參與評論

評論

登錄后參與評論

全部評論(1條)

• 

  eckqwmie 2006-03-07 00:00:00

  薄膜干涉：一列光波照射到透明薄膜上，從膜的前、后表面分別反射形成兩列相干光波，疊加后產(chǎn)生干涉．其中，對楔形薄膜來說，凡是薄膜厚度相等的一些相鄰位置，光的干涉效果相同而形成一條同種情況(譬如光振動加強)的干涉條紋(亮紋)．隨著薄膜厚度的逐漸變化，干涉效果出現(xiàn)周期性變化，一般在薄膜上形成明暗交替相間的干涉條紋圖樣．稱為等厚薄膜干涉． 一、增透膜與高反膜 薄膜干涉使用擴展光源，雖然相干性不好，但因能在明亮環(huán)境觀察，所以實用價值高。利用上述原理可以測定薄膜的厚度e或光波波長l 。在光學(xué)器件上鍍上一層厚度為d的薄膜，使強度相等的兩束反射光（或透射光）的光程差d滿足干涉加強（d=kl）或減弱（d=(k+1/2) l）條件，可以提高光學(xué)器件的透射率或反射率。增加透射率（即透射光的光程差d=kl）的薄膜叫增透膜，增加反射率（即反射光的光程差d=kl）的薄膜叫高反膜。增透膜和高反膜常用在光學(xué)儀器的鏡頭上。由于相鄰兩束光的強度不等，實際常采用多層膜，使高反膜的反射率達99%以上。 二、邁克耳孫干涉儀 下圖中的邁克耳孫干涉儀是一種很重要的光學(xué)儀器。其光路如右下圖所示。從光源S發(fā)出的光經(jīng)過半透明的玻璃板G1分成兩束光，分別經(jīng)過M1 (及G1)、M2的反射，進入望遠鏡E發(fā)生干涉。顯然，這種干涉可看成是M1的像M1¢和M2之間的薄膜干涉。 邁克耳孫干涉儀 當(dāng)M1，M2嚴(yán)格垂直時，M1¢和M2嚴(yán)格平行，可觀察到等傾干涉。當(dāng)M1，M2不嚴(yán)格垂直時，M1¢、M2不嚴(yán)格平行，相當(dāng)于在M1¢和M2之間形成厚度不均勻的劈形空氣膜，因此可觀察到劈尖干涉。當(dāng)用一凸透鏡來代替M2的平板玻璃時，還可觀察到牛頓環(huán)。 在觀察等傾干涉時，若移動反射鏡M2，就能看到干涉條紋不斷地從圓環(huán)ZX生長出來或湮沒。當(dāng)M2平移距離λ/2時，光線1、2之間的光程差就增加或減小λ，在觀察鏡中看到一個條紋移過視場。數(shù)出視場中明條紋移動的數(shù)目N，就可計算出M2 所移動的距離:d=Nλ/2. 當(dāng)光程差為波長的十分之一時，就能觀察到干涉條紋的移動，因此可以利用邁克耳孫干涉儀測量微小的長度； 在光譜學(xué)中，可以精確地測定光譜線的波長及其精細結(jié)構(gòu)；在天文學(xué)中，可測定遠距離星體的直徑以及檢查透鏡和棱鏡的光學(xué)質(zhì)量等等。 課程: 薄膜干涉這節(jié)課，課本上內(nèi)容較少，若只想達到教材所述的知識目標(biāo)，差不多可以應(yīng)付以往的考試。但很多學(xué)生知其然不知其所以然，稍微遇到靈活變通的新問題就會束手無策，可以說已無法適應(yīng)現(xiàn)在的高考改革，更談不上利用所學(xué)知識創(chuàng)新。如果在教學(xué)中能利用探究式教學(xué)方式，使學(xué)生知其然并知其所以然，親歷知識獲得的過程，則學(xué)生不僅學(xué)得明白靈活，而且訓(xùn)練了自己的觀察能力、實驗?zāi)芰?、歸納綜合能力、推理能力、化繁為簡的創(chuàng)造性思維能力和運用所學(xué)知識進行創(chuàng)造發(fā)明的能力。 首先，這節(jié)內(nèi)容在教材中的地位，是在學(xué)了“光的干涉”的普遍規(guī)律和“雙縫干涉”這一特例之后，正好可以訓(xùn)練學(xué)生利用已學(xué)的知識和科學(xué)研究方法去探索這一新的物理規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力；同時生活中的薄膜干涉現(xiàn)象比比皆是，正好可培養(yǎng)學(xué)生的實驗觀察思維能力和歸納綜合能力。故這節(jié)課能充分發(fā)揮學(xué)生的能動性，強化物理知識的形成過程和應(yīng)用過程，使學(xué)生體驗、認識和運用科學(xué)研究的過程和方法，使這一知識點的學(xué)習(xí)變成自主地研究性學(xué)習(xí)；同時這節(jié)內(nèi)容也能有效地對學(xué)生進行科學(xué)方法的熏陶，使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會研究，Z終達到全面提高素質(zhì)、發(fā)展個性、形成特長的目的。 我們在教學(xué)中，將設(shè)計教師如何教轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計學(xué)生如何學(xué)，從學(xué)生背景、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生知識的Z近發(fā)展區(qū)出發(fā)，制定以人為本、以學(xué)生能力發(fā)展為本的教學(xué)目的，在教學(xué)過程中提供信息、手段、時間和空間，讓每個學(xué)生親歷學(xué)習(xí)的全過程，使他們能主動積極地動手、動口、動眼、動耳、動腦，通過實際操作和交互的學(xué)習(xí)實踐活動，創(chuàng)造性地進行學(xué)習(xí)。這種將面向結(jié)論的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蜻^程的學(xué)習(xí)，真正培養(yǎng)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的精神，提高了學(xué)生主動探索的能力，使學(xué)生體驗到了成功的快樂，從而激發(fā)他們進一步探索的興趣。 一、創(chuàng)設(shè)情景激疑，引導(dǎo)捕捉分析信息，培養(yǎng)學(xué)生的實驗觀察能力和發(fā)現(xiàn)問題的能力。 愛因斯坦說：“發(fā)現(xiàn)一個問題比解決一個問題更重要?！贝_實，不能發(fā)現(xiàn)問題就談不上創(chuàng)新。而發(fā)現(xiàn)問題的能力是與觀察思維能力、直覺思維能力和已有的基本知識技能等分不開的。 上課伊始，為了培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實驗?zāi)芰?，我先?chuàng)設(shè)情景，用平常攝像收集的這些絢麗多彩的現(xiàn)象和課堂演示實驗把學(xué)生帶入情景，引起學(xué)生的思考和探索的興趣。然后通過引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、觀看演示和學(xué)生自己做實驗，引導(dǎo)學(xué)生捕捉信息、分析信息。 生活中的薄膜干涉多是白光照射下出現(xiàn)的彩色圖樣，有的規(guī)則有的不規(guī)則。我引導(dǎo)學(xué)生仔細觀察思考，發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象有一個共同點：光照在一層薄膜表面反射時發(fā)生的現(xiàn)象。 一、 引導(dǎo)學(xué)生化繁為簡，養(yǎng)成建立模型的習(xí)慣。 生活中的物理現(xiàn)象紛繁復(fù)雜，而大凡復(fù)雜的現(xiàn)象都可以化為幾個簡單模型的組合。我把這節(jié)新課教學(xué)的主要過程安排為：理解薄膜干涉的相干光源的來源，引導(dǎo)學(xué)生掌握Z基本的單色光薄膜干涉的規(guī)律，學(xué)習(xí)建立模型的科學(xué)研究方法，然后鼓勵學(xué)生利用已學(xué)的基本的概念、規(guī)律、模型和科學(xué)方法去自己解決較復(fù)雜的問題。 學(xué)生開始思考這些現(xiàn)象所蘊含的內(nèi)在的本質(zhì)規(guī)律時，若不知從何入手，我就不失時機地引導(dǎo)學(xué)生回顧雙縫干涉的研究過程，用科學(xué)的研究方法，化繁為簡，先從Z簡單的實驗（單色光照射、薄膜厚度均勻變化的干涉）開始研究，學(xué)生立即就能從觀察到的簡單現(xiàn)象（黃黑相間的水平條紋）著手，開始尋找決定這一現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律。弄清了單色光干涉的明暗條紋分布規(guī)律，白光干涉現(xiàn)象就可迎刃而解（七種單色光干涉模型的組合）；弄清了厚度均勻變化的干涉，對一般的干涉也可觸類旁通（同一條紋對應(yīng)的是厚度相同的點）。 這種臺階式的研究方法，使學(xué)生在自主探究規(guī)律時，能跳一跳，夠得著，不會損傷其積極性。并且在實踐中逐步掌握化繁為簡、各個擊破的科學(xué)研究方法。這種把一個復(fù)雜的新情景化解為幾個簡單模型的組合，利用已知模型去解決新問題的能力，正是現(xiàn)在高中ZD要求的能力。 三、引導(dǎo)觀察，鼓勵假設(shè)；用實驗、圖表等直觀手段，培養(yǎng)直覺、靈感思維 這節(jié)課課本內(nèi)容之所以少，主要是因為薄膜干涉的定量研究不便深入，故大綱對此節(jié)內(nèi)容要求只是A級，但光學(xué)在日常生活中的應(yīng)用之廣可謂眾所周知，而這些應(yīng)用所涉及的原理也可以通過實驗觀察總結(jié)出來，這樣不僅使學(xué)生對后面的應(yīng)用知其所以然，而且可在教學(xué)中培養(yǎng)對創(chuàng)造發(fā)明非常重要的直覺、靈感思維能力。 在研究 “黃黑相間的水平條紋”的形成原因時，我反復(fù)實驗，讓學(xué)生觀察到火焰像的背景上，從無條紋到有條紋，條紋由細到粗的過程。引導(dǎo)學(xué)生觀察豎立的肥皂液薄膜，發(fā)現(xiàn)下面有很多水，且越來越多，學(xué)生自然得出了膜在重力作用下形成上薄下厚的楔形。我鼓勵學(xué)生畫出膜的剖面圖，學(xué)生清楚地認識到：同一水平線上厚度相等，從上往下厚度均勻增加。將干涉圖樣與膜的厚度變化圖對比，此時我鼓勵學(xué)生大膽猜測條紋分布規(guī)律的特點，同學(xué)們都爭相回答“同一條紋對應(yīng)的厚度相等”。 研究兩列相干光源的來源時，只要學(xué)生畫出光射到膜表面時的光路示意圖：一條入射光線在前表面分成兩束，折射光線傳到后表面，又有反射光線經(jīng)前表面折射射出。學(xué)生就理解了兩束反射光是由同一束入射光分成的兩束。 利用實驗、繪圖等直觀、形象的手段，再現(xiàn)物理情景，可引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象探索規(guī)律，而不是單純的抽象思維或空想。當(dāng)學(xué)SF現(xiàn)這樣可讓他們更輕松地解決問題時，就會逐漸養(yǎng)成利用形象直觀手段的習(xí)慣。 四、巧妙設(shè)問，激勵思維；分解問題，培養(yǎng)學(xué)生探索本質(zhì)規(guī)律的能力 思維是從問題開始的，教師的提問可以直接激勵學(xué)生進行積極的思維活動。但是，教師所提的問題的性質(zhì)和要求不同，對學(xué)生思維的激勵作用也不同。這就需要教師能科學(xué)地設(shè)計提問，引發(fā)學(xué)生的思維，在教學(xué)中必須讓學(xué)生不僅明白“是什么”、“怎么樣”，而且養(yǎng)成追根究底的習(xí)慣，弄清“為什么” 。適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生分解問題，學(xué)會科學(xué)的思維方法，只有學(xué)生親自思考推導(dǎo)出的知識，才是記憶Z深刻、理解Z透徹的。 學(xué)生對“火焰像的背景上有黃黑相間的條紋”感到新奇、納悶時，我鼓勵學(xué)SF表意見，說明這屬于什么現(xiàn)象，是怎樣形成的，甚至說出自己的思維卡殼的地方。如果學(xué)生覺得無從下手，我就依次提出以下問題引導(dǎo)學(xué)生思維：⑴此火焰的像是怎樣形成的？（是什么光射入人眼才讓我們看到這個像？）。⑵為何像的有些部分是黑的？（這部分反射光為何消失了，難道膜的前表面沒有反射蠟燭的光嗎？），從明暗相間的條紋，你覺得是發(fā)生了什么現(xiàn)象？。⑶從楊氏雙縫干涉實驗中知道，可如何利用自然光獲得兩束能發(fā)生干涉的光？⑷找出讓我們看到明暗條紋的兩列相干反射光波的來源？ 一個個提問直指問題的實質(zhì)，學(xué)生水到渠成地明白了“薄膜干涉現(xiàn)象”和“相干光源的來源”。 接著研究干涉圖樣為什么是“水平的黃黑相間的條紋”？我引導(dǎo)學(xué)生，把這個問題分解成兩個單一問題：⑴同一水平線上為什么全為亮或全為暗？⑵從上往下為什么是明暗相間？ 將一個大問題分成幾個小問題，分層次推理出結(jié)果，體現(xiàn)了思維的有序性，有利于學(xué)生靠自己的能力獨立地得出結(jié)果，使他們體驗到成功的樂趣，久而久之，他們也會養(yǎng)成有條理地思考問題的習(xí)慣。 五、創(chuàng)設(shè)良好的問題解決式氛圍，聯(lián)系實際，促進學(xué)生的創(chuàng)造性的發(fā)展 問題解決是一種智力活動。智力活動只有在恰當(dāng)?shù)臍夥罩羞M行才能取得好質(zhì)量和GX率。為此，教師始終應(yīng)是學(xué)生的良師益友，讓學(xué)生覺得和藹可親，有膽量發(fā)表自己的見解，有良好的情緒和進取精神嚴(yán)肅活潑地學(xué)習(xí)。教師的作用是點撥學(xué)生，幫助學(xué)生體驗到學(xué)習(xí)和創(chuàng)造的成功和快樂。 弄清了簡單的單色光的干涉規(guī)律，再研究復(fù)雜的白光干涉現(xiàn)象，就可交給學(xué)生自己發(fā)揮能動性解決了，然后教師完全可只充當(dāng)導(dǎo)演，或是與學(xué)生一起探索規(guī)律的同志、戰(zhàn)友，依靠自己的人格和邏輯力量推動他們前進。 教師又若有所思地說：“如果膜的厚度不是均勻變化……？”學(xué)生馬上發(fā)揮自己的想象，把這個問題變得更具體：“如果厚度分布不規(guī)則？如果膜的各處厚度全部相同？……”開始猜想各種情況的干涉圖樣，教師鼓勵：“想一想生活中的薄膜干涉現(xiàn)象！”然后和學(xué)生一起觀察、分析：白光照射下的肥皂泡和水面上的油膜的彩色圖樣，不是水平條紋，而是不規(guī)則的花紋，或者某一片均為某顏色，而另一片均為另一顏色？經(jīng)研究得到啟發(fā)：①由薄膜干涉圖樣，可判斷薄膜中厚度的分布情況；②若厚度相同，某色光在此膜表面反射產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象是：要么全亮，要么全暗。從能量的分布角度弄清全亮和全暗的意義，然后鼓勵學(xué)生：“能否利用這些特點在生產(chǎn)、生活中有所發(fā)明？自然引出薄膜干涉的應(yīng)用：檢查平面是否平整和增透膜。 到此，新課似乎已授完，但只要老師略加鼓勵，已習(xí)慣于在生活中應(yīng)用物理知識的同學(xué)一定會“一發(fā)而不可收拾”地設(shè)計下去：①在陽臺和汽車等玻璃上鍍一層阻止太陽光透射的膜，它主要反射綠光，整片膜的厚度都是均勻的，其厚度應(yīng)為綠光在此膜中波長的1／2。②在夏天的衣服和傘上鍍一層防紫外線透射的膜。③給微機操作人員設(shè)計一種防紫外線和X射線的鍍膜鏡片…… 有的同學(xué)又會聯(lián)想到一些相似的現(xiàn)象，去思考其原因。如： ①某部電影上的搞笑鏡頭：一青年去見其女朋友，在約會的餐廳外對著玻璃排練見面時的表情，沒想到這種玻璃是外面看不見里面、里面看外面清清楚楚，他女朋友正巧坐在餐廳里這塊玻璃前，將它的丑態(tài)盡收眼底……②光碟背面變化多端的彩色……③激光防偽標(biāo)志……④方便面里的玩具魔幻卡…… 這一切又會促使他們進一步思考問題的實質(zhì)，從而更熟練精確地掌握本質(zhì)規(guī)律，同時這么多身邊的物理又會激發(fā)他們的創(chuàng)造欲望。久而久之，就能真正實現(xiàn)讓學(xué)生來表現(xiàn)教師的水平這一較高境界. 相關(guān)教材推薦: 1 課程性質(zhì)：基礎(chǔ)課 教 材： 《大學(xué)物理》 學(xué)時學(xué)分：總學(xué)時： 136 參考資料：http://www.teacherblog.cn/blog/391/archives/2005/846.shtml

  贊(2)

  回復(fù)(0)

  評論

  評論

  登錄后參與評論