135光的衍射教案

1、光的衍射教案三維目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1、知道幾何光學(xué)中所說的光沿直線傳播是一種近似2、知道光通過狹縫和圓孔的衍射現(xiàn)象3、知道觀察到明顯衍射的條件（二）過程與方法了解單縫衍射、小孔衍射，并能用相關(guān)知識(shí)對(duì)生活中的有關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行解釋和分析（三）情感態(tài)度價(jià)值觀1、讓學(xué)生知道科學(xué)研究必須重視理論的指導(dǎo)和實(shí)踐的勤奮作用；2、必須有自信心和踏實(shí)勤奮的態(tài)度；3、在學(xué)習(xí)中也要有好品質(zhì)、好作風(fēng) 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)1 通過眾多的光的衍射實(shí)驗(yàn)事實(shí)和衍射圖片來認(rèn)識(shí)光的波動(dòng)性 2光的衍射現(xiàn)象與干涉現(xiàn)象根本上講都是光波的相干疊加 3正確認(rèn)識(shí)光發(fā)生明顯衍射的條件 4培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，教?/p>

2、學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)，重視實(shí)踐   教具  1演示水波衍射現(xiàn)象 頻率可調(diào)的振源，發(fā)波水槽及相應(yīng)配件，水波衍射圖樣示意掛圖 2演示光的單縫、圓孔衍射現(xiàn)象 光的干涉、衍射演示儀，激光干涉、衍射演示儀(及相關(guān)的配件)，單絲白熾燈、紅燈、藍(lán)色燈，自制的單縫衍射片，光波圓孔衍射管，游標(biāo)卡尺 3演示泊松亮斑，激光發(fā)生器，小圓屏教學(xué)方法：探究法  教學(xué)設(shè)計(jì)示例（）引入新課 提出問題：什么是波的衍射現(xiàn)象？ 演示水波的衍射現(xiàn)象，讓學(xué)生回答并描述衍射現(xiàn)象的特征，喚起學(xué)生對(duì)機(jī)械波衍射的回憶，然后再舉聲波的

3、衍射例子指出一切波都能發(fā)生衍射，通過衍射把能量傳到陰影區(qū)域，能夠發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸跟波長(zhǎng)差不多 水波、聲波都會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，那么光是否也會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象？若會(huì)產(chǎn)生，那么衍射圖樣可能是什么樣呢？ （二）教學(xué)過程（一）、所謂光的衍射現(xiàn)象，是當(dāng)光在它傳播的方向上遇到障礙物或孔（其大小可以與光的波長(zhǎng)相比或比光的波長(zhǎng)?。r(shí)，光繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象演示：下面我們用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察取一個(gè)不透光的屏，在它的中間裝上一個(gè)寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫，用平行的單色光照射，在縫后適當(dāng)距離處放一個(gè)像屏（如圖） 我們看到，當(dāng)縫比較寬時(shí)，在像屏上是一條幾乎與縫一樣寬的亮線，除了這一條光

4、線外，像屏上出現(xiàn)了陰影這時(shí)光可視為是沿直線傳播的接著逐漸縮小縫的寬度，當(dāng)縫調(diào)到很窄（縫寬與光波的波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)）在像屏的原陰影區(qū)內(nèi)觀察到了明暗相間的條紋這實(shí)驗(yàn)表明光在其前進(jìn)的途中遇上大小相當(dāng)于光的波長(zhǎng)的障礙物或孔時(shí)，偏離了直線傳播方向，即光產(chǎn)生了衍射現(xiàn)象上述衍射現(xiàn)象是通過單縫形成的，我們稱之為光的單縫衍射    單色光的干涉與衍射都出現(xiàn)明暗相間的條紋，但圖案不同干涉條紋是等間隔的，衍射條紋間隔不等白光照射單縫時(shí)，可以在像屏上得到彩色條紋，它與雙縫干涉的彩色條紋也不同，中央一級(jí)是又亮又寬的白色條紋，兩邊是較窄較暗的彩色條紋用點(diǎn)光源來照射有較大圓孔AB的屏，在像屏 MN上

5、出現(xiàn)一個(gè)光亮的圓， 這說明光是沿直線傳播的逐漸縮小孔的直徑，可以看到屏上的亮圓也逐漸減小但是，圓孔縮到很小時(shí)，在像屏MN上原陰影區(qū)就形成一些明暗相間的圓環(huán)，這些圓環(huán)達(dá)到的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了光按直線傳播所能照到的范圍，這就是光通過小孔產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象進(jìn)一步證明了光具有波動(dòng)性，對(duì)確定光的波動(dòng)說的正確性起了重要作用關(guān)于這個(gè)問題，歷史上曾有過一段趣事1818年，當(dāng)法國(guó)物理學(xué)家菲漢耳提出光的波動(dòng)理論時(shí)，著名數(shù)學(xué)家泊松根據(jù)菲涅耳的理論推算出：把一個(gè)不透光的小的圓盤狀物放在光束中，在距這個(gè)圓盤一定距離的像屏上，圓盤的陰影中心應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)亮斑人們從未看過和聽說過這種現(xiàn)象，因而認(rèn)為這是荒謬的，所

6、以泊松興高采烈地宣稱他駁倒了菲涅耳的波動(dòng)理論，菲涅耳接受了這一挑戰(zhàn)，精心研究，“奇跡”終于出現(xiàn)了，實(shí)驗(yàn)證明圓盤陰影中心確實(shí)有一個(gè)亮斑，這就是著名的泊松亮斑光沿直線傳播只是一個(gè)近似的規(guī)律：當(dāng)光的波長(zhǎng)比障礙物或孔的尺寸小得多時(shí)，可認(rèn)為光是沿直線傳播的，當(dāng)光的波長(zhǎng)與障礙物或孔的尺寸可以相比擬時(shí)將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象提問：當(dāng)光通過小孔或者狹縫時(shí)，在后面的光屏上會(huì)得到什么樣的圖案？學(xué)生回答的基礎(chǔ)上老師總結(jié)當(dāng)縫很大時(shí)直線傳播（得到影）當(dāng)縫減小時(shí)逐漸會(huì)出現(xiàn)小孔成像的現(xiàn)象繼續(xù)減小縫的大小會(huì)出現(xiàn)光的衍射現(xiàn)象 (二)光的單縫衍射 (1)單縫衍射實(shí)驗(yàn) 教師用光的干涉、衍射儀做單色光的單縫

7、衍射，或用激光源來做單縫衍射實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程中展示縫較寬時(shí)：光沿著直線傳播，陰影區(qū)和亮區(qū)邊界清晰；減小縫寬，在縫較狹時(shí)：陰影區(qū)和亮區(qū)的邊界變得模糊；繼續(xù)減小縫寬光明顯地偏離直線傳播進(jìn)入幾何陰影區(qū)，屏幕上出現(xiàn)明暗相間的衍射條紋 (2)簡(jiǎn)單分析衍射的形成 展示衍射現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)示意圖，當(dāng)光傳播到狹縫時(shí)，可把狹縫S看成許許多多個(gè)點(diǎn)光源，這些點(diǎn)光源發(fā)出的光在空間傳播相遇疊加決定了屏幕上各點(diǎn)位置的明暗情況 (3)單縫衍射條紋的特征(單色光的衍射圖樣) 中央亮紋寬而亮 兩側(cè)條紋具有對(duì)稱性，亮紋較窄、較暗 (4)學(xué)生動(dòng)手觀察單縫衍射 教師分發(fā)單縫衍

8、射觀察片，每片觀察片刻有二條寬度不同的單縫讓學(xué)生通過單縫分別觀察設(shè)在教室前、后的紅色燈、藍(lán)色燈的衍射現(xiàn)象；讓學(xué)生仔細(xì)觀察：同一縫紅色衍射條紋與藍(lán)色衍射條紋是否有區(qū)別？同一種色光，單縫寬度不同衍射條紋是否有區(qū)別？ 然后讓學(xué)生通過單縫觀察白熾燈的衍射圖樣 引導(dǎo)學(xué)生分析歸納最后總結(jié)規(guī)律： 波長(zhǎng)一定時(shí)，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大 單縫不變時(shí)，光波波長(zhǎng)的(紅光)中央亮紋越寬，條紋間隔越大 白熾燈的單縫衍射條紋為中央亮兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，靠近光源的內(nèi)側(cè)為紫色 (三)光的圓孔衍射 (1)圓孔衍射實(shí)驗(yàn) 教師用激光干

9、涉衍射儀做圓孔衍射實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中展示孔較大時(shí)，光沿直線傳播，陰影區(qū)和亮區(qū)邊界清晰，逐漸減小圓孔大小，當(dāng)圓孔減小到一定程度時(shí)出現(xiàn)環(huán)狀明暗相間同心圓的衍射圖樣 (2)教師分發(fā)給學(xué)生手持“光波衍射”管，讓學(xué)生將小孔對(duì)準(zhǔn)教室前、后的紅色燈光源、藍(lán)色燈光源，觀察圓孔衍射圖樣 (3)教師用激光干涉衍射儀裝上儀器配備的不同形狀小孔，演示光的衍射現(xiàn)象；讓學(xué)生觀察、記錄、描繪各式的衍射圖樣，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到光的衍射是一個(gè)極普遍的物理現(xiàn)象 (四)演示：“泊松亮斑” 教師向?qū)W生指出：不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發(fā)生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過物體

10、的邊緣而發(fā)生衍射的結(jié)果歷史上曾有一個(gè)著名的衍射圖樣泊松亮斑 (1)然后教師介紹這個(gè)一波三折的歷史故事 繼而教師用激光干涉衍射儀中相應(yīng)的配件演示“泊松亮斑”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生腦海中對(duì)“泊松亮斑”圖樣有深刻印象 指出任何物理理論的正確與否都必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)理論的標(biāo)準(zhǔn) (2)讓學(xué)生用自制的光波衍射管前端換上小圓屏并對(duì)準(zhǔn)光源觀察，在管內(nèi)除看到光環(huán)外還可看到在不透明小圓屏背后陰影中心有一亮斑泊松亮斑 (五)課堂小結(jié) 1光的衍射現(xiàn)象進(jìn)一步證明了光具有波動(dòng)性 2光的衍射現(xiàn)象是光偏離了直線傳播方向繞到障礙物陰影區(qū)的現(xiàn)象，衍射光強(qiáng)按一

11、定的規(guī)律分布，形成明暗相間的條紋，它的規(guī)律與縫寬、孔的大小及光的波長(zhǎng)有關(guān) 隨堂練習(xí)1、聲波能繞過一般建筑物，而光波卻不能，這 是因?yàn)?（ ） A光波傳播速度太大，偏離直線不明顯 B聲波傳播速度小，而光波傳播速度大 C建筑物對(duì)聲波吸收少，而對(duì)光波吸收多 D聲波波長(zhǎng)長(zhǎng)，容易產(chǎn)生衍射；光波波長(zhǎng)短， 不易產(chǎn)生衍射答D2、對(duì)于單縫衍射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以下正確的是（ ） A縫的寬度越小，中央亮條紋的寬度越窄 B縫的寬度越小，中央亮條紋的寬度越寬 C縫的寬度越大，衍射現(xiàn)象越明顯 D入射光的頻率越大，衍射現(xiàn)象越明顯答B(yǎng)3、一個(gè)不透光的薄板上有兩條平行的窄縫，有一頻率單一的紅光通過兩窄縫在與薄板平行的屏上呈現(xiàn)明暗相間的間隔均勻的紅色條紋，若將其中一窄縫擋住讓另一縫通過紅光，則在屏上可觀察到（ ）A明暗與原來相同，間隔均勻的紅色條紋B明暗與原來不相同，間隔不均勻的紅色條紋C一條紅色的條紋D既無條紋，也不是一片紅光，而是光源的像答B(yǎng)4、用單色光通過小圓盤和小圓孔做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，在光屏上得到衍射圖形，它們