摘要：本文通過“光的干涉和衍射”這一堂復(fù)習(xí)課的一些問題探討，說明在新課程理念下，重視并利用學(xué)生質(zhì)疑、實施探究教學(xué)，以及教師在課前帶著問題去充分研究教材、學(xué)生等課程要素的重要性。

關(guān)鍵詞雙縫干涉；單縫衍射；新課程理念；教學(xué)反思

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2007)5(S)-0020-2

1 問題的由來

在“光的干涉和衍射”復(fù)習(xí)課教學(xué)中，筆者把1997年全國普通高考物理第5題作為例題來分析。原題如下：

在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋。若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片（只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過綠光），這時

A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失

B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在

C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮

D.屏上無任何光亮

教學(xué)時，先引導(dǎo)學(xué)生分析相干條件，從而排除A、B選項；然后分析雙縫中分別有紅光和綠光通過，從而排除D選項，正確的選項只有C。這時，有好幾個學(xué)生幾乎同時提出：“屏上的光亮是什么樣子的呢？”我就引導(dǎo)學(xué)生分析，得出的結(jié)論是“屏上出現(xiàn)了紅光和綠光分別發(fā)生的單縫衍射條紋疊合在一起?！北疽詾檫@就解決此題了，不料，一位學(xué)生又提出：“那么能否把雙縫干涉理解為是兩個單縫衍射的疊加呢？”結(jié)果引發(fā)了全班學(xué)生的一場爭論，還提出了其它一些問題，如“雙縫干涉中有無單縫衍射呢？”、“雙縫干涉與單縫衍射究竟有什么關(guān)系呢？”等等。由于課前沒有充分研究教材和學(xué)生，毫無這些問題的意識和準備，弄得這堂復(fù)習(xí)課進退兩難、草草收場。

2 問題的分析

2.1 例1中屏上的光亮是兩種單縫衍射條紋的疊合嗎？

結(jié)論是肯定的。因為雙縫干涉實驗中的每個縫寬滿足發(fā)生明顯衍射的條件，所以應(yīng)該是能夠分別發(fā)生單縫衍射的。只是由于發(fā)生單縫衍射時，第一暗紋的角度θ滿足：a sinθ=λ，所以當縫寬a接近光的波長λ時，第一暗紋的角度θ接近90°，由于上下兩條暗紋是中央亮紋的邊界，該亮紋覆蓋整個屏，因此屏上能看到紅光和綠光疊合的光亮，卻覺察不到明顯的衍射條紋。

2.2 雙縫干涉是兩個單縫衍射的疊加嗎？

結(jié)論是否定的。因為兩者雖然在本質(zhì)上都是波疊加的結(jié)果，但雙縫干涉是分別通過兩個縫中的兩列相干光波在屏上疊加產(chǎn)生的，而單縫衍射是通過同一縫中的不同點發(fā)出的惠更斯子波在屏上疊加產(chǎn)生的；即雙縫干涉是有限的兩列波的相干疊加，而單縫衍射卻是無限多列波的相干疊加；因此雙縫干涉并非是兩個單縫衍射的疊加。

2.3 雙縫干涉中是否存在單縫衍射條紋呢？

結(jié)論是肯定的。理由同上第1點，只是當a≤λ時，屏上覺察不到單縫衍射條紋的“影子”；只有當a>λ且又能滿足明顯衍射的條件時，才能在雙縫干涉圖樣中呈現(xiàn)出較為明顯的單縫衍射條紋的“影子”（如圖1-(c)和圖2-(a)所示）。

2.4 單縫衍射條紋的\"影子\"是如何體現(xiàn)在雙縫干涉條紋中的呢？即雙縫干涉與單縫衍射究竟有什么關(guān)系呢？

根據(jù)大學(xué)物理教材“雙縫的衍射”介紹，“在雙縫實驗中，暗含地假設(shè)了縫的寬度比起照射它們的光的波長是細窄的，就是說，a≤λ。對這樣窄的縫，每條縫的衍射圖樣的中央極大覆蓋了全部觀察屏。還有，來自兩縫的光的干涉產(chǎn)生強度近似相等的明亮條紋?！彼?，在這種條件下，雙縫干涉圖樣中幾乎覺察不到單縫衍射條紋的“影子”。“然而，實際上用可見光時，a≤λ的條件常常不能滿足。對于相對寬的縫，來自兩條縫的光的干涉產(chǎn)生的明紋的強度并不都相同。這就是說，雙縫干涉產(chǎn)生的條紋的強度被通過每條縫的光的衍射調(diào)制了。如圖1-（a）、（b）、（c）和圖2-（a）、（b）所示。”

綜上所述，雙縫干涉并非是兩個單縫衍射的疊加，但當縫寬非極窄時，雙縫干涉中存在著單縫衍射條紋的“影子”，即雙縫干涉產(chǎn)生的條紋的強度被通過每條縫的光的衍射調(diào)制了（如圖1-(c)和圖2-（a）所示）。

3 教學(xué)反思

3.1 在新課改的背景下，教師要轉(zhuǎn)變觀念，要充分重視并利用學(xué)生的質(zhì)疑。即使象筆者的這堂復(fù)習(xí)課，雖然被學(xué)生質(zhì)疑到“進退兩難”的尷尬境地，但仍有很大價值。因為畢竟學(xué)生的主動探究“動”起來了，至少比“教師說，學(xué)生聽、記”的“完美課”要有價值得多。只有這樣，才能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，也能真正體現(xiàn)教學(xué)相長。

3.2 雖然學(xué)生的主動探究是“動”起來了，但被學(xué)生質(zhì)疑到“進退兩難”的尷尬境地，也難以達到真正充分的探究。所以作為教師既要大膽改革、在教學(xué)中不斷實踐新課程理念，同時也要不斷鉆研，尤其是在課前要帶著問題充分研究教材、學(xué)生等課程要素。比如，筆者的這堂復(fù)習(xí)課，雖然在課程標準中的知識要求并不高，也不需要探究得如此深入，但學(xué)生既然提出了質(zhì)疑，教師就必須妥善應(yīng)對處理，如果課前對本文的這些問題有所研究，那么教師面對質(zhì)疑時就心里有數(shù)，處理時就能做到詳略有度、收發(fā)自如。

總之，對教師來說，新課改既是一種機遇，更是一種挑戰(zhàn)。我們只有積極投身于新課改的大潮中，不斷探索、銳意進取，才能不斷完善課堂教學(xué)，真正落實新課程理念。

參考文獻：

［1］［2］［3］［美］哈里德、瑞斯尼克、沃克著，張三慧、李椿等譯，物理學(xué)基礎(chǔ)（原書第6版），機械工業(yè)出版社，2005年8月第1版940～952頁

(欄目編輯黃懋恩)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。