽，燈焰就能發(fā)出明亮的黃光。把鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜，把液膜當(dāng)作一個(gè)平面鏡，來觀察燈焰的像。 （3分鐘實(shí)驗(yàn)結(jié)束） 問：這個(gè)像與直接看

7、到的燈焰有什么不同？ 答：像上有亮暗相間的條紋，條紋水平狀呈豎直排列。說明成像的同時(shí)又發(fā)生了干涉現(xiàn)象，這是薄膜干涉現(xiàn)象。 復(fù)習(xí)提問：干涉的條件是？生：兩列光波頻率相同，振動(dòng)情況一致。 問：像上的明暗條紋是哪兩列相干光干涉產(chǎn)生的呢？ （這個(gè)問題，學(xué)生一時(shí)回答不上） 啟發(fā)：成像是什么現(xiàn)象造成？生：光的反射。 師：相干光肯定與液膜反射的光脫不了干系。 生（恍然大悟）：表面上的反射光干涉。 師：光源不同的部分發(fā)出的光經(jīng)表面反射是相干光嗎？ 生：應(yīng)該不是。（有點(diǎn)疑惑） 啟發(fā)： 豎直放置的肥皂薄膜，由于受到重力的作用，形成了上薄下厚的楔形（畫出圖）。我們雖然不能明顯觀察到膜上薄下厚，但

8、是這樣微小的厚度差別與光的波長相比還是相當(dāng)大的。 生：根據(jù)雙縫“一分為二”的思想，從膜的前表面和后表面分別反射出來的兩列光波，頻率相同，振動(dòng)情況也必定相同，所以能夠發(fā)生干涉。 復(fù)習(xí)提問：干涉產(chǎn)生明暗條紋的條件？ 生：ΔS=kλ，出現(xiàn)亮紋；ΔS=（2k+1）λ/2，出現(xiàn)暗紋。 進(jìn)一步分析產(chǎn)生干涉的原理： 豎直放置的肥皂薄膜，豎直方向不同位置，膜的厚度不同，前、后表面分別反射出來的兩列光波路程差不同。在薄膜的某些位置，兩列波反射回來時(shí)恰是同相，即波峰和波峰、波谷和波谷疊加，使光波的振動(dòng)加強(qiáng)，形成黃色的亮條紋；在另外一些位置，兩列波的波峰和波谷疊加，使光波的振動(dòng)互相削弱，形成暗條紋。 問

9、：用單色紅光或藍(lán)光分別做實(shí)驗(yàn)，條紋間距有什么區(qū)別？ 分析：條紋的間距不一樣，即出現(xiàn)亮條紋的位置不同。 問：用白光照射下，肥皂液膜上會(huì)出現(xiàn)彩色條紋嗎？為什么？ 學(xué)生活動(dòng)：觀察日光燈下肥皂液膜干涉的彩色條紋。 分析：若用白光照射肥皂液膜，由于各色光在不同的位置得到加強(qiáng)出現(xiàn)亮條紋，這樣液膜上就會(huì)出現(xiàn)彩色的條紋。肥皂泡、水面上的油膜常?？吹降牟噬y，也是薄膜干涉中發(fā)生色散的結(jié)果。 薄膜干涉的應(yīng)用——增透膜： 增透膜：現(xiàn)代光學(xué)裝置，如攝像機(jī)和電影放映機(jī)的鏡頭、潛水艇的望遠(yuǎn)鏡、照相機(jī)等，都是有許多的光學(xué)元件——透鏡、棱鏡等組成，進(jìn)入這些裝置的光，在每個(gè)元件的表面上都要受到反射，結(jié)果只有入射

10、光的10%--20%通過裝置，所成的像既暗又不清楚。（展示照相機(jī)圖片） 問：怎樣消除表面的反射造成的后果呢？即怎樣才能減小鏡片反射光的能量呢？ 答：可以在透鏡如棱鏡的表面涂上一層薄膜（一般用氟化鎂）。 問：薄膜的厚度應(yīng)為多少？ 答：薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的時(shí)，在薄膜的兩個(gè)面上反射的光，路程差恰好等于半個(gè)波長，因而相互抵消，這就大大減少了光的反射損失，增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度，這種薄膜叫增透膜。 問：入射光一般都是白光，是由各種不同波長的單色光復(fù)合而成的，增透膜能使所用波長的光都相互抵消嗎？ 答：不能。因此在確定薄膜厚度時(shí)，應(yīng)該取中間部分的綠色光，即人的視覺最敏感的光，在垂直入射時(shí)

11、完全抵消。這時(shí)，可見光邊緣的紅光和紫光并沒有顯著削弱，所以有增透膜的光學(xué)鏡頭呈淡紫色。 薄膜干涉在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用——用干涉法檢查平面的平整程度 （這部分內(nèi)容可根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況把握講解的難易程度，也可放在第二課時(shí)進(jìn)行講解。） 在磨制各種鏡面或其他精密部件時(shí)，對加工表面的形狀可以用干涉法檢查。如果被檢查的表面是一個(gè)平面，可以在它的上面放一個(gè)透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板，并在一端墊一個(gè)透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板，使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面和被檢查的平面間形成一個(gè)楔形的空氣薄層，用單色光從上面照射，入射光從空氣層的上、下表面反射出兩列光波，于是從反射光中就會(huì)看到干涉條紋，如果被測表面是平的，那么空氣層的厚度相同的各點(diǎn)

12、就位于一條直線上，因此產(chǎn)生的干涉條紋就是平行的；如果被測的表面某些地方不平，那里空氣層的厚度相同的各點(diǎn)不再位于同一直線上，因此產(chǎn)生的干涉條紋就要發(fā)生彎曲，從干涉條紋彎曲的方向和程度還可以了解被測表面的不平情況。這種測量的精度可達(dá)１０－６厘米。如圖所示： 對干涉彎曲條紋進(jìn)行分析： 問題：如圖所示彎曲的干涉條紋說明被檢查的平面在此處是凹下還是凸出？ 三、折射時(shí)的色散 問：（展示圖片）雨后的天空有時(shí)會(huì)出現(xiàn)彩虹，這個(gè)色散現(xiàn)象又是怎么產(chǎn)生的呢？ 介紹：光學(xué)研究中常常用到橫截面為三角形的三棱鏡，簡稱棱鏡。 我們先研究一下光通過棱鏡后光路有什么變化？ 用激光

13、演示儀分別演示棱鏡的底面在下方和底面在上方的兩種情況，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，歸納得出結(jié)論：折射后光線向橫截面的底邊偏折。 學(xué)生活動(dòng)：請一個(gè)同學(xué)到黑板上作出折射時(shí)的光路圖。 問：如果通過的是白光，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？ 演示實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：折射后出現(xiàn)彩色光斑，紅光分布在最上邊，紫光分布在最下邊。 學(xué)生活動(dòng)：再請一個(gè)同學(xué)在同一個(gè)圖上作出紫光折射時(shí)的光路圖。 根據(jù)光路圖可知：紅光（偏向角）偏折程度最小，紫光偏向角（偏折程度）最大。 分析在折射時(shí)發(fā)生色散的原因：透明物質(zhì)對于不同波長的光的折射率不同，波長越短，折射率越大，偏折程度越大。波長越長，折射率越小，偏折程度越小，白光被分解。 由于折射率和波速的關(guān)系是：n＝c/v，所以能夠得出結(jié)論：在同一物質(zhì)中，不同波長的光波的傳播速度也不同。波長越短，折射率越大，波速越慢。