第五節(jié)光的衍射

1、第五節(jié)光的衍射教學(xué)目標(biāo)：（一）知識與技能1、通過實驗觀察，讓學(xué)生認(rèn)識光的衍射現(xiàn)象，知道發(fā)生明顯的光的衍射現(xiàn)象的條件，從而對光的波動性有進(jìn)一步的認(rèn)識。2、通過學(xué)習(xí)知道“幾何光學(xué)”中所說的光沿直線傳播是一種近似規(guī)律。（二）過程與方法1、通過討論和對單縫衍射裝置的觀察，理解衍射條件的設(shè)計思想。2、在認(rèn)真觀察課堂演示實驗和課外自己動手觀察衍射現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生比較推理能力和抽象思維能力。（三）情感態(tài)度與價值觀通過“泊松亮斑”等科學(xué)小故事的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生堅定的自信心、踏實勤奮的工作態(tài)度和科學(xué)研究精神。教學(xué)重點：單縫衍射實驗和圓孔衍射實驗的觀察以及產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。教學(xué)難點：衍射條紋成因的初步說

2、明。教學(xué)方法：1、通過機械波衍射現(xiàn)象類比推理，提出光的衍射實驗觀察設(shè)想。2、通過觀察分析實驗，歸納出產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件以及衍射是光的波動性的表現(xiàn)。3、通過對比認(rèn)識衍射條紋的特點及變化，加深對衍射圖象的了解。教學(xué)用具：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、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、激光發(fā)生器、小圓屏。教學(xué)過程：（一）引入新課光的干涉現(xiàn)象反映了光的波動性，而波動性的另一特征是波的衍射現(xiàn)象，光是否具有衍射現(xiàn)象呢？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

3、衍射現(xiàn)象的特征，喚起學(xué)生對機械波衍射的回憶，然后再舉聲波的衍射例子。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差不多。水波、聲波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象，那么光是否也會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象？若會產(chǎn)生，那么衍射圖樣可能是什么樣呢？（二）新課教學(xué)1、單縫衍射實驗（1）教師用光的干涉、衍射儀做單色光的單縫衍射，或用激光源來做單縫衍射實驗。實驗過程中展示縫較寬時：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：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）分析：展示衍射現(xiàn)象實驗示意圖，

4、當(dāng)光傳播到狹縫時，可把狹縫S看成許許多多個點光源，這些點光源發(fā)出的光在空間傳播相遇疊加決定了屏幕上各點位置的明暗情況.國i（3）特征：（單色光的衍射圖樣） 中央亮紋寬而亮. 兩側(cè)條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗.（4）學(xué)生動手觀察單縫衍射：教師分發(fā)單縫衍射觀察片，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: 波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大。 單縫不變時，

5、光波波長的（紅光）中央亮紋寬，條紋間隔大。 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。2、光的圓孔衍射（1）圓孔衍射實驗教師用激光干涉衍射儀做圓孔衍射實驗，實驗過程中展示孔較大時，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)識到光的衍射是一個極普遍的物理現(xiàn)象。3、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的邊緣而發(fā)生衍射的結(jié)果。歷史上曾有一個著名的衍射圖樣泊松亮斑。（1）教師介紹這個一波三折的歷史故事。（2）教師用激光干涉衍射儀中相應(yīng)的配件演示“泊松亮斑”實驗，讓學(xué)生腦海中對“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)過實驗的檢驗，實驗是檢驗理論的標(biāo)準(zhǔn)。（3）讓學(xué)生用自制的光波衍射管前端換上小圓屏并對準(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。4、衍射光柵教師指導(dǎo)學(xué)生閱