(一般情况下,学生能顺利回答两点是振动加强的点,点是振动减弱的点,对于点可能会出现争议。教师可做如下引导)
设问:点位于什么位置呢?
学生答:略
(教师进一步引导学生分析)既然S1S2到点的路程差为零,根据波动理论,两波源在点处激起的振动总是一致的,虽然该时刻是中间状态的叠加,但两列波在点处的叠加,激起点的振动的振幅(教师强调是振幅最大,而非位移最大,即使是振动加强的点,也有位移为零的时候)仍为最大,故点还是振动加强的地方。
(屏幕展示"水波干涉"的视频,通过已有知识的迁移让学生走进光的双缝干涉)
让学生观察并描述稳定水波干涉现象的特征:即出现振动总是加强和振动总是减弱的区域,且加强区和减弱区互相间隔的现象;指出干涉现象是两列波在空间相遇叠加的结果;强调要得到稳定干涉图样需要两波源的振动情况完全相同.
一、波的特征现象之一 --干涉
现象--振动加强与减弱的区域确定
条件--两列波的频率相同(必要条件)
设问1:预期的光(例如红光)的干涉图样是怎样的?
要求回答:
单色光的干涉现象是明暗相间的条纹.(从机械波迁移至光波)
设问2:日常生活中为什么不易看到光的干涉现象?
学生交流后教师总结:要产生光的干涉现象必须要有两个振动情况完全相同的光源,包括频率相同、振动方向相同、相位差恒定。而普通光源发出的光,是大量原子跃迁时发出的,由不连续的波列组成,各波列的相位是无规则变化的,这是由原子发光的特点决定的。因此,两个独立的光源发出的光,即使是频率相同的单色光也不能保持恒定的相位差。
设问3:如何通过实验控制而获得光的干涉现象?
学生交流后教师归纳:实验控制的关键在获取振动情况完全相同的光源,让两个完全相同的"相干光源"发出的光在同一空间叠加,用屏在叠加区域接收,应可得到预期的现象。1801年英国的托马斯·杨想出了一个巧妙的办法,把一个点光源发出的一束光分成两束,从而找到了"两个振动情况总是相同的波源",如愿以偿的观察到了光的干涉现象。因为他设计的巧妙,双缝干涉实验被评为十大美丽物理实验之一(排第五名,多媒体投影如右图)。
二、双缝干涉实验
1.演示实验、观察现象
(屏幕显示托马斯·杨双缝干涉实验原理示意图,如图1所示,介绍杨氏实验)
教师强调以下两点:单缝的作用是获取单一频率的光源;双缝屏上的两条狭缝离的很近,到前一条狭缝的距离相等,所以两条狭缝处光的振动情况完全相同.说明杨氏最初的实验所用的不是狭缝,而是小孔,后来,他发现改用狭缝后干涉图样更加明亮,于是后人把他的实验叫做双缝干涉实验。杨氏实验成功获得亮暗相间的干涉图样,证明光的确是一种波。