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(xué)目標(biāo)】 （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。 （二）過(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。 （三）情感、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】 （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(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)。 （二）進(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？ （學(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： ［投影圖20—12及以下問(wèn)題］ ①肥皂膜有幾個(gè)面可以反射燈焰的光？ ②這些面反射回來(lái)的光有沒(méi)有路程差，如有，它們有什么特點(diǎn)？ 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?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。 （學(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。 （演示牛頓環(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？ （學(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。 ［學(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。 （講解棱鏡對(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)?？稍诮淌覊Ρ谏峡吹锦r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。 （三）課堂總結(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)。 （四）課余作業(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? 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