高中“物理光学”重要知识点的教学研究

高中“物理光学”重要知识点的教学研究

曹延昭， 孙建红

【作者机构】山东省胶州市第四中学

【来      源】《高中数理化》 2016年第4期P37页

【分 类 号】G420

【分类导航】文化、科学、教育、体育->教育->教学理论->教学研究和改革

【关 键 字】双缝干涉 光强度 单缝 部分偏振 教学研究 光的衍射 衍射现象 衍射条纹 实验方法 光强分布

【摘      要】1高中物理光学重点知识1.1光的干涉光的干涉是指不低于2个的光波在满足一定条件的基础上,其相交的部分各点的光强度和各光波单独作用产生的光强度之和存在较大的差异,部分区域的光强度较小,甚至几乎为0,但另一部分区域的光强度则显著大于各光波单独作用产生的光强度之和.

1.1　光的干涉

光的干涉是指不低于2个的光波在满足一定条件的基础上,其相交的部分各点的光强度和各光波单独作用产生的光强度之和存在较大的差异,部分区域的光强度较小,甚至几乎为0,但另一部分区域的光强度则显著大于各光波单独作用产生的光强度之和．高中物理教学通常应用双缝干涉实验研究光的干涉,实验方法为:将少量的墨汁均匀地涂在小块玻璃片上,墨汁干后,沿直尺使用刀片在其上划2条相邻的细缝,间距小于0.1 mm．使用激光束照射狭缝,并调节双缝与屏之间的距离,对干涉条纹进行观察．该实验操作并不复杂,器材简单,有助于学生动手实验能力的培养．但是尽管该实验较简便,取得的实验效果却并不理想,对此,可以将光源换成激光,取消聚光透镜,并在观察筒后增加摄像头,以加强实验效果．在光的干涉实际教学中,教师可以向学生讲解日常生活中应用光的干涉的例子,如激光散斑测速,该技术利用二次曝光照相获取的“散斑对”即可作为双缝干涉实验中的双缝,二次曝光时间间隔t与待测物体速度v的乘积与双缝间距相同,即d=v·t．实验可测得相邻2条亮条纹的间距x、二次曝光时间间隔t、双缝到屏之间的距离l,激光波长λ,根据x=lλ/d,物体获得的速度为v=d/Δt=lλ/ΔxΔt．教师可在相关的实际应用的讲解中,加深学生对光的干涉的理解,增强对光的干涉的学习兴趣,进而提高学习效率．

1.2　光的衍射

光的衍射是指光在传播过程中,能够绕过障碍物而偏离直线进行传播,并在光场中形成一定的光强分布的现象．障碍物线度和波长大小的对比决定是否出现衍射现象．高中物理教学中,同时使用平面镜来观察单缝衍射现象,实验方法为:在平面镜上刻上单缝,让学生拿着该平面镜,将镀银的反射面与面孔紧贴,移动单缝直至双眼,并通过单缝对光源进行观察,如果线光源与单缝平行,学生可看到彩色的衍射条纹．该实验方法较简单,易于操作,有利于提高学生学习的兴趣．光的衍射可用于测量微小位移,单缝宽度是a=2fλ/Δx,中央明纹的宽度是x=2fλ/a,如果单缝宽度为a′,中央明纹宽度为x′,则a′=2fλ/Δx′,因此,单缝宽度的变化量为．光的衍射广泛应用于望远镜、显微镜等光学仪器的分辨本领的测定中.光学仪器的分辨本领与透镜直径或透光孔径呈正比例关系,与波长λ呈反比例关系,实际中主要通过应用短波长或增大透光孔径来提高光学仪器的分辨本领．

1.3　光的偏振和光电效应

横波光波的振动方向与其传播方向并不呈轴对称关系,纵波光波的振动方向与其传播方向呈轴对称关系,可见,光的偏振性能够区分纵波和横波．光根据偏振状态可分为自然光、部分偏振光、线偏振光等．普通光源的光在光传播的所有可能方向上,光矢量的振幅呈轴对称关系分布或振幅相等．观察自然光的实验并不复杂,学生可以直接透过一块偏振片来观察日光,可以不断旋转偏振片,以观察日光的变化情况．光的偏振应用在日常生活中随处可见,如夜间,2辆汽车相对前进时,如果将偏振片放在司机前的玻璃和车灯玻璃上,偏振方向一致且与水平面成45°角,司机就看不见对方汽车的车灯．

光电效应分为外光电效应和内光电效应.外光电效应指光照下物体表面电子逸出表面而向外发生的现象.内光电效应指光照下,入射光的能量不低于Eg时,电子会吸收光子能量而发生跃迁,形成载流子的现象．光电效应的实际应用价值较高,如光电管、太阳电池、光电探测器等．物理教师讲解光电效应相关知识时,应对光电效应中的重点、难点问题进行讲解,如1个电子一次是否可吸收多个光子的能量,光子是否能够只失去部分能量等.讲解这些类似的问题能够有效加深学生对该部分内容的理解．

教师在教学过程中,可创建与物理光学相关的自然情境．同时，教师还应该运用相关的物理实验来展现相关物理知识,以提高学生的动手能力、思维能力,促使学生深入理解相关知识．教师在物理光学的教学中,让学生通过自主探究实验活动来获得物理相关知识,以提高学生的思维能力．除此之外,教师在教学过程中,应积极地引入物理光学的实际应用,通过日常生活中的实际例子来进一步引起学生学习的兴趣．