項(xiàng)目背景
在高中物理教學(xué)中,幾乎所有的物理教師都會(huì)遇到同一個(gè)難題:如何講解《波的干涉理論》一課,怎樣讓學(xué)生理解:當(dāng)兩列相干波在疊加處到波源的距離之差(波程差)為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)δ=nλ(n=0,1,2,…)振動(dòng)為加強(qiáng);當(dāng)兩列相干波的波程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)δ=(2n+1)λ/2(n=0,1,2,…)振動(dòng)為減弱。加強(qiáng)帶和減弱帶彼此間隔,這就是波的干涉。
要想使學(xué)生能直觀的理解這個(gè)理論,有一定的困難。為此筆者設(shè)計(jì)并制作了簡(jiǎn)易且效果極佳的儀器——波的干涉理論解釋儀。
科學(xué)方法
該儀器應(yīng)用了形象模型,把一個(gè)抽象難懂的物理過(guò)程,用模型直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前,突破了高中物理教學(xué)的“瓶頸”問(wèn)題。制作過(guò)程
如圖所示,在磁性黑板上端水平固定一個(gè)支架,支架的槽內(nèi)有兩個(gè)可以移動(dòng)的塑料小鉤,上面各固定兩個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小夾子,另用兩個(gè)相同長(zhǎng)度(內(nèi)穿有鐵絲)的銅管繞制成兩個(gè)完全相同的“正弦波”型的“橫波”模型。把兩個(gè)銅管的上端都用上面的兩個(gè)小夾子夾住,相當(dāng)于兩個(gè)相干“波源”(S1S2)。
將黑板掛好,模型的下端在小黑板上相交于P點(diǎn)(P點(diǎn)的位置不定),如果P點(diǎn)是波峰與波峰(或波谷與波谷)相交在一起,則從P點(diǎn)放一個(gè)強(qiáng)磁鐵吸住銅管,磁鐵上方固定一個(gè)拉桿天線制成的尺子,以P點(diǎn)為圓心,PS2為半徑旋轉(zhuǎn)交PS1上一點(diǎn)A,發(fā)現(xiàn)當(dāng)PS2-PS1是0,λ,2λ,…nλ時(shí)一直是加強(qiáng)帶。用彩色筆標(biāo)出多個(gè)加強(qiáng)點(diǎn),用虛線邊起來(lái)即為加強(qiáng)帶。
同理P為波峰與波谷相遇時(shí),δ=PS2-PSI,則一定是λ/2,3λ/2,5λ/2…,(2n+1)λ/2[n=0,1,2,…]。
用彩色筆標(biāo)出減弱帶,可以直接從黑板上反映出來(lái),效果非常明顯。這樣就很好地解釋了抽象難懂的干涉理論,并且描繪出水波的干涉圖樣,對(duì)教學(xué)有很大幫助,也解決了學(xué)校沒(méi)有類(lèi)似儀器的缺憾。
教學(xué)效果
該儀器能直觀、形象地模擬橫波的干涉理論,可以讓學(xué)生很快的理解和掌握,并能活學(xué)活用,對(duì)未來(lái)學(xué)習(xí)光的干涉理論鋪平了道