比一比，看透薄膜后的秘密

周毅剑

摘 要：比较法，可以去伪存真，可以抓住事物、现象特征，从而快速建构知识连接，达到深化理解的作用。比较教学实用高效，在一些内容庞杂的章节中更能彰显其长处。本文通过一堂课的具体案例说明这一方法的长处。

关键词：对比；比较教学法；梳理教学线索

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）11（S）-0058-4

比较是人们认识、鉴别事物的一种方法，也是一种有效的教学方法。俄国教育家乌申斯基说：“比较是一切理解和思维的基础；我们都是通过比较来了解世界的一切。”的确，世界上没有两片相同的树叶，我们可以象对比两片树叶一样，来对比两种或两种以上的物理现象，找到它们各自的特质，从而深刻理解隐藏其中的物理规律。

1 对比双缝干涉图样，发现不同颜色的光波长、频率大小关系

师：在双缝干涉的实验中，各种颜色的单色光都会发生干涉，但条纹之间的距离不一样。如图1。通过比较可以得出什么结论呢？

师：从表1中，我们可以把七色光按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序排列，波长、频率如何变化？

生：波长变小，频率变大。

2 对比三棱镜色散中的偏向角大小，发现不同颜色的折射率大小关系

师：初中时，我们是通过彩虹知道了太阳光是复色光。并且用三棱镜模拟了“彩虹”的形成如图2。谁能解释一下白光色散的原因吗？

生：从图2看出，红光通过棱镜偏折的程度比其它颜色的光小，而紫光偏折程度比其它颜色的光偏折程度要大。由于不同色光在玻璃棱镜中偏折角不同造成了白光的色散。

生：折射率变大。

师：表2列出的是某玻璃对各种色光的折射率大小，如果在水中各种色光折射率还会一样吗？

生：会变化。因为介质决定折射率的大小。

师：那么，如果一束紫光由真空射入某种玻璃，光的频率、波长、波速又如何变化？

3 对比双缝干涉与薄膜干涉图样，发现两类干涉的差异

师：小时候，我们常玩一个吹肥皂泡的游戏。因为吹出来的泡泡是五彩斑斓的，十分漂亮。你知道肥皂泡为什么是彩色的吗？

生：是发生了色散现象。

师：可是我们知道的色散，有的是因为光的折射造成的，有的却是双缝干涉或衍射现象。肥皂泡上的色散原理是和它们一样吗？

生1：我认为与折射现象有关，是因为光从空气射入肥皂液中时发生了折射，不同色光的折射角不同，所以发生了色散。

生2：与折射无关，我们看到的彩色不是因为折射光线造成的。应该是因为反射光进入人眼时发生了色散造成的。

师：两位提出了非常好的问题，有不同的看法，但不清楚谁对谁错，我们还是通过实验来分析一下吧！

（实验演示：灯焰在肥皂膜的像和灯焰在平面镜的像进行对比。）

师：从肥皂液膜上看到的像，与直接看到的灯焰及平面镜中的灯焰有什么不一样？

生：有肥皂膜上看到的像与平面镜中的像、直接看到的像相比，出现了明暗相间的条纹。

师：如果老师在肥皂膜的后面加一个光屏，能看到灯焰的相吗？如果不能，那说明什么问题？

生：不能，这说明在肥皂液膜上看到的像是虚像，不是实像。

师：那么，肥皂液膜上的彩色条纹是光折射引起的色散吗？

生：不是的。

师：那如果不是光的折射造成，难道是光的反射造成的吗？

生：对。

师：像的明暗相间的条纹，与之前学过的什么现象类似？

生：双缝干涉。

师：对。灯焰的像是肥皂液膜前后两个面反射的光形成的。这种现象称为薄膜干涉。那么，大家还记得波的干涉和双缝干涉的定义吗？

生1：两列频率相同的波在空间叠加时，某些区域振动加强，某些区域振动减弱的现象叫波的干涉。

生2：两束频率相同的光在空间叠加时，某些区域出现明条纹，某些区域出现暗条纹的现象叫光的干涉。

师：如果要给薄膜干涉下个定义的话，怎么下？

生：从薄膜前后两个面反射的光，在空间叠加时，出现明暗相间的条纹的现象叫薄膜干涉。

师：非常好。科学家就是通过细致分析，归纳出物理现象的特征，并定义它的。接下来，我们不妨来比一比双缝干涉图样与薄膜干涉图样的相同与不同之处。

生1：相同点：都是彩色条纹

生2：双缝干涉条纹是竖条纹，薄膜干涉条纹是横条纹。

生3：双缝干涉条纹相互平行，且间距相等；而薄膜干涉条纹条纹上疏下密，且不太规则。

生4：双缝干涉条纹在光屏上可以观察，是“实像”，薄膜干涉图样是“虚像”，要用眼睛观察。

师：以上四位同学观察十分细致，归纳出了两种两种干涉图样的异同。可是，它们为什么有这样的差异呢？

4 比较分析，深入探讨薄膜干涉的成因

师：刚才同学们总结了薄膜干涉的主要特点：“横条纹且上疏下密”。如何解释这一特征呢？我们进一步对比一下双缝干涉与薄膜干涉的成因。

生：杨氏双缝干涉实验中，双缝是竖直的，所以光屏上的条纹是竖条纹。而薄膜干涉由于重力的作用，水平方向基本上厚度相等。所以条纹是水平的。

师：我们已经知道，当两个光源与光屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍（即波长的整数倍），两列波在这点相互加强，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光相互削弱，这里出现暗条纹。这是双缝干涉在光屏上出现明暗条纹的条件。那是不是薄膜干涉也可以总结出类似的条件呢？为了弄清这一点，我们要明白薄膜干涉的发生条件。（播放实验视频）

师：从图7中，我们发现一束光在肥皂液膜的前后两个表面的反射光1、2在空间叠加后，通过眼睛聚焦后，在人眼的视网膜上成像。从图中可以看出，反射光2比反射光1多到达P点的距离差ΔS=2d（其中d表示薄膜的厚度，d很小，所以近似相等），参照双缝干涉，你能总结出看到明暗条纹的条件呢？

师：很好。通过刚才同学的分析，我们不难发现，薄膜干涉中，观察到明暗条纹的条件应该与两个因素有关，即光在薄膜中的波长和薄膜的厚度。如果我给你图8所示的薄膜，从左侧你观察到的条纹有什么不同呢？能不能画出条纹的大致图样？

生：画出相应的干涉条纹，甲、乙均为水平的相互平行的间距相等的横条纹，但甲的条纹相对乙更疏些。因为乙相对甲的厚度增加得更快，所以条纹密些。

师：如果薄膜做成图9所示，从上方向下看，那条纹又有什么不同呢？

生：A、B为平行等间距的竖条纹，而C应该是平行但不等距，左侧的更疏些，右侧更密些。（学生在黑板上演示）

师：是不是条纹的疏密与三角形的顶角大小有关？能不能从数学的角度来证明一下？

师：分析得十分清楚，谢谢！那能不能解释一下，肥皂膜上的条纹为什么时候上疏下密呢？

生：由于重力的作用，肥皂液膜上薄下厚，且呈图11所示，结合刚才的结论可知，上端的顶角小，条纹疏，下端顶角大，条纹密。

师：随着科学技术的不断进步，镀膜技术越来越发达。结合薄膜干涉的规律，生活中有不少的应用。把你知道的说出来，并稍作解析。

生1：在光学镜头上镀膜，使白光中某一特定波长的光如绿光，利用薄膜干涉把绿光的反射光在薄膜的作用，相互减弱，从而使绿光增强，这种膜叫增透膜。

生2：……

2.教学后记：本课通过四次不同角度的对比，分析了不同情况下色散的原理，找出了薄膜干涉与双缝干涉的不同之处，化解了教学的难点。同时由于本节的知识点多且有交叉重叠，易混淆，通过对比教学，能理清教学思路与线索。

参考文献：

[1]黄晓标.普通高中新课程物理教学实施回顾与展望[J].物理教学探讨，2013，（6）：1.

[2]刘成刚.运用比较方法提高教学效果[J].物理教学探讨，2010，（8）：14.

（栏目编辑 王柏庐）

摘 要：比较法，可以去伪存真，可以抓住事物、现象特征，从而快速建构知识连接，达到深化理解的作用。比较教学实用高效，在一些内容庞杂的章节中更能彰显其长处。本文通过一堂课的具体案例说明这一方法的长处。

关键词：对比；比较教学法；梳理教学线索

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）11（S）-0058-4

比较是人们认识、鉴别事物的一种方法，也是一种有效的教学方法。俄国教育家乌申斯基说：“比较是一切理解和思维的基础；我们都是通过比较来了解世界的一切。”的确，世界上没有两片相同的树叶，我们可以象对比两片树叶一样，来对比两种或两种以上的物理现象，找到它们各自的特质，从而深刻理解隐藏其中的物理规律。

1 对比双缝干涉图样，发现不同颜色的光波长、频率大小关系

师：在双缝干涉的实验中，各种颜色的单色光都会发生干涉，但条纹之间的距离不一样。如图1。通过比较可以得出什么结论呢？

师：从表1中，我们可以把七色光按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序排列，波长、频率如何变化？

生：波长变小，频率变大。

2 对比三棱镜色散中的偏向角大小，发现不同颜色的折射率大小关系

师：初中时，我们是通过彩虹知道了太阳光是复色光。并且用三棱镜模拟了“彩虹”的形成如图2。谁能解释一下白光色散的原因吗？

生：从图2看出，红光通过棱镜偏折的程度比其它颜色的光小，而紫光偏折程度比其它颜色的光偏折程度要大。由于不同色光在玻璃棱镜中偏折角不同造成了白光的色散。

生：折射率变大。

师：表2列出的是某玻璃对各种色光的折射率大小，如果在水中各种色光折射率还会一样吗？

生：会变化。因为介质决定折射率的大小。

师：那么，如果一束紫光由真空射入某种玻璃，光的频率、波长、波速又如何变化？

3 对比双缝干涉与薄膜干涉图样，发现两类干涉的差异

师：小时候，我们常玩一个吹肥皂泡的游戏。因为吹出来的泡泡是五彩斑斓的，十分漂亮。你知道肥皂泡为什么是彩色的吗？

生：是发生了色散现象。

师：可是我们知道的色散，有的是因为光的折射造成的，有的却是双缝干涉或衍射现象。肥皂泡上的色散原理是和它们一样吗？

生1：我认为与折射现象有关，是因为光从空气射入肥皂液中时发生了折射，不同色光的折射角不同，所以发生了色散。

生2：与折射无关，我们看到的彩色不是因为折射光线造成的。应该是因为反射光进入人眼时发生了色散造成的。

师：两位提出了非常好的问题，有不同的看法，但不清楚谁对谁错，我们还是通过实验来分析一下吧！

（实验演示：灯焰在肥皂膜的像和灯焰在平面镜的像进行对比。）

师：从肥皂液膜上看到的像，与直接看到的灯焰及平面镜中的灯焰有什么不一样？

生：有肥皂膜上看到的像与平面镜中的像、直接看到的像相比，出现了明暗相间的条纹。

师：如果老师在肥皂膜的后面加一个光屏，能看到灯焰的相吗？如果不能，那说明什么问题？

生：不能，这说明在肥皂液膜上看到的像是虚像，不是实像。

师：那么，肥皂液膜上的彩色条纹是光折射引起的色散吗？

生：不是的。

师：那如果不是光的折射造成，难道是光的反射造成的吗？

生：对。

师：像的明暗相间的条纹，与之前学过的什么现象类似？

生：双缝干涉。

师：对。灯焰的像是肥皂液膜前后两个面反射的光形成的。这种现象称为薄膜干涉。那么，大家还记得波的干涉和双缝干涉的定义吗？

生1：两列频率相同的波在空间叠加时，某些区域振动加强，某些区域振动减弱的现象叫波的干涉。

生2：两束频率相同的光在空间叠加时，某些区域出现明条纹，某些区域出现暗条纹的现象叫光的干涉。

师：如果要给薄膜干涉下个定义的话，怎么下？

生：从薄膜前后两个面反射的光，在空间叠加时，出现明暗相间的条纹的现象叫薄膜干涉。

师：非常好。科学家就是通过细致分析，归纳出物理现象的特征，并定义它的。接下来，我们不妨来比一比双缝干涉图样与薄膜干涉图样的相同与不同之处。

生1：相同点：都是彩色条纹

生2：双缝干涉条纹是竖条纹，薄膜干涉条纹是横条纹。

生3：双缝干涉条纹相互平行，且间距相等；而薄膜干涉条纹条纹上疏下密，且不太规则。

生4：双缝干涉条纹在光屏上可以观察，是“实像”，薄膜干涉图样是“虚像”，要用眼睛观察。

师：以上四位同学观察十分细致，归纳出了两种两种干涉图样的异同。可是，它们为什么有这样的差异呢？

4 比较分析，深入探讨薄膜干涉的成因

师：刚才同学们总结了薄膜干涉的主要特点：“横条纹且上疏下密”。如何解释这一特征呢？我们进一步对比一下双缝干涉与薄膜干涉的成因。

生：杨氏双缝干涉实验中，双缝是竖直的，所以光屏上的条纹是竖条纹。而薄膜干涉由于重力的作用，水平方向基本上厚度相等。所以条纹是水平的。

师：我们已经知道，当两个光源与光屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍（即波长的整数倍），两列波在这点相互加强，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光相互削弱，这里出现暗条纹。这是双缝干涉在光屏上出现明暗条纹的条件。那是不是薄膜干涉也可以总结出类似的条件呢？为了弄清这一点，我们要明白薄膜干涉的发生条件。（播放实验视频）

师：从图7中，我们发现一束光在肥皂液膜的前后两个表面的反射光1、2在空间叠加后，通过眼睛聚焦后，在人眼的视网膜上成像。从图中可以看出，反射光2比反射光1多到达P点的距离差ΔS=2d（其中d表示薄膜的厚度，d很小，所以近似相等），参照双缝干涉，你能总结出看到明暗条纹的条件呢？

师：很好。通过刚才同学的分析，我们不难发现，薄膜干涉中，观察到明暗条纹的条件应该与两个因素有关，即光在薄膜中的波长和薄膜的厚度。如果我给你图8所示的薄膜，从左侧你观察到的条纹有什么不同呢？能不能画出条纹的大致图样？

生：画出相应的干涉条纹，甲、乙均为水平的相互平行的间距相等的横条纹，但甲的条纹相对乙更疏些。因为乙相对甲的厚度增加得更快，所以条纹密些。

师：如果薄膜做成图9所示，从上方向下看，那条纹又有什么不同呢？

生：A、B为平行等间距的竖条纹，而C应该是平行但不等距，左侧的更疏些，右侧更密些。（学生在黑板上演示）

师：是不是条纹的疏密与三角形的顶角大小有关？能不能从数学的角度来证明一下？

师：分析得十分清楚，谢谢！那能不能解释一下，肥皂膜上的条纹为什么时候上疏下密呢？

生：由于重力的作用，肥皂液膜上薄下厚，且呈图11所示，结合刚才的结论可知，上端的顶角小，条纹疏，下端顶角大，条纹密。

师：随着科学技术的不断进步，镀膜技术越来越发达。结合薄膜干涉的规律，生活中有不少的应用。把你知道的说出来，并稍作解析。

生1：在光学镜头上镀膜，使白光中某一特定波长的光如绿光，利用薄膜干涉把绿光的反射光在薄膜的作用，相互减弱，从而使绿光增强，这种膜叫增透膜。

生2：……

2.教学后记：本课通过四次不同角度的对比，分析了不同情况下色散的原理，找出了薄膜干涉与双缝干涉的不同之处，化解了教学的难点。同时由于本节的知识点多且有交叉重叠，易混淆，通过对比教学，能理清教学思路与线索。

参考文献：

[1]黄晓标.普通高中新课程物理教学实施回顾与展望[J].物理教学探讨，2013，（6）：1.

[2]刘成刚.运用比较方法提高教学效果[J].物理教学探讨，2010，（8）：14.

（栏目编辑 王柏庐）

摘 要：比较法，可以去伪存真，可以抓住事物、现象特征，从而快速建构知识连接，达到深化理解的作用。比较教学实用高效，在一些内容庞杂的章节中更能彰显其长处。本文通过一堂课的具体案例说明这一方法的长处。

关键词：对比；比较教学法；梳理教学线索

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）11（S）-0058-4

比较是人们认识、鉴别事物的一种方法，也是一种有效的教学方法。俄国教育家乌申斯基说：“比较是一切理解和思维的基础；我们都是通过比较来了解世界的一切。”的确，世界上没有两片相同的树叶，我们可以象对比两片树叶一样，来对比两种或两种以上的物理现象，找到它们各自的特质，从而深刻理解隐藏其中的物理规律。

1 对比双缝干涉图样，发现不同颜色的光波长、频率大小关系

师：在双缝干涉的实验中，各种颜色的单色光都会发生干涉，但条纹之间的距离不一样。如图1。通过比较可以得出什么结论呢？

师：从表1中，我们可以把七色光按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序排列，波长、频率如何变化？

生：波长变小，频率变大。

2 对比三棱镜色散中的偏向角大小，发现不同颜色的折射率大小关系

师：初中时，我们是通过彩虹知道了太阳光是复色光。并且用三棱镜模拟了“彩虹”的形成如图2。谁能解释一下白光色散的原因吗？

生：从图2看出，红光通过棱镜偏折的程度比其它颜色的光小，而紫光偏折程度比其它颜色的光偏折程度要大。由于不同色光在玻璃棱镜中偏折角不同造成了白光的色散。

生：折射率变大。

师：表2列出的是某玻璃对各种色光的折射率大小，如果在水中各种色光折射率还会一样吗？

生：会变化。因为介质决定折射率的大小。

师：那么，如果一束紫光由真空射入某种玻璃，光的频率、波长、波速又如何变化？

3 对比双缝干涉与薄膜干涉图样，发现两类干涉的差异

师：小时候，我们常玩一个吹肥皂泡的游戏。因为吹出来的泡泡是五彩斑斓的，十分漂亮。你知道肥皂泡为什么是彩色的吗？

生：是发生了色散现象。

师：可是我们知道的色散，有的是因为光的折射造成的，有的却是双缝干涉或衍射现象。肥皂泡上的色散原理是和它们一样吗？

生1：我认为与折射现象有关，是因为光从空气射入肥皂液中时发生了折射，不同色光的折射角不同，所以发生了色散。

生2：与折射无关，我们看到的彩色不是因为折射光线造成的。应该是因为反射光进入人眼时发生了色散造成的。

师：两位提出了非常好的问题，有不同的看法，但不清楚谁对谁错，我们还是通过实验来分析一下吧！

（实验演示：灯焰在肥皂膜的像和灯焰在平面镜的像进行对比。）

师：从肥皂液膜上看到的像，与直接看到的灯焰及平面镜中的灯焰有什么不一样？

生：有肥皂膜上看到的像与平面镜中的像、直接看到的像相比，出现了明暗相间的条纹。

师：如果老师在肥皂膜的后面加一个光屏，能看到灯焰的相吗？如果不能，那说明什么问题？

生：不能，这说明在肥皂液膜上看到的像是虚像，不是实像。

师：那么，肥皂液膜上的彩色条纹是光折射引起的色散吗？

生：不是的。

师：那如果不是光的折射造成，难道是光的反射造成的吗？

生：对。

师：像的明暗相间的条纹，与之前学过的什么现象类似？

生：双缝干涉。

师：对。灯焰的像是肥皂液膜前后两个面反射的光形成的。这种现象称为薄膜干涉。那么，大家还记得波的干涉和双缝干涉的定义吗？

生1：两列频率相同的波在空间叠加时，某些区域振动加强，某些区域振动减弱的现象叫波的干涉。

生2：两束频率相同的光在空间叠加时，某些区域出现明条纹，某些区域出现暗条纹的现象叫光的干涉。

师：如果要给薄膜干涉下个定义的话，怎么下？

生：从薄膜前后两个面反射的光，在空间叠加时，出现明暗相间的条纹的现象叫薄膜干涉。

师：非常好。科学家就是通过细致分析，归纳出物理现象的特征，并定义它的。接下来，我们不妨来比一比双缝干涉图样与薄膜干涉图样的相同与不同之处。

生1：相同点：都是彩色条纹

生2：双缝干涉条纹是竖条纹，薄膜干涉条纹是横条纹。

生3：双缝干涉条纹相互平行，且间距相等；而薄膜干涉条纹条纹上疏下密，且不太规则。

生4：双缝干涉条纹在光屏上可以观察，是“实像”，薄膜干涉图样是“虚像”，要用眼睛观察。

师：以上四位同学观察十分细致，归纳出了两种两种干涉图样的异同。可是，它们为什么有这样的差异呢？

4 比较分析，深入探讨薄膜干涉的成因

师：刚才同学们总结了薄膜干涉的主要特点：“横条纹且上疏下密”。如何解释这一特征呢？我们进一步对比一下双缝干涉与薄膜干涉的成因。

生：杨氏双缝干涉实验中，双缝是竖直的，所以光屏上的条纹是竖条纹。而薄膜干涉由于重力的作用，水平方向基本上厚度相等。所以条纹是水平的。

师：我们已经知道，当两个光源与光屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍（即波长的整数倍），两列波在这点相互加强，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光相互削弱，这里出现暗条纹。这是双缝干涉在光屏上出现明暗条纹的条件。那是不是薄膜干涉也可以总结出类似的条件呢？为了弄清这一点，我们要明白薄膜干涉的发生条件。（播放实验视频）

师：从图7中，我们发现一束光在肥皂液膜的前后两个表面的反射光1、2在空间叠加后，通过眼睛聚焦后，在人眼的视网膜上成像。从图中可以看出，反射光2比反射光1多到达P点的距离差ΔS=2d（其中d表示薄膜的厚度，d很小，所以近似相等），参照双缝干涉，你能总结出看到明暗条纹的条件呢？

师：很好。通过刚才同学的分析，我们不难发现，薄膜干涉中，观察到明暗条纹的条件应该与两个因素有关，即光在薄膜中的波长和薄膜的厚度。如果我给你图8所示的薄膜，从左侧你观察到的条纹有什么不同呢？能不能画出条纹的大致图样？

生：画出相应的干涉条纹，甲、乙均为水平的相互平行的间距相等的横条纹，但甲的条纹相对乙更疏些。因为乙相对甲的厚度增加得更快，所以条纹密些。

师：如果薄膜做成图9所示，从上方向下看，那条纹又有什么不同呢？

生：A、B为平行等间距的竖条纹，而C应该是平行但不等距，左侧的更疏些，右侧更密些。（学生在黑板上演示）

师：是不是条纹的疏密与三角形的顶角大小有关？能不能从数学的角度来证明一下？

师：分析得十分清楚，谢谢！那能不能解释一下，肥皂膜上的条纹为什么时候上疏下密呢？

生：由于重力的作用，肥皂液膜上薄下厚，且呈图11所示，结合刚才的结论可知，上端的顶角小，条纹疏，下端顶角大，条纹密。

师：随着科学技术的不断进步，镀膜技术越来越发达。结合薄膜干涉的规律，生活中有不少的应用。把你知道的说出来，并稍作解析。

生1：在光学镜头上镀膜，使白光中某一特定波长的光如绿光，利用薄膜干涉把绿光的反射光在薄膜的作用，相互减弱，从而使绿光增强，这种膜叫增透膜。

生2：……

2.教学后记：本课通过四次不同角度的对比，分析了不同情况下色散的原理，找出了薄膜干涉与双缝干涉的不同之处，化解了教学的难点。同时由于本节的知识点多且有交叉重叠，易混淆，通过对比教学，能理清教学思路与线索。

参考文献：

[1]黄晓标.普通高中新课程物理教学实施回顾与展望[J].物理教学探讨，2013，（6）：1.

[2]刘成刚.运用比较方法提高教学效果[J].物理教学探讨，2010，（8）：14.

（栏目编辑 王柏庐）