比一比，看透薄膜后的秘密

周毅劍

摘 要：比較法，可以去偽存真，可以抓住事物、現(xiàn)象特征，從而快速建構(gòu)知識(shí)連接，達(dá)到深化理解的作用。比較教學(xué)實(shí)用高效，在一些內(nèi)容龐雜的章節(jié)中更能彰顯其長處。本文通過一堂課的具體案例說明這一方法的長處。

關(guān)鍵詞：對比；比較教學(xué)法；梳理教學(xué)線索

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）11（S）-0058-4

比較是人們認(rèn)識(shí)、鑒別事物的一種方法，也是一種有效的教學(xué)方法。俄國教育家烏申斯基說：“比較是一切理解和思維的基礎(chǔ)；我們都是通過比較來了解世界的一切。”的確，世界上沒有兩片相同的樹葉，我們可以象對比兩片樹葉一樣，來對比兩種或兩種以上的物理現(xiàn)象，找到它們各自的特質(zhì)，從而深刻理解隱藏其中的物理規(guī)律。

1 對比雙縫干涉圖樣，發(fā)現(xiàn)不同顏色的光波長、頻率大小關(guān)系

師：在雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)中，各種顏色的單色光都會(huì)發(fā)生干涉，但條紋之間的距離不一樣。如圖1。通過比較可以得出什么結(jié)論呢？

師：從表1中，我們可以把七色光按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的順序排列，波長、頻率如何變化？

生：波長變小，頻率變大。

2 對比三棱鏡色散中的偏向角大小，發(fā)現(xiàn)不同顏色的折射率大小關(guān)系

師：初中時(shí)，我們是通過彩虹知道了太陽光是復(fù)色光。并且用三棱鏡模擬了“彩虹”的形成如圖2。誰能解釋一下白光色散的原因嗎？

生：從圖2看出，紅光通過棱鏡偏折的程度比其它顏色的光小，而紫光偏折程度比其它顏色的光偏折程度要大。由于不同色光在玻璃棱鏡中偏折角不同造成了白光的色散。

生：折射率變大。

師：表2列出的是某玻璃對各種色光的折射率大小，如果在水中各種色光折射率還會(huì)一樣嗎？

生：會(huì)變化。因?yàn)榻橘|(zhì)決定折射率的大小。

師：那么，如果一束紫光由真空射入某種玻璃，光的頻率、波長、波速又如何變化？

3 對比雙縫干涉與薄膜干涉圖樣，發(fā)現(xiàn)兩類干涉的差異

師：小時(shí)候，我們常玩一個(gè)吹肥皂泡的游戲。因?yàn)榇党鰜淼呐菖菔俏宀拾邤痰模制?。你知道肥皂泡為什么是彩色的嗎?/p>

生：是發(fā)生了色散現(xiàn)象。

師：可是我們知道的色散，有的是因?yàn)楣獾恼凵湓斐傻?，有的卻是雙縫干涉或衍射現(xiàn)象。肥皂泡上的色散原理是和它們一樣嗎？

生1：我認(rèn)為與折射現(xiàn)象有關(guān)，是因?yàn)楣鈴目諝馍淙敕试硪褐袝r(shí)發(fā)生了折射，不同色光的折射角不同，所以發(fā)生了色散。

生2：與折射無關(guān)，我們看到的彩色不是因?yàn)檎凵涔饩€造成的。應(yīng)該是因?yàn)榉瓷涔膺M(jìn)入人眼時(shí)發(fā)生了色散造成的。

師：兩位提出了非常好的問題，有不同的看法，但不清楚誰對誰錯(cuò)，我們還是通過實(shí)驗(yàn)來分析一下吧！

（實(shí)驗(yàn)演示：燈焰在肥皂膜的像和燈焰在平面鏡的像進(jìn)行對比。）

師：從肥皂液膜上看到的像，與直接看到的燈焰及平面鏡中的燈焰有什么不一樣？

生：有肥皂膜上看到的像與平面鏡中的像、直接看到的像相比，出現(xiàn)了明暗相間的條紋。

師：如果老師在肥皂膜的后面加一個(gè)光屏，能看到燈焰的相嗎？如果不能，那說明什么問題？

生：不能，這說明在肥皂液膜上看到的像是虛像，不是實(shí)像。

師：那么，肥皂液膜上的彩色條紋是光折射引起的色散嗎？

生：不是的。

師：那如果不是光的折射造成，難道是光的反射造成的嗎？

生：對。

師：像的明暗相間的條紋，與之前學(xué)過的什么現(xiàn)象類似？

生：雙縫干涉。

師：對。燈焰的像是肥皂液膜前后兩個(gè)面反射的光形成的。這種現(xiàn)象稱為薄膜干涉。那么，大家還記得波的干涉和雙縫干涉的定義嗎？

生1：兩列頻率相同的波在空間疊加時(shí)，某些區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域振動(dòng)減弱的現(xiàn)象叫波的干涉。

生2：兩束頻率相同的光在空間疊加時(shí)，某些區(qū)域出現(xiàn)明條紋，某些區(qū)域出現(xiàn)暗條紋的現(xiàn)象叫光的干涉。

師：如果要給薄膜干涉下個(gè)定義的話，怎么下？

生：從薄膜前后兩個(gè)面反射的光，在空間疊加時(shí)，出現(xiàn)明暗相間的條紋的現(xiàn)象叫薄膜干涉。

師：非常好。科學(xué)家就是通過細(xì)致分析，歸納出物理現(xiàn)象的特征，并定義它的。接下來，我們不妨來比一比雙縫干涉圖樣與薄膜干涉圖樣的相同與不同之處。

生1：相同點(diǎn)：都是彩色條紋

生2：雙縫干涉條紋是豎條紋，薄膜干涉條紋是橫條紋。

生3：雙縫干涉條紋相互平行，且間距相等；而薄膜干涉條紋條紋上疏下密，且不太規(guī)則。

生4：雙縫干涉條紋在光屏上可以觀察，是“實(shí)像”，薄膜干涉圖樣是“虛像”，要用眼睛觀察。

師：以上四位同學(xué)觀察十分細(xì)致，歸納出了兩種兩種干涉圖樣的異同?？墒?，它們?yōu)槭裁从羞@樣的差異呢？

4 比較分析，深入探討薄膜干涉的成因

師：剛才同學(xué)們總結(jié)了薄膜干涉的主要特點(diǎn)：“橫條紋且上疏下密”。如何解釋這一特征呢？我們進(jìn)一步對比一下雙縫干涉與薄膜干涉的成因。

生：楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫是豎直的，所以光屏上的條紋是豎條紋。而薄膜干涉由于重力的作用，水平方向基本上厚度相等。所以條紋是水平的。

師：我們已經(jīng)知道，當(dāng)兩個(gè)光源與光屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長的偶數(shù)倍（即波長的整數(shù)倍），兩列波在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，這里出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長的奇數(shù)倍時(shí)，兩列光相互削弱，這里出現(xiàn)暗條紋。這是雙縫干涉在光屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件。那是不是薄膜干涉也可以總結(jié)出類似的條件呢？為了弄清這一點(diǎn)，我們要明白薄膜干涉的發(fā)生條件。（播放實(shí)驗(yàn)視頻）

師：從圖7中，我們發(fā)現(xiàn)一束光在肥皂液膜的前后兩個(gè)表面的反射光1、2在空間疊加后，通過眼睛聚焦后，在人眼的視網(wǎng)膜上成像。從圖中可以看出，反射光2比反射光1多到達(dá)P點(diǎn)的距離差ΔS=2d（其中d表示薄膜的厚度，d很小，所以近似相等），參照雙縫干涉，你能總結(jié)出看到明暗條紋的條件呢？

師：很好。通過剛才同學(xué)的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，薄膜干涉中，觀察到明暗條紋的條件應(yīng)該與兩個(gè)因素有關(guān)，即光在薄膜中的波長和薄膜的厚度。如果我給你圖8所示的薄膜，從左側(cè)你觀察到的條紋有什么不同呢？能不能畫出條紋的大致圖樣？

生：畫出相應(yīng)的干涉條紋，甲、乙均為水平的相互平行的間距相等的橫條紋，但甲的條紋相對乙更疏些。因?yàn)橐蚁鄬椎暮穸仍黾拥酶?，所以條紋密些。

師：如果薄膜做成圖9所示，從上方向下看，那條紋又有什么不同呢？

生：A、B為平行等間距的豎條紋，而C應(yīng)該是平行但不等距，左側(cè)的更疏些，右側(cè)更密些。（學(xué)生在黑板上演示）

師：是不是條紋的疏密與三角形的頂角大小有關(guān)？能不能從數(shù)學(xué)的角度來證明一下？

師：分析得十分清楚，謝謝！那能不能解釋一下，肥皂膜上的條紋為什么時(shí)候上疏下密呢？

生：由于重力的作用，肥皂液膜上薄下厚，且呈圖11所示，結(jié)合剛才的結(jié)論可知，上端的頂角小，條紋疏，下端頂角大，條紋密。

師：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鍍膜技術(shù)越來越發(fā)達(dá)。結(jié)合薄膜干涉的規(guī)律，生活中有不少的應(yīng)用。把你知道的說出來，并稍作解析。

生1：在光學(xué)鏡頭上鍍膜，使白光中某一特定波長的光如綠光，利用薄膜干涉把綠光的反射光在薄膜的作用，相互減弱，從而使綠光增強(qiáng)，這種膜叫增透膜。

生2：……

2.教學(xué)后記：本課通過四次不同角度的對比，分析了不同情況下色散的原理，找出了薄膜干涉與雙縫干涉的不同之處，化解了教學(xué)的難點(diǎn)。同時(shí)由于本節(jié)的知識(shí)點(diǎn)多且有交叉重疊，易混淆，通過對比教學(xué)，能理清教學(xué)思路與線索。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃曉標(biāo).普通高中新課程物理教學(xué)實(shí)施回顧與展望[J].物理教學(xué)探討，2013，（6）：1.

[2]劉成剛.運(yùn)用比較方法提高教學(xué)效果[J].物理教學(xué)探討，2010，（8）：14.

（欄目編輯 王柏廬）

摘 要：比較法，可以去偽存真，可以抓住事物、現(xiàn)象特征，從而快速建構(gòu)知識(shí)連接，達(dá)到深化理解的作用。比較教學(xué)實(shí)用高效，在一些內(nèi)容龐雜的章節(jié)中更能彰顯其長處。本文通過一堂課的具體案例說明這一方法的長處。

關(guān)鍵詞：對比；比較教學(xué)法；梳理教學(xué)線索

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）11（S）-0058-4

比較是人們認(rèn)識(shí)、鑒別事物的一種方法，也是一種有效的教學(xué)方法。俄國教育家烏申斯基說：“比較是一切理解和思維的基礎(chǔ)；我們都是通過比較來了解世界的一切?！钡拇_，世界上沒有兩片相同的樹葉，我們可以象對比兩片樹葉一樣，來對比兩種或兩種以上的物理現(xiàn)象，找到它們各自的特質(zhì)，從而深刻理解隱藏其中的物理規(guī)律。

1 對比雙縫干涉圖樣，發(fā)現(xiàn)不同顏色的光波長、頻率大小關(guān)系

師：在雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)中，各種顏色的單色光都會(huì)發(fā)生干涉，但條紋之間的距離不一樣。如圖1。通過比較可以得出什么結(jié)論呢？

師：從表1中，我們可以把七色光按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的順序排列，波長、頻率如何變化？

生：波長變小，頻率變大。

2 對比三棱鏡色散中的偏向角大小，發(fā)現(xiàn)不同顏色的折射率大小關(guān)系

師：初中時(shí)，我們是通過彩虹知道了太陽光是復(fù)色光。并且用三棱鏡模擬了“彩虹”的形成如圖2。誰能解釋一下白光色散的原因嗎？

生：從圖2看出，紅光通過棱鏡偏折的程度比其它顏色的光小，而紫光偏折程度比其它顏色的光偏折程度要大。由于不同色光在玻璃棱鏡中偏折角不同造成了白光的色散。

生：折射率變大。

師：表2列出的是某玻璃對各種色光的折射率大小，如果在水中各種色光折射率還會(huì)一樣嗎？

生：會(huì)變化。因?yàn)榻橘|(zhì)決定折射率的大小。

師：那么，如果一束紫光由真空射入某種玻璃，光的頻率、波長、波速又如何變化？

3 對比雙縫干涉與薄膜干涉圖樣，發(fā)現(xiàn)兩類干涉的差異

師：小時(shí)候，我們常玩一個(gè)吹肥皂泡的游戲。因?yàn)榇党鰜淼呐菖菔俏宀拾邤痰?，十分漂亮。你知道肥皂泡為什么是彩色的嗎?/p>

生：是發(fā)生了色散現(xiàn)象。

師：可是我們知道的色散，有的是因?yàn)楣獾恼凵湓斐傻?，有的卻是雙縫干涉或衍射現(xiàn)象。肥皂泡上的色散原理是和它們一樣嗎？

生1：我認(rèn)為與折射現(xiàn)象有關(guān)，是因?yàn)楣鈴目諝馍淙敕试硪褐袝r(shí)發(fā)生了折射，不同色光的折射角不同，所以發(fā)生了色散。

生2：與折射無關(guān)，我們看到的彩色不是因?yàn)檎凵涔饩€造成的。應(yīng)該是因?yàn)榉瓷涔膺M(jìn)入人眼時(shí)發(fā)生了色散造成的。

師：兩位提出了非常好的問題，有不同的看法，但不清楚誰對誰錯(cuò)，我們還是通過實(shí)驗(yàn)來分析一下吧！

（實(shí)驗(yàn)演示：燈焰在肥皂膜的像和燈焰在平面鏡的像進(jìn)行對比。）

師：從肥皂液膜上看到的像，與直接看到的燈焰及平面鏡中的燈焰有什么不一樣？

生：有肥皂膜上看到的像與平面鏡中的像、直接看到的像相比，出現(xiàn)了明暗相間的條紋。

師：如果老師在肥皂膜的后面加一個(gè)光屏，能看到燈焰的相嗎？如果不能，那說明什么問題？

生：不能，這說明在肥皂液膜上看到的像是虛像，不是實(shí)像。

師：那么，肥皂液膜上的彩色條紋是光折射引起的色散嗎？

生：不是的。

師：那如果不是光的折射造成，難道是光的反射造成的嗎？

生：對。

師：像的明暗相間的條紋，與之前學(xué)過的什么現(xiàn)象類似？

生：雙縫干涉。

師：對。燈焰的像是肥皂液膜前后兩個(gè)面反射的光形成的。這種現(xiàn)象稱為薄膜干涉。那么，大家還記得波的干涉和雙縫干涉的定義嗎？

生1：兩列頻率相同的波在空間疊加時(shí)，某些區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域振動(dòng)減弱的現(xiàn)象叫波的干涉。

生2：兩束頻率相同的光在空間疊加時(shí)，某些區(qū)域出現(xiàn)明條紋，某些區(qū)域出現(xiàn)暗條紋的現(xiàn)象叫光的干涉。

師：如果要給薄膜干涉下個(gè)定義的話，怎么下？

生：從薄膜前后兩個(gè)面反射的光，在空間疊加時(shí)，出現(xiàn)明暗相間的條紋的現(xiàn)象叫薄膜干涉。

師：非常好?？茖W(xué)家就是通過細(xì)致分析，歸納出物理現(xiàn)象的特征，并定義它的。接下來，我們不妨來比一比雙縫干涉圖樣與薄膜干涉圖樣的相同與不同之處。

生1：相同點(diǎn)：都是彩色條紋

生2：雙縫干涉條紋是豎條紋，薄膜干涉條紋是橫條紋。

生3：雙縫干涉條紋相互平行，且間距相等；而薄膜干涉條紋條紋上疏下密，且不太規(guī)則。

生4：雙縫干涉條紋在光屏上可以觀察，是“實(shí)像”，薄膜干涉圖樣是“虛像”，要用眼睛觀察。

師：以上四位同學(xué)觀察十分細(xì)致，歸納出了兩種兩種干涉圖樣的異同?？墒?，它們?yōu)槭裁从羞@樣的差異呢？

4 比較分析，深入探討薄膜干涉的成因

師：剛才同學(xué)們總結(jié)了薄膜干涉的主要特點(diǎn)：“橫條紋且上疏下密”。如何解釋這一特征呢？我們進(jìn)一步對比一下雙縫干涉與薄膜干涉的成因。

生：楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫是豎直的，所以光屏上的條紋是豎條紋。而薄膜干涉由于重力的作用，水平方向基本上厚度相等。所以條紋是水平的。

師：我們已經(jīng)知道，當(dāng)兩個(gè)光源與光屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長的偶數(shù)倍（即波長的整數(shù)倍），兩列波在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，這里出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長的奇數(shù)倍時(shí)，兩列光相互削弱，這里出現(xiàn)暗條紋。這是雙縫干涉在光屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件。那是不是薄膜干涉也可以總結(jié)出類似的條件呢？為了弄清這一點(diǎn)，我們要明白薄膜干涉的發(fā)生條件。（播放實(shí)驗(yàn)視頻）

師：從圖7中，我們發(fā)現(xiàn)一束光在肥皂液膜的前后兩個(gè)表面的反射光1、2在空間疊加后，通過眼睛聚焦后，在人眼的視網(wǎng)膜上成像。從圖中可以看出，反射光2比反射光1多到達(dá)P點(diǎn)的距離差ΔS=2d（其中d表示薄膜的厚度，d很小，所以近似相等），參照雙縫干涉，你能總結(jié)出看到明暗條紋的條件呢？

師：很好。通過剛才同學(xué)的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，薄膜干涉中，觀察到明暗條紋的條件應(yīng)該與兩個(gè)因素有關(guān)，即光在薄膜中的波長和薄膜的厚度。如果我給你圖8所示的薄膜，從左側(cè)你觀察到的條紋有什么不同呢？能不能畫出條紋的大致圖樣？

生：畫出相應(yīng)的干涉條紋，甲、乙均為水平的相互平行的間距相等的橫條紋，但甲的條紋相對乙更疏些。因?yàn)橐蚁鄬椎暮穸仍黾拥酶?，所以條紋密些。

師：如果薄膜做成圖9所示，從上方向下看，那條紋又有什么不同呢？

生：A、B為平行等間距的豎條紋，而C應(yīng)該是平行但不等距，左側(cè)的更疏些，右側(cè)更密些。（學(xué)生在黑板上演示）

師：是不是條紋的疏密與三角形的頂角大小有關(guān)？能不能從數(shù)學(xué)的角度來證明一下？

師：分析得十分清楚，謝謝！那能不能解釋一下，肥皂膜上的條紋為什么時(shí)候上疏下密呢？

生：由于重力的作用，肥皂液膜上薄下厚，且呈圖11所示，結(jié)合剛才的結(jié)論可知，上端的頂角小，條紋疏，下端頂角大，條紋密。

師：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鍍膜技術(shù)越來越發(fā)達(dá)。結(jié)合薄膜干涉的規(guī)律，生活中有不少的應(yīng)用。把你知道的說出來，并稍作解析。

生1：在光學(xué)鏡頭上鍍膜，使白光中某一特定波長的光如綠光，利用薄膜干涉把綠光的反射光在薄膜的作用，相互減弱，從而使綠光增強(qiáng)，這種膜叫增透膜。

生2：……

2.教學(xué)后記：本課通過四次不同角度的對比，分析了不同情況下色散的原理，找出了薄膜干涉與雙縫干涉的不同之處，化解了教學(xué)的難點(diǎn)。同時(shí)由于本節(jié)的知識(shí)點(diǎn)多且有交叉重疊，易混淆，通過對比教學(xué)，能理清教學(xué)思路與線索。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃曉標(biāo).普通高中新課程物理教學(xué)實(shí)施回顧與展望[J].物理教學(xué)探討，2013，（6）：1.

[2]劉成剛.運(yùn)用比較方法提高教學(xué)效果[J].物理教學(xué)探討，2010，（8）：14.

（欄目編輯 王柏廬）

摘 要：比較法，可以去偽存真，可以抓住事物、現(xiàn)象特征，從而快速建構(gòu)知識(shí)連接，達(dá)到深化理解的作用。比較教學(xué)實(shí)用高效，在一些內(nèi)容龐雜的章節(jié)中更能彰顯其長處。本文通過一堂課的具體案例說明這一方法的長處。

關(guān)鍵詞：對比；比較教學(xué)法；梳理教學(xué)線索

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）11（S）-0058-4

比較是人們認(rèn)識(shí)、鑒別事物的一種方法，也是一種有效的教學(xué)方法。俄國教育家烏申斯基說：“比較是一切理解和思維的基礎(chǔ)；我們都是通過比較來了解世界的一切。”的確，世界上沒有兩片相同的樹葉，我們可以象對比兩片樹葉一樣，來對比兩種或兩種以上的物理現(xiàn)象，找到它們各自的特質(zhì)，從而深刻理解隱藏其中的物理規(guī)律。

1 對比雙縫干涉圖樣，發(fā)現(xiàn)不同顏色的光波長、頻率大小關(guān)系

師：在雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)中，各種顏色的單色光都會(huì)發(fā)生干涉，但條紋之間的距離不一樣。如圖1。通過比較可以得出什么結(jié)論呢？

師：從表1中，我們可以把七色光按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的順序排列，波長、頻率如何變化？

生：波長變小，頻率變大。

2 對比三棱鏡色散中的偏向角大小，發(fā)現(xiàn)不同顏色的折射率大小關(guān)系

師：初中時(shí)，我們是通過彩虹知道了太陽光是復(fù)色光。并且用三棱鏡模擬了“彩虹”的形成如圖2。誰能解釋一下白光色散的原因嗎？

生：從圖2看出，紅光通過棱鏡偏折的程度比其它顏色的光小，而紫光偏折程度比其它顏色的光偏折程度要大。由于不同色光在玻璃棱鏡中偏折角不同造成了白光的色散。

生：折射率變大。

師：表2列出的是某玻璃對各種色光的折射率大小，如果在水中各種色光折射率還會(huì)一樣嗎？

生：會(huì)變化。因?yàn)榻橘|(zhì)決定折射率的大小。

師：那么，如果一束紫光由真空射入某種玻璃，光的頻率、波長、波速又如何變化？

3 對比雙縫干涉與薄膜干涉圖樣，發(fā)現(xiàn)兩類干涉的差異

師：小時(shí)候，我們常玩一個(gè)吹肥皂泡的游戲。因?yàn)榇党鰜淼呐菖菔俏宀拾邤痰?，十分漂亮。你知道肥皂泡為什么是彩色的嗎?/p>

生：是發(fā)生了色散現(xiàn)象。

師：可是我們知道的色散，有的是因?yàn)楣獾恼凵湓斐傻模械膮s是雙縫干涉或衍射現(xiàn)象。肥皂泡上的色散原理是和它們一樣嗎？

生1：我認(rèn)為與折射現(xiàn)象有關(guān)，是因?yàn)楣鈴目諝馍淙敕试硪褐袝r(shí)發(fā)生了折射，不同色光的折射角不同，所以發(fā)生了色散。

生2：與折射無關(guān)，我們看到的彩色不是因?yàn)檎凵涔饩€造成的。應(yīng)該是因?yàn)榉瓷涔膺M(jìn)入人眼時(shí)發(fā)生了色散造成的。

師：兩位提出了非常好的問題，有不同的看法，但不清楚誰對誰錯(cuò)，我們還是通過實(shí)驗(yàn)來分析一下吧！

（實(shí)驗(yàn)演示：燈焰在肥皂膜的像和燈焰在平面鏡的像進(jìn)行對比。）

師：從肥皂液膜上看到的像，與直接看到的燈焰及平面鏡中的燈焰有什么不一樣？

生：有肥皂膜上看到的像與平面鏡中的像、直接看到的像相比，出現(xiàn)了明暗相間的條紋。

師：如果老師在肥皂膜的后面加一個(gè)光屏，能看到燈焰的相嗎？如果不能，那說明什么問題？

生：不能，這說明在肥皂液膜上看到的像是虛像，不是實(shí)像。

師：那么，肥皂液膜上的彩色條紋是光折射引起的色散嗎？

生：不是的。

師：那如果不是光的折射造成，難道是光的反射造成的嗎？

生：對。

師：像的明暗相間的條紋，與之前學(xué)過的什么現(xiàn)象類似？

生：雙縫干涉。

師：對。燈焰的像是肥皂液膜前后兩個(gè)面反射的光形成的。這種現(xiàn)象稱為薄膜干涉。那么，大家還記得波的干涉和雙縫干涉的定義嗎？

生1：兩列頻率相同的波在空間疊加時(shí)，某些區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域振動(dòng)減弱的現(xiàn)象叫波的干涉。

生2：兩束頻率相同的光在空間疊加時(shí)，某些區(qū)域出現(xiàn)明條紋，某些區(qū)域出現(xiàn)暗條紋的現(xiàn)象叫光的干涉。

師：如果要給薄膜干涉下個(gè)定義的話，怎么下？

生：從薄膜前后兩個(gè)面反射的光，在空間疊加時(shí)，出現(xiàn)明暗相間的條紋的現(xiàn)象叫薄膜干涉。

師：非常好?？茖W(xué)家就是通過細(xì)致分析，歸納出物理現(xiàn)象的特征，并定義它的。接下來，我們不妨來比一比雙縫干涉圖樣與薄膜干涉圖樣的相同與不同之處。

生1：相同點(diǎn)：都是彩色條紋

生2：雙縫干涉條紋是豎條紋，薄膜干涉條紋是橫條紋。

生3：雙縫干涉條紋相互平行，且間距相等；而薄膜干涉條紋條紋上疏下密，且不太規(guī)則。

生4：雙縫干涉條紋在光屏上可以觀察，是“實(shí)像”，薄膜干涉圖樣是“虛像”，要用眼睛觀察。

師：以上四位同學(xué)觀察十分細(xì)致，歸納出了兩種兩種干涉圖樣的異同。可是，它們?yōu)槭裁从羞@樣的差異呢？

4 比較分析，深入探討薄膜干涉的成因

師：剛才同學(xué)們總結(jié)了薄膜干涉的主要特點(diǎn)：“橫條紋且上疏下密”。如何解釋這一特征呢？我們進(jìn)一步對比一下雙縫干涉與薄膜干涉的成因。

生：楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫是豎直的，所以光屏上的條紋是豎條紋。而薄膜干涉由于重力的作用，水平方向基本上厚度相等。所以條紋是水平的。

師：我們已經(jīng)知道，當(dāng)兩個(gè)光源與光屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長的偶數(shù)倍（即波長的整數(shù)倍），兩列波在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，這里出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長的奇數(shù)倍時(shí)，兩列光相互削弱，這里出現(xiàn)暗條紋。這是雙縫干涉在光屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件。那是不是薄膜干涉也可以總結(jié)出類似的條件呢？為了弄清這一點(diǎn)，我們要明白薄膜干涉的發(fā)生條件。（播放實(shí)驗(yàn)視頻）

師：從圖7中，我們發(fā)現(xiàn)一束光在肥皂液膜的前后兩個(gè)表面的反射光1、2在空間疊加后，通過眼睛聚焦后，在人眼的視網(wǎng)膜上成像。從圖中可以看出，反射光2比反射光1多到達(dá)P點(diǎn)的距離差ΔS=2d（其中d表示薄膜的厚度，d很小，所以近似相等），參照雙縫干涉，你能總結(jié)出看到明暗條紋的條件呢？

師：很好。通過剛才同學(xué)的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，薄膜干涉中，觀察到明暗條紋的條件應(yīng)該與兩個(gè)因素有關(guān)，即光在薄膜中的波長和薄膜的厚度。如果我給你圖8所示的薄膜，從左側(cè)你觀察到的條紋有什么不同呢？能不能畫出條紋的大致圖樣？

生：畫出相應(yīng)的干涉條紋，甲、乙均為水平的相互平行的間距相等的橫條紋，但甲的條紋相對乙更疏些。因?yàn)橐蚁鄬椎暮穸仍黾拥酶欤詶l紋密些。

師：如果薄膜做成圖9所示，從上方向下看，那條紋又有什么不同呢？

生：A、B為平行等間距的豎條紋，而C應(yīng)該是平行但不等距，左側(cè)的更疏些，右側(cè)更密些。（學(xué)生在黑板上演示）

師：是不是條紋的疏密與三角形的頂角大小有關(guān)？能不能從數(shù)學(xué)的角度來證明一下？

師：分析得十分清楚，謝謝！那能不能解釋一下，肥皂膜上的條紋為什么時(shí)候上疏下密呢？

生：由于重力的作用，肥皂液膜上薄下厚，且呈圖11所示，結(jié)合剛才的結(jié)論可知，上端的頂角小，條紋疏，下端頂角大，條紋密。

師：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鍍膜技術(shù)越來越發(fā)達(dá)。結(jié)合薄膜干涉的規(guī)律，生活中有不少的應(yīng)用。把你知道的說出來，并稍作解析。

生1：在光學(xué)鏡頭上鍍膜，使白光中某一特定波長的光如綠光，利用薄膜干涉把綠光的反射光在薄膜的作用，相互減弱，從而使綠光增強(qiáng)，這種膜叫增透膜。

生2：……

2.教學(xué)后記：本課通過四次不同角度的對比，分析了不同情況下色散的原理，找出了薄膜干涉與雙縫干涉的不同之處，化解了教學(xué)的難點(diǎn)。同時(shí)由于本節(jié)的知識(shí)點(diǎn)多且有交叉重疊，易混淆，通過對比教學(xué)，能理清教學(xué)思路與線索。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃曉標(biāo).普通高中新課程物理教學(xué)實(shí)施回顧與展望[J].物理教學(xué)探討，2013，（6）：1.

[2]劉成剛.運(yùn)用比較方法提高教學(xué)效果[J].物理教學(xué)探討，2010，（8）：14.

（欄目編輯 王柏廬）