2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章光5光的衍射教案新人教版選擇性必修第一冊

PAGE1-光的衍射教學(xué)目標學(xué)問與技能1、知道什么是光的衍射現(xiàn)象，及光通過狹縫和圓孔等衍射條紋的特點，知道光產(chǎn)生明顯衍射的條件。2、能用相關(guān)學(xué)問對生活中的有關(guān)現(xiàn)象進行說明和分析，能區(qū)分干涉條紋和衍射條紋過程與方法引導(dǎo)學(xué)生與以前學(xué)過的機械波的衍射進行類比，通過試驗并結(jié)合幻燈片分析講解，啟發(fā)學(xué)生主動思索、培育學(xué)生視察實力、想象力、動手實力及分析和解決問題的實力。情感看法與價值觀通過光的衍射現(xiàn)象的視察，使學(xué)生在學(xué)習中體會物理學(xué)問之美；另外通過學(xué)習泊松亮斑的故事讓學(xué)生知道科學(xué)探討必需重視理論的指導(dǎo)和實踐的檢驗作用教學(xué)重難點1.光的衍射條紋特點及發(fā)生明顯的光的衍射現(xiàn)象的條件。2.光的干涉條紋和衍射條紋的異同?！秾W(xué)科指導(dǎo)看法（2025版）》的表述通過對現(xiàn)象的視察、說明、培育學(xué)生視察生活，探究學(xué)問的實力。教學(xué)過程【教學(xué)過程】引入在上一節(jié)中，我們通過楊氏干涉試驗學(xué)習了光的干涉，證明白光是一種波，請大家回憶兩個問題1、若用紅光來做干涉試驗，視察到的干涉圖樣是怎樣的？白光呢？2、條紋間距的公式是怎樣的？既然光是一種波,為什么我們?nèi)粘Ｉ钪幸暡觳坏焦獾难苌洮F(xiàn)象,而經(jīng)常看到的是光沿著直線傳播的呢?我們這節(jié)課就來解決這個問題。新課教學(xué)光的衍射現(xiàn)象問題1：什么是波的衍射？問題2：產(chǎn)生明顯的波的衍射現(xiàn)象要具備什么樣的條件？（波產(chǎn)生明顯衍射的條件是障礙物或小孔的尺寸跟波長相差不多或者比波長還??；）老師：光的衍射和波的衍射類似，當光在傳播過程中遇到障礙物或小孔是會偏離直線傳播的路徑到達障礙物后面這種現(xiàn)象就是光的衍射現(xiàn)象。1.光的衍射：光在傳播過程中遇到障礙物或小孔是會偏離直線傳播的路徑到達障礙物后面這種現(xiàn)象就是光的衍射現(xiàn)象。問題3：為什么平常我們看到的都是光的直線傳播現(xiàn)象，沒看到過光的衍射現(xiàn)象呢？（因為可見光的波長只有特別之幾微米，一般的障礙物或孔都比光波的波長大得多，衍射現(xiàn)象不明顯）2.發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或小孔的尺寸跟波長相差不多，或者比波長還小。問題4：怎樣才能視察到光的衍射現(xiàn)象呢？小孔或障礙物有什么要求呢?（必需使光源發(fā)出的光通過特別小的孔或是特別窄的狹縫才行。）老師：下面我們就來試一下看狹縫特殊窄時，會不會有衍射現(xiàn)象發(fā)生。常見的光的衍射現(xiàn)象1.單縫衍射演示試驗：在不透光的擋板上安裝有一個寬度可以調(diào)整的狹縫，縫后放一個光屏，用平行單色光照耀狹縫，不斷減小縫寬，學(xué)生視察會有怎樣的現(xiàn)象。學(xué)生：通過對視頻和圖片的視察歸納（1）條紋特征：明暗相間的條紋。①中心條紋最亮、最寬②兩邊的亮紋亮度漸暗，寬度漸窄③條紋關(guān)于中心明紋對稱。（2）條紋間距的變更規(guī)律：①縫寬a=0.4mm和a=0.8mm的衍射圖樣對比結(jié)論：縫越窄，中心亮紋越寬條紋間距越大②縫寬均為a=0.4mm的紅光和藍光的衍射圖樣對比結(jié)論：波長越長，中心亮紋越寬條紋間距越大③問題：條紋間距除了和縫的寬度及光波的波長有關(guān)外，還可能和什么有關(guān)呢？結(jié)論：還與縫屏間距有關(guān)，縫屏間距越大，中心亮紋越寬條紋間距越大（3）白光的衍射圖樣的特點：學(xué)生探討：白光的單縫衍射圖樣應(yīng)當是怎樣的，請說出緣由？（白光是由七種色光組成的，每種顏色的光通過狹縫后會形成自己的衍射圖樣，由于七種色光的波長不同，形成的衍射條紋間距就不同，疊加后就會形成彩色條紋，而每種顏色的光的衍射圖樣中心都是亮紋，所以疊加后白光的干涉圖樣中心肯定是白色的。）老師：下面就請同學(xué)們檢驗一下你的推理是否正確。學(xué)生試驗：用兩只筆平行日光燈放置視察日光燈，漸漸減小兩只筆之間的縫的寬度，視察現(xiàn)象。學(xué)生看圖片總結(jié)白光的衍射圖樣的特點問題：比較圖中紅光的衍射和干涉條紋有什么異同？學(xué)生：歸納總結(jié)（4）光的衍射條紋和干涉條紋的異同同：都是明暗相間的條紋，中心都是明紋，條紋都關(guān)于中心明紋對稱。異：干涉圖樣是等距條紋，亮度減弱較慢衍射圖樣中心條紋又寬又亮，兩側(cè)條紋窄且寬，亮度減弱較快老師：下面我們再來探討光在傳播的過程中遇到小孔的狀況2、小孔衍射（1）圓孔衍射演示試驗：用平行單色光照耀小圓孔，不斷減小圓孔的大小。學(xué)生：總結(jié)視察到的現(xiàn)象①條紋特征：明暗相間的圓環(huán)，圓心處為一亮斑。②條紋間距的變更規(guī)律學(xué)生：視察孔漸漸縮小得到的三張圖片，總結(jié)規(guī)律孔越小中間亮圓越大，亮紋間距越大，亮度越暗老師：亮度越來越來越暗是什么緣由孔越小通過孔的能量越小所以越暗老師：衍射現(xiàn)象是否明顯，我們應(yīng)當關(guān)注亮度還是傳播的范圍（2）其它形態(tài)的小孔衍射學(xué)生視察圖片老師：這些是光通過其它形態(tài)的孔的衍射圖樣，看來衍射圖樣和孔的形態(tài)有關(guān)，為什么是這樣的圖樣中學(xué)階段沒法計算，這些圖樣不要求大家記住，但他卻給我們一個啟發(fā)，就是我們可以依據(jù)圖樣來反推孔的形態(tài)，這方面應(yīng)用我們一會兒會提到。3、多孔衍射學(xué)生試驗：通過紗布視察蠟燭和日光燈的衍射現(xiàn)象老師：前面我們探討了縫和孔的衍射，下面我們來看看光傳播的過程中遇到障礙物又會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？4、圓盤衍射——泊松亮斑學(xué)生:聽泊松亮斑的故事錄音老師：這個故事告知我們試驗是理論的極其完備的論證。物理理論離不開試驗的驗證，物理試驗也離不開物理理論的指導(dǎo)，科學(xué)探討必需重視理論的指導(dǎo)作用和實踐的檢驗作用。老師：同學(xué)們可能已經(jīng)留意到，在泊松亮斑的四周還有一些明暗相間的圓環(huán)，而且在單縫衍射和圓孔衍射的圖樣中，都有一些亮線和暗線．這是由于當光傳播到狹縫或圓孔上時，可把狹縫或小孔看成許很多多個點光源，這些點光源發(fā)出的光在空間傳播相遇疊加，光振動加強的地方就是明條紋光振動減弱的地方就是暗條紋，這個道理和光干涉時的道理相像。5、其它衍射：（1）學(xué)生視察幾幅影子的圖片總結(jié)得出光的衍射現(xiàn)象會使影的邊緣出現(xiàn)明暗相間的條紋模糊不清，這也是一種衍射現(xiàn)象。（2）路燈照片中的衍射（3）消逝的橫線衍射現(xiàn)象的利與弊1.應(yīng)用（1）衍射光柵用于光譜分析①衍射光柵是由很多等寬的狹縫等距離的排列起來形成的光學(xué)儀器?？煞譃橥干涔鈻藕头瓷涔鈻?②利用衍射光柵進行光譜分析（2）利用衍射現(xiàn)象分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)2.防止:電子顯微鏡的獨創(chuàng)問題：通過前面的學(xué)習我們知道光的確能發(fā)生衍射現(xiàn)象那么光的衍射現(xiàn)象與我們前面所學(xué)的光沿直線傳播相沖突嗎？光的直線傳播的條件：①光在沒有障礙物的勻稱介質(zhì)中是沿直線傳播的②在障礙物的尺寸比光的波長大得多的狀況下，衍射現(xiàn)象不明顯，也可認為光是沿直線傳播的，但是，在障礙物的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)象特別明顯，這時就不能說光沿直線傳播了．板書設(shè)計光的衍射（1）光在入射到兩種介質(zhì)的交界面處時，通常一