1、雙縫干涉教學(xué)設(shè)計方案遼寧省 趙東峰目 錄（注：藍(lán)色文字為超級鏈接，按住Ctrl并單擊可跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置）一、教學(xué)內(nèi)容概述 - 2二、教學(xué)目標(biāo)分析 - 2三、重點(diǎn)和難點(diǎn) - 2四、學(xué)習(xí)者特征分析 - 3五、教學(xué)策略選擇與設(shè)計 - 3六、教學(xué)資源與工具設(shè)計 - 3七、教學(xué)過程 - 5（一）設(shè)疑引入 - 5（二）專題探究 - 5（三）歸納總結(jié) - 8（四）課后思考 - 8八、教學(xué)流程圖 - 9九、教學(xué)評價設(shè)計 -10十、板書設(shè)計 -11十一、注釋和說明 -11十二、教學(xué)后記 -13參考資料 -16附加說明 -16雙縫干涉教學(xué)設(shè)計方案遼寧省 趙東峰一、教學(xué)內(nèi)容概述 返回目錄本課所討論的內(nèi)容選自現(xiàn)行普通高

2、中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理（人民教育出版社）選修3-4第十三章光。以往教材對光學(xué)部分的處理都是將幾何光學(xué)和物理光學(xué)分解為兩章，新課標(biāo)下的教材將兩部分內(nèi)容整合為一，突出了“光的本性”，更加有利于學(xué)生對光現(xiàn)象的深刻認(rèn)識和理解。本章在第一節(jié)得到折射定律后，及時引導(dǎo)學(xué)生作深層思考：通過實(shí)驗(yàn)得到的斯涅耳定律與從惠更斯原理得出的波的折射定律數(shù)學(xué)形式一致，由此是否可以推測光可能是一種波，而“光線”就是光波的波線？（見教材第47頁）使學(xué)生自然地由對光的直觀認(rèn)知發(fā)展到對光的本性思考。這樣的編排順乎人類對光本性認(rèn)識的發(fā)展規(guī)律，也是與高中學(xué)生的認(rèn)知水平相適應(yīng)的。探究課題來源于教材，但探究過程的設(shè)計及細(xì)節(jié)的處理在教材基

3、礎(chǔ)上做了一定的修改。本課圍繞對干涉現(xiàn)象的研究展開，著力于展示典型的光干涉現(xiàn)象，分析光干涉圖樣的規(guī)律。學(xué)生在本課的學(xué)習(xí)中，不但要理解其知識內(nèi)容，更要深刻認(rèn)識探究過程中所體現(xiàn)出來的科學(xué)研究方法與思想。二、教學(xué)目標(biāo)分析返回目錄1知識與技能 認(rèn)識雙縫干涉條紋的特征；知道影響條紋間距的因素。2過程與方法 通過對機(jī)械波與光的比較，經(jīng)歷知識的遷移過程；加深對“控制變量法”的理解與認(rèn)識；體驗(yàn)“提出假說理論分析實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的科學(xué)探究過程。3情感態(tài)度與價值觀欣賞光現(xiàn)象的奇妙與和諧，培養(yǎng)對物理學(xué)的濃厚興趣；培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度；體驗(yàn)探究自然規(guī)律的艱辛與喜悅。三、重點(diǎn)和難點(diǎn)返回目錄1重點(diǎn)分析雙縫干涉條紋的特征；探究影

4、響條紋間距的因素。2難點(diǎn)探究影響條紋間距的因素。四、學(xué)習(xí)者特征分析返回目錄在前一節(jié)課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了通過實(shí)驗(yàn)得到的斯涅耳定律與從惠更斯原理得出的波的折射定律數(shù)學(xué)形式驚人的一致，并開始了關(guān)于光的本性的思考。繼而通過查閱資料、集體討論了解了人類對光的認(rèn)識過程，知道了托馬斯楊所做的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，并對照機(jī)械波的干涉條件詳細(xì)分析了雙縫干涉儀的工作原理，但具體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對學(xué)生而言仍是一個懸念。學(xué)生雖然沒有觀察過光的干涉現(xiàn)象，但已經(jīng)有了豐富的關(guān)于機(jī)械波干涉的經(jīng)驗(yàn)。在對機(jī)械波的干涉現(xiàn)象研究中，教材并沒有直接給出加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的分布規(guī)律，但學(xué)生經(jīng)過課內(nèi)外的探究與討論，已經(jīng)得到了如下結(jié)論：（1）兩列機(jī)械波

5、在均勻介質(zhì)中發(fā)生干涉，如果兩個波源振動情況完全相同，則與兩波源距離差為波長整數(shù)倍的位置是加強(qiáng)區(qū)，與兩波源距離差為半波長奇數(shù)倍的位置是減弱區(qū)。（2）加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)能分別連成一系列雙曲線，兩個波源是這些雙曲線的焦點(diǎn)（因?yàn)榈絻啥c(diǎn)的距離差為定值的點(diǎn)的集合是雙曲線）。學(xué)生已經(jīng)具有一定的自主構(gòu)建新知識框架的能力，可以從已知的物理現(xiàn)象與規(guī)律遷移至新的現(xiàn)象與規(guī)律。另外，學(xué)生也已經(jīng)熟悉了必要的科學(xué)探究方法，如假說、控制變量，等等。五、教學(xué)策略選擇與設(shè)計返回目錄理論分析與實(shí)驗(yàn)探索相結(jié)合，在教學(xué)設(shè)計上更加關(guān)注學(xué)生獲取知識的過程，著重為學(xué)生搭建自主學(xué)習(xí)的平臺，讓學(xué)生通過觀察、推測和分析，認(rèn)識光的干涉現(xiàn)象，經(jīng)歷知識的

6、同化和遷移，體驗(yàn)探究自然規(guī)律的艱辛與喜悅。“假說”是科學(xué)探究的重要要素之一。本課要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)觀察之前，先進(jìn)行猜想、推測，根據(jù)現(xiàn)有知識預(yù)知新的規(guī)律，然后觀察、檢驗(yàn)。這一方面是為了克服觀察的盲目性，同時更是為了讓學(xué)生對“假說”這個重要的科學(xué)探究環(huán)節(jié)加深認(rèn)識。六、教學(xué)資源與工具設(shè)計返回目錄 我們常見的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀器如圖1所示（教材第54頁圖，我所在的學(xué)校使用的就是這樣的儀器）。（圖1）這套儀器調(diào)整起來稍顯復(fù)雜，而且只能通過目鏡對現(xiàn)象進(jìn)行觀察。用來做學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)效果尚可，用來做演示實(shí)驗(yàn)則實(shí)在勉為其難。但如果學(xué)生在本節(jié)課的研討中不能親眼看到光的干涉現(xiàn)象，顯然就缺少了一個至關(guān)重要的認(rèn)知環(huán)節(jié)。為此，我設(shè)

7、計制作了可以對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)字化分析的“雙縫干涉分析儀”。儀器結(jié)構(gòu)如圖2所示（攝像頭通過USB接口與電腦連接，照片中未拍攝電腦）。光屏攝像頭雙縫激光器光具座遮光罩（圖2）雙縫干涉分析儀利用激光器作為光源，從而克服了普通光單色性不好、強(qiáng)度較弱的缺點(diǎn)。攝像頭將光屏上的干涉條紋實(shí)時地傳遞給計算機(jī)進(jìn)而通過投影儀在大屏幕上顯示出來，給學(xué)生以最真實(shí)、最清晰的認(rèn)知感受。這套儀器能夠不受外界光環(huán)境限制，清晰地在投影屏幕上呈現(xiàn)干涉條紋。這套儀器的另一顯著特點(diǎn)是將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直接送入了計算機(jī)，從而為進(jìn)一步的定量分析提供了方便。利用圖片編輯軟件，可以輕松地對干涉條紋進(jìn)行裁切、測量、比較，這是傳統(tǒng)的雙縫干涉演示儀器所做不

8、到的。注釋一我采用的圖片編輯工具是Microsoft公司開發(fā)的畫圖（mspaint）軟件，這套軟件操作比較簡單，而且就本課的應(yīng)用而言其功能已經(jīng)足夠（當(dāng)然，使用其它圖片加工軟件未嘗不可，如Adobe公司開發(fā)的PhotoShop等）。（圖3）為便于實(shí)驗(yàn)探究中進(jìn)行條紋間距的對照，需要在課前以圖片形式準(zhǔn)備四組如圖3所示的標(biāo)尺（保存為bmp格式以便編輯），其中三組標(biāo)尺分別對應(yīng)“雙縫與光屏的距離對條紋間距的影響”、“雙縫間距對條紋間距的影響”、“光的波長對條紋間距的影響”。由于不能預(yù)知學(xué)生探究結(jié)論的出現(xiàn)次序，因此將這三組標(biāo)尺保存成三個文件以保證隨時方便地調(diào)用。最后一組標(biāo)尺對應(yīng)“其它因素對條紋間距的影響”。

9、在探究過程中，可能會有學(xué)生認(rèn)為存在其它影響條紋間距的因素，如果學(xué)生在集體討論中發(fā)表了這樣的觀點(diǎn)，那么除了請學(xué)生在理論上對其進(jìn)行分析之外，在必要的情況下需要通過實(shí)驗(yàn)給予驗(yàn)證。注釋二另外，為了提高課堂效率，教師于課前完成四次驗(yàn)證條紋間距相等的實(shí)驗(yàn)并以圖片形式保存實(shí)驗(yàn)結(jié)論，以備課堂演示之用。七、教學(xué)過程返回目錄（一）設(shè)疑引入返回目錄前一課的研究給學(xué)生留下了一個懸念：雙縫干涉實(shí)驗(yàn)到底能觀察到什么現(xiàn)象？請學(xué)生回顧“光的干涉”這個曾經(jīng)長期困擾人類的著名光現(xiàn)象和托馬斯楊的巧妙實(shí)驗(yàn)設(shè)計，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的強(qiáng)烈好奇心，使學(xué)生急切地想解開這個疑團(tuán)。（二）專題探究返回目錄【探究課題一】雙縫干涉實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴^察到什么樣的現(xiàn)

10、象？（圖4）（圖5）（圖6）推測和猜想：請學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測，然后針對此問題交流觀點(diǎn)。由于學(xué)生對機(jī)械波的干涉現(xiàn)象已經(jīng)有了深刻的認(rèn)識，因此可以通過獨(dú)立的思考得出如下推測：光的干涉圖樣可能是明暗相間的。（注：由于這個問題其實(shí)是上節(jié)課留下的懸疑，所以有的學(xué)生可能在課前就已經(jīng)作了充分的研究，在此直接給出“明暗相間的等間距條紋”的結(jié)論。如果有這樣的情況，教師應(yīng)該給予高度的評價，并鼓勵其他學(xué)生發(fā)揚(yáng)這種鉆研精神。）實(shí)驗(yàn)探究：利用雙縫干涉分析儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（取光屏到雙縫的距離=80cm，雙縫間距=0.20mm，激光波長=532nm）。請學(xué)生認(rèn)真觀察，描述看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)可以得到如圖4所示的干涉條紋（注：為

11、便于排版，壓縮了圖片尺寸，但除此之外未做任何其它加工，下同）。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以得到如下結(jié)論：干涉圖樣是明暗相間的等間距條紋。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)條紋間距是否相等，可以對條紋進(jìn)行切割比較（如圖5）。為使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具普遍性，出示課前做過的四組驗(yàn)證條紋間距相等的實(shí)驗(yàn)結(jié)論（如圖6）。階段性結(jié)論：雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：1 明暗相間的條紋；2 條紋間距相等。【探究課題二】影響條紋間距的因素有哪些？小組討論：請學(xué)生注意觀察圖6，發(fā)現(xiàn)在不同條件下做實(shí)驗(yàn)，條紋間距并非一成不變。那么，到底是哪些因素對條紋間距造成了影響，造成了什么樣的影響？請學(xué)生展開小組討論，設(shè)計方案找到影響條紋間距的因素。本環(huán)節(jié)具有高度的靈活性，

12、教師要允許學(xué)生充分發(fā)揮其想象力和創(chuàng)造力，只要是合理的方案，就要給予肯定。在學(xué)生進(jìn)行小組討論的過程中，教師應(yīng)在必要時給以一定的幫助和提示。觀點(diǎn)交流：請學(xué)生闡述、交流自己的觀點(diǎn)和成果。學(xué)生可能會提出的幾種觀點(diǎn)及其對觀點(diǎn)可能的解釋：（1）條紋間距與雙縫到光屏的距離有關(guān)，雙縫到光屏的距離越遠(yuǎn)，條紋間距越大。S1S2A1B1B2A2（圖8）（圖7）學(xué)生可能做出的第一種解釋：聯(lián)想到在機(jī)械波的干涉研究中曾利用作圖的辦法找到加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)，如果能夠模仿機(jī)械波的規(guī)律作出光的干涉示意圖（如圖7），則立刻可以看出光屏離雙縫越近，光屏上相鄰加強(qiáng)點(diǎn)（或相鄰減弱點(diǎn)）距離越近，即條紋間距越小。學(xué)生可能做出的第二種解釋：如圖

13、8所示，由幾何關(guān)系可知S2B2-S1B2S2B1-S1B1若S2B1-S1B1=，則S2B2-S1B2S2B-S1B若S2B-S1B=，則S2B-S1B ），則S2B-S1B。欲使S2B-S1B=，顯然要向上移動B，故光的波長越長，條紋間距越大。以上列舉的是學(xué)生可能會提出的幾種觀點(diǎn)及其解釋。需要注意的是，學(xué)生解決問題是非常有創(chuàng)造性的，未必會按照上述順序說出自己的觀點(diǎn)，更不一定用上述方法來解釋自己的結(jié)論。教師在此環(huán)節(jié)中切不可有任何限制學(xué)生思維的行為，更不能為了“控制”課堂而用自己的觀點(diǎn)代替學(xué)生的思考。學(xué)生在闡述觀點(diǎn)的過程中可能會出現(xiàn)錯誤，此時應(yīng)以討論的方式對學(xué)生的觀點(diǎn)進(jìn)行分析，讓學(xué)生在對錯誤觀點(diǎn)

14、的剖析中獲得發(fā)展。另外，即使是錯誤的觀點(diǎn)往往也有其積極的意義，教師對此一定要做出科學(xué)的評價，更要避免對學(xué)生的探究積極性造成傷害。（圖11）（圖12）（圖13）此環(huán)節(jié)是最富于變化的，教師應(yīng)做到既能讓學(xué)生充分發(fā)揮其創(chuàng)造性，又能很好地把握課堂研討的方向。每當(dāng)一個觀點(diǎn)得到學(xué)生的認(rèn)可之后，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)其正確性。同時，通過實(shí)驗(yàn)又能讓學(xué)生進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)雙縫干涉的其它規(guī)律。可以采用控制變量的辦法，通過如下方式對學(xué)生的各個觀點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證：（1）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：雙縫與光屏的距離對條紋間距的影響。保持其它條件不變，改變雙縫與光屏的距離，得到兩組干涉條紋。從兩幅圖像上分別復(fù)制相同個數(shù)的條紋注釋三，粘貼到對應(yīng)的標(biāo)尺位置（如圖11

15、）。對照這兩組條紋，不但學(xué)生的觀點(diǎn)可以得到驗(yàn)證，甚至學(xué)生還能由這個實(shí)驗(yàn)得到一個大膽的推測條紋間距很可能和雙縫與光屏的距離成正比（例如圖11中）。注釋四（2）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：雙縫間距對條紋間距的影響。保持其它條件不變，改變雙縫間距，得到兩組干涉條紋。與（1）的操作類似，可以很容易地驗(yàn)證學(xué)生的觀點(diǎn)（如圖12）。同樣，學(xué)生也能由這個實(shí)驗(yàn)得到一個推測條紋間距很可能和雙縫間距成反比（例如圖12中）。為了更加明顯地體現(xiàn)條紋間距和雙縫間距的反比例關(guān)系，可以在雙縫間距為0.20mm時得到的圖像上選取4個條紋，在雙縫間距為0.25mm時得到的圖像上選取5個條紋，比較其長度（如圖13），若長度相等，則驗(yàn)證了條紋間距和雙

16、縫間距的反比例關(guān)系。（圖14）（3）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：光的波長對條紋間距的影響。保持其它條件不變，換用不同的激光器，得到兩組干涉條紋。借助標(biāo)尺對條紋間距進(jìn)行比較（如圖14），驗(yàn)證學(xué)生觀點(diǎn)的同時，又能得到一個推測條紋間距很可能和光的波長成正比（例如圖14中）。階段性結(jié)論：影響條紋間距的因素（括號里是根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得到的猜測）：1 雙縫與光屏的距離 （）；2 雙縫間距 （）；3 光的波長 （）。（三）歸納總結(jié)返回目錄本節(jié)課的研討成果： 一雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：1 明暗相間的條紋；2 條紋間距相等。 二影響條紋間距的因素（括號里是根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得到的猜測）：1 雙縫與光屏的距離 （）；2 雙縫間距 （）；3 光的波長

17、 （）。（四）課后思考返回目錄思考題一：除了上述三方面的因素，你認(rèn)為是否還存在其它影響條紋間距的因素？我們得到了影響條紋間距的三個因素，但并未聲明條紋間距只與這三個因素有關(guān)。事實(shí)上，可能有的學(xué)生會在課堂研討中就會提出有其它因素影響條紋間距。關(guān)于這個問題的思考絕非多余，證明一個物理規(guī)律與某個因素?zé)o關(guān)甚至和證明它與某個因素有關(guān)同等重要（例如著名的光速不變原理就是在闡述一個“無關(guān)”：真空中的光速與慣性參考系的選取無關(guān)）。同時，這也是一個很好的鍛煉學(xué)生思維嚴(yán)密性的機(jī)會，更有助于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、一絲不茍的科學(xué)作風(fēng)。思考題二：能否進(jìn)一步得到雙縫間距與L、d、的定量表達(dá)式？這個題目的設(shè)置有意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步

18、思考關(guān)于雙縫干涉更深層次的內(nèi)容，但這個問題的解決方案決不僅限于教材中的公式證明（見教材第53頁）。由于有了前面的探究鋪墊，學(xué)生很可能會試圖根據(jù)本課的三個結(jié)論（但應(yīng)注意：三個比例是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)不完全歸納得出來的，尚待更嚴(yán)格的證明）進(jìn)一步歸納總結(jié)出定量的表達(dá)式。注釋五八、教學(xué)流程圖返回目錄設(shè)疑引入給出探究課題一：推測雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考，發(fā)表觀點(diǎn)開始觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，敘述條紋特征實(shí)驗(yàn)觀察雙縫干涉得到課題一的結(jié)論給出探究課題二：探究影響條紋間距的因素圍繞課題展開小組討論學(xué)生發(fā)表觀點(diǎn)其他學(xué)生是否認(rèn)可否對此觀點(diǎn)進(jìn)行討論是分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)規(guī)律實(shí)驗(yàn)分析影響條紋間距的因素確定此觀點(diǎn)的合理性是否還有其它觀點(diǎn)否是三個

19、因素是否已全部找到否是在知識和方法上給予必要的提示歸納總結(jié)安排課后思考課題，鼓勵學(xué)生做進(jìn)一步的探究結(jié)束注：流程圖所用標(biāo)記的含義： 教師活動 學(xué)生活動 媒體運(yùn)用 邏輯判斷九、教學(xué)評價設(shè)計返回目錄在課堂探究、研討的過程中，教師應(yīng)針對學(xué)生的表現(xiàn)及時、準(zhǔn)確地給予評價，另外，也可以創(chuàng)建量規(guī)，在課堂探究完成后對學(xué)生進(jìn)行綜合性的量化評價。下面是評價量表的設(shè)計方案。班級：_ 姓名：_ 得分:_評價項(xiàng)目評 價 標(biāo) 準(zhǔn)等級（權(quán)重）分自我評價小組評價教師評價優(yōu)秀良好一般較差知識與技能知道雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及條紋特征151296知道影響條紋間距的因素151296過程與方法熟悉假說、控制變量等科學(xué)思想與方法并能運(yùn)用它們

20、完成探究活動2015105知道將假說上升為理論的途徑2015105情感態(tài)度與價值觀興趣濃厚，積極參與探究活動，勇于發(fā)表觀點(diǎn)151296與小組成員間配合默契，彼此協(xié)作愉快，互幫互助151296自我點(diǎn)評： 小組點(diǎn)評： 教師點(diǎn)評： 十、板書設(shè)計返回目錄13.2.2 雙縫干涉一、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 1明暗相間的條紋 2條紋間距相等二、影響條紋間距的因素 1雙縫到光屏的距離（） 2雙縫間距 （） 3光的波長 （）十一、注釋和說明返回目錄（圖15）（圖16）（圖17）注釋一關(guān)于雙縫干涉演示儀的設(shè)計：由于激光光束較細(xì)，因此干涉后形成的圖像是一系列亮斑（如圖15）。為了得到條紋，我通過透鏡對激光進(jìn)行了擴(kuò)束處理（這個改造

21、被置于激光器內(nèi)部），這樣即得到了如圖16所示的干涉條紋。我所用的綠色激光器功率為50mW，擴(kuò)束后效果很好，但紅色激光器功率只有5mW，光束擴(kuò)得太大時亮度稍顯不夠，為兼顧實(shí)驗(yàn)的清晰度，對紅色激光只做了較小幅度的擴(kuò)束（如圖17）。在初步設(shè)計中，曾考慮用攝像頭從如圖18所示的位置對條紋進(jìn)行攝錄，但由于采取這樣的拍攝方式時攝像頭必須有一個仰角（否則攝像頭會遮擋光線），條紋的像會有較明顯的變形，故最終改為用攝像頭從光屏背面拍攝，這樣鏡頭完全與光屏垂直，從而避免了圖像失真。本實(shí)驗(yàn)所用的光屏是用復(fù)印紙粘制而成的，實(shí)踐表明，用這樣的光屏觀察到的條紋比用毛玻璃屏觀察的清晰得多。返回光屏攝像頭雙縫激光器光具座（圖

22、18）（圖19）注釋二關(guān)于標(biāo)尺的設(shè)計：標(biāo)尺設(shè)計成如圖19所示的形式是不合適的。這樣的設(shè)計雖然簡潔緊湊，但很容易給學(xué)生造成不必要的暗示。當(dāng)學(xué)生看到表頭的時候，立刻意識到條紋間距一定和L、d、這三個物理量有關(guān)，與其它因素?zé)o關(guān)，從而完全限制了學(xué)生的思維。另外，看到這樣的表格，很可能有的學(xué)生會認(rèn)為既然老師都已經(jīng)設(shè)計好了，那么只要循著老師的思路做就可以了，從而對學(xué)生的探究積極性造成了不良的影響。因此，寧可做得稍為復(fù)雜一點(diǎn)，我們還是要把各組標(biāo)尺分開來設(shè)計。返回注釋三關(guān)于“條紋寬度”、“條紋間距”、“N個條紋”的解釋：事實(shí)上，明暗條紋并沒有清晰的界限（如圖4），以上這些都只是通俗的說法。所謂“條紋寬度”、“

23、條紋間距”指的是某一明條紋的中心線到相鄰明條紋的中心線的距離（或某一暗條紋的中心線到相鄰暗條紋的中心線的距離），“N個條紋”的計數(shù)是從第1條明條紋的中心線到第N+1條明條紋的中心線（或從第1條暗條紋的中心線到第N+1條暗條紋的中心線）。為簡潔起見，本文仍采取上述通俗的敘述方式。返回注釋四關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)論的敘述：“雙縫與光屏距離越遠(yuǎn)，條紋間距越大”這個觀點(diǎn)經(jīng)過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在課堂上可以被接受（但嚴(yán)格來講，只進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證也是不夠的），但“條紋間距和雙縫與光屏的距離成正比”這個說法卻僅僅是通過一次實(shí)驗(yàn)所得到的推測，既沒有大量事實(shí)作為證據(jù)也沒有嚴(yán)格的理論分析，因此不應(yīng)直接作為結(jié)論給出，而要用推測

24、性的語氣來敘述，在書寫板書的時候應(yīng)以括號對其進(jìn)行標(biāo)記。后面的兩個比例關(guān)系也應(yīng)該做與此類似的處理。科學(xué)工作者必須具備嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、一絲不茍的態(tài)度，不能在證據(jù)不充分的情況下輕率地下結(jié)論。作為教師，更應(yīng)該時刻注意對學(xué)生進(jìn)行這方面科學(xué)作風(fēng)的培養(yǎng)。另外，在本課的設(shè)計中，并沒有計劃通過更多的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證或理論分析把這三個推測發(fā)展為定論，這一方面是出于課堂效率的考慮，更重要的是為了留給學(xué)生足夠的思考與探索空間，學(xué)生是有足夠的能力把這三個“可能”變成“一定”的。返回注釋五關(guān)于雙縫間距與L、d、間定量表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)探索法：在其它條件不變的情況下，而又與其它因素?zé)o關(guān)，故可設(shè)，其中k是常數(shù)。k的值可以通過實(shí)驗(yàn)來確定，步驟如下

25、： （1）組裝儀器，調(diào)整光具共軸（為了較準(zhǔn)確地調(diào)整共軸，可以借助激光器） （2）在光屏上對準(zhǔn)主光軸的位置附近畫一條線段，測出其長度s； （3）調(diào)整攝像頭的位置使線段成像清晰，在大屏幕上測出這條線段的像的長度S； （4）打開激光器，測出第1個明條紋中央到第N個明條紋中央的距離X； （5）讀出光屏與雙縫的距離L、雙縫間距d、光的波長； （6）根據(jù)求出k的值； （7）調(diào)整參數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，考察各次求出的k值是否非常接近； （8）若各次所得k值非常接近，則求出其平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)論，否則應(yīng)分析的正確性以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計的合理性。 注意：第（3）步操作之后不得再移動光屏和攝像頭。我做了這個實(shí)驗(yàn)，下面是我的一次實(shí)驗(yàn)

26、數(shù)據(jù)：s（cm）S（cm）X（cm）NL（cm）d（mm）（nm）1.00126.8110.25800.20532 據(jù)此求得k=1.02。 調(diào)整參數(shù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，最終得出結(jié)論：k=1。 故返回十二、教學(xué)后記返回目錄雖然在教學(xué)設(shè)計中盡量考慮到課堂上可能發(fā)生的各種情況，但實(shí)際的教學(xué)過程總是靈活多變的。在這堂課的授課中，出現(xiàn)了如下幾個變化：1學(xué)生在說明雙縫與光屏的距離對條紋間距的影響時，提出了更簡潔的方案學(xué)生采用的理論分析方法與第5頁“學(xué)生可能做出的第一種解釋”類似，但學(xué)生并未畫出“波峰”和“波谷”，而是直接應(yīng)用了“加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)能分別連成一系列雙曲線”這一結(jié)論，從而使論證更加簡S1S2（圖20）潔。其

27、論證過程如下：如圖20所示，S1和S2是雙縫，假設(shè)干涉所形成的加強(qiáng)區(qū)能夠連成如圖所示的幾條雙曲線（示意圖），則顯然相對位置而言，光屏放在位置時條紋間距更大。故雙縫到光屏的距離越遠(yuǎn)，條紋間距越大。這一方法不但簡潔地論證了雙縫與光屏的距離對條紋間距的影響，同時也給了其他學(xué)生以及老師一個重要的提示（詳見第14頁“課后思考題的變化”）。2學(xué)生直接提出了“條紋間距與光的波長成正比”學(xué)生采取的論證思路與第5頁“學(xué)生可能做出的第二種解釋”類似，但學(xué)生在的特殊情況下做了一個不完全的論證，最后得到“條紋間距與光的波長成正比”的推斷。論證過程如下：S1S2AB（圖21）如圖21所示，B是與A相鄰的明條紋，則若光的

28、波長變?yōu)椋瑒t顯然此時B是與A相鄰的暗條紋。因?yàn)槊鳌禇l紋是等間距分布的，所以此時AB的距離等于半個條紋間距。可見，光的波長變成原來的二倍，條紋間距也變?yōu)樵瓉淼亩叮蕳l紋間距與光的波長成正比。雖然這是一個不完全的論證，但學(xué)生至此已經(jīng)明確給出了“條紋間距與光的波長成正比”這一推測。針對這一情況，采取與前述教學(xué)計劃不同的方式來驗(yàn)證這個觀點(diǎn)：已知一只激光器發(fā)出的綠光波長是532nm，假設(shè)這一正比例關(guān)系成立，能否通過實(shí)驗(yàn)推算出另一只激光器發(fā)出的紅光的波長？（圖22）當(dāng)然，利用雙縫干涉分析儀完成這個測量是很容易的（如圖22。課堂研討中所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)論沒有保存，此圖是課后重新做這個實(shí)驗(yàn)得到的）。雖然實(shí)驗(yàn)過程

29、比較簡單，但學(xué)生對這個測量過程的熱情是很高的只要知道了一種光的波長，我們就可以利用這套儀器測出其它任何一種光的波長，這確實(shí)是一件令學(xué)生激動的事情。這一驗(yàn)證方式既避免了繼續(xù)重復(fù)相似的操作給學(xué)生造成的疲勞，又進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生對干涉現(xiàn)象的濃厚興趣，同時也能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性，鼓勵學(xué)生從不同的角度去思考問題。當(dāng)然，有的學(xué)生會考慮：如果一種光的波長也不知道，我們能不能用這套儀器測出來光的波長呢？回答當(dāng)然是肯定的，不過具體的方案就要留給學(xué)生自己去設(shè)計了（想辦法測出成像系統(tǒng)的放大率是關(guān)鍵）。3課后思考題的變化在布置課后探究課題時，沒有提及“思考題二”，增加了一個問題：“為什么干涉條紋是等間距的？”之所以這樣安排，是出于如下兩方面的考慮。（1）“思考題二”會給學(xué)生一個暗示：影響條紋間距的因素只有三個。結(jié)果限制了學(xué)生的思維，“思考題一”當(dāng)然也就難以達(dá)成預(yù)期的效果。（2）新增加的題目會引發(fā)學(xué)生對相關(guān)問題的思考。學(xué)生在課堂研討中所做的一個