2024-2025學(xué)年高中物理第十三章光5光的衍射教案2新人教版選修3-4

PAGE1-光的衍射一、教學(xué)目標(biāo)?1、學(xué)問(wèn)目標(biāo)：???⑴、相識(shí)光的衍射現(xiàn)象，使學(xué)生對(duì)光的波動(dòng)性有進(jìn)一步的了解。???⑵、理解光產(chǎn)生明顯衍射的條件及衍射圖樣與波長(zhǎng)、縫寬的定性關(guān)系。?2、實(shí)力目標(biāo)：?通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)，進(jìn)一步相識(shí)光的直線傳播的局限性，培育學(xué)生的發(fā)散思維實(shí)力，通過(guò)演示試驗(yàn)及學(xué)生試驗(yàn)，培育學(xué)生視察實(shí)力、動(dòng)手實(shí)力及分析和解決問(wèn)題的實(shí)力。?3、情感目標(biāo)：??通過(guò)簡(jiǎn)要介紹史料，使學(xué)生體會(huì)到在科學(xué)探討中必需重視理論的指導(dǎo)作用和實(shí)踐的檢驗(yàn)作用，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)看法、科學(xué)精神的教化。?二、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)?1、提出問(wèn)題?問(wèn)：光的干涉現(xiàn)象反映了光的波動(dòng)性，而波動(dòng)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？?回憶舊知：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，然后再舉聲波的衍射例子．指出一切波都能發(fā)生衍射，通過(guò)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．問(wèn)：衍射是波所特有的現(xiàn)象，因此水波、聲波都會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，而光既然也是一種波，為什么在日常生活中沒(méi)有視察到光的衍射現(xiàn)象？2、分析問(wèn)題?波要發(fā)生明顯衍射，必需滿(mǎn)意肯定的條件，只有障礙物或縫的尺寸跟波長(zhǎng)差不多，或者比光的波長(zhǎng)更小時(shí)，才能視察到明顯的衍射現(xiàn)象。但是光的波長(zhǎng)很短，而可見(jiàn)光的波長(zhǎng)事實(shí)上只有特別之幾微米，一般物體的尺寸都比它大得多，因此，很難看到光的衍射現(xiàn)象。但是若障礙物或縫的尺寸很小，與光波波長(zhǎng)差不多時(shí)，就應(yīng)當(dāng)視察到明顯的衍射現(xiàn)象。3、試驗(yàn)驗(yàn)證演示：?jiǎn)慰p衍射試驗(yàn)?用光的衍射儀做單色光的單縫衍射，或用激光源來(lái)做單縫衍射試驗(yàn)．試驗(yàn)過(guò)程中展示縫較寬時(shí)：光沿著直線傳播，陰影區(qū)和亮區(qū)邊界清楚；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；接著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．?現(xiàn)象及分析：展示衍射現(xiàn)象試驗(yàn)示意圖，當(dāng)光傳播到狹縫時(shí)，可把狹縫S看成許很多多個(gè)點(diǎn)光源，這些點(diǎn)源發(fā)出的光在空間傳播相遇疊加確定了屏幕上各點(diǎn)位置的明暗狀況；單縫衍射條紋的特征：①中心亮紋寬而亮．?②兩側(cè)條紋具有對(duì)稱(chēng)性，亮紋較窄、較暗．?③波長(zhǎng)肯定時(shí)，單縫窄的中心條紋寬，各條紋間距大．?④單縫不變時(shí)，光波越長(zhǎng)的（紅光）中心亮紋越寬，條紋間隔越大．?演示：圓孔衍射試驗(yàn)用干涉衍射儀做圓孔衍射試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中展示孔較大時(shí)，光沿直線傳播，陰影區(qū)和亮區(qū)邊界清楚，漸漸減小圓孔大小，當(dāng)圓孔減小到肯定程度時(shí)出現(xiàn)環(huán)狀明暗相間同心圓的衍射圖樣．演示：“泊松亮斑”不只是狹縫和圓孔，各種不同形態(tài)的物體都能使光發(fā)生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其緣由是光通過(guò)物體的邊緣而發(fā)生衍射的結(jié)果．歷史上曾有一個(gè)聞名的衍射圖樣——泊松亮斑；然后老師介紹這個(gè)一波三折的歷史故事．用激光干涉衍射儀中相應(yīng)的配件演示“泊松亮斑”試驗(yàn)，讓學(xué)生腦海中對(duì)“泊松亮斑”圖樣有深刻印象．學(xué)問(wèn)延長(zhǎng)?問(wèn)：請(qǐng)同學(xué)們比較單縫衍射和圓孔衍射圖樣，有哪些相同點(diǎn)，又有哪些不同點(diǎn)？相同點(diǎn)都是明暗相間的條紋，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，條紋越寬，都是由衍射引起的。不同點(diǎn)是圓孔衍射條紋為圓孔形態(tài)，而單縫衍射條紋是直線形態(tài)。通過(guò)比較，說(shuō)明衍射圖樣的形態(tài)與障礙物的形態(tài)有關(guān)。問(wèn)：那得出這一結(jié)論有什么作用呢？能不能通過(guò)衍射圖樣，反過(guò)來(lái)推知小孔形態(tài)或障礙物的結(jié)構(gòu)？由試驗(yàn)可知，衍射圖樣和孔的形態(tài)是一一對(duì)應(yīng)的，因此，由衍射圖樣可以推知小孔的形態(tài)。5、實(shí)際應(yīng)用?在現(xiàn)代應(yīng)用光學(xué)分析技術(shù)中，科學(xué)家依據(jù)衍射圖樣與障礙物的結(jié)構(gòu)間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用X射線穿過(guò)晶體后發(fā)生晶格衍射時(shí)，不同的晶體產(chǎn)生不同的衍射圖樣。細(xì)致分析得到的衍射圖樣，從而推理出組成晶體的原子是如何排列的。問(wèn)：為什么要利用X射線呢？因?yàn)閄射線穿透實(shí)力強(qiáng)，還有就是其波長(zhǎng)與晶體分子大小差不多，所以X射線通過(guò)晶體時(shí)能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，從而得到清楚的衍射圖樣。其實(shí)，X射線衍射在納米技術(shù)的探討中也起著特別重要的作用，大家有愛(ài)好的話也可以去查查資料。問(wèn)：用光學(xué)顯微鏡視察微小物體時(shí)，發(fā)出顯微鏡放在倍數(shù)要受到限