2024-2025學年高中物理第十三章光5光的衍射教案1新人教版選修3-4

PAGE1-光的衍射

【教學目標】

1．通過試驗視察，讓學生相識光的衍射現象，知道發(fā)生明顯的光的衍射現象的條件，從而對光的波動性有進一步的相識。

2．通過學習知道“光沿直線傳播”是一種近似規(guī)律。

1.通過探討和對單縫衍射裝置的視察，理解衍射條件的設計思想。

2.在仔細視察課堂演示試驗和課外自己動手視察衍射現象的基礎上，培育學生比較推理實力和抽象思維實力。通過“泊松亮斑”等科學小故事的學習，培育學生堅決的自信念、踏實勤奮的工作看法和科學探討品德。

【教學重點】

單縫衍射試驗的視察以及產生明顯衍射現象的條件。

【教學難點】

衍射條紋成因的初步說明。

【教學方法】

1．通過機械波衍射現象類比推理，提出光的衍射試驗視察設想。

2．通過視察分析試驗，歸納出產生明顯衍射現象的條件以及衍射是光的波動性的表現。

3．通過對比相識衍射條紋的特點及改變，加深對衍射圖象的了解?！窘虒W過程】

（一）引入新課

復習水波的衍射

［投影水波衍射圖片（如圖1、圖2所示）］圖2

師：請大家看這幾幅圖片，回憶一下相關內容，回答下面兩個問題：

1.什么是波的衍射？

2.圖2中哪一幅衍射現象最明顯？說明緣由。

生1：（爭論后，一人發(fā)言）波能繞過障礙物的現象叫波的衍射.圖2中丙圖衍射最明顯，因為這里的孔寬度最小。

師：前一個問題回答得很好，后一個問題有沒有同學還有其他看法？

生2：我認為丙圖中孔的尺寸雖然是最小，但不確定就是發(fā)生明顯衍射現象的緣由，我們應當用它跟波長比。

師：很好，大家一起來說說發(fā)生明顯衍射現象的條件是什么？

學生一起總結：障礙物或孔的尺寸比波長小或者跟波長相差不多。

師：光也是一種波，也能夠發(fā)生衍射。這節(jié)課我們來相識光的衍射。

（二）進行新課

1．光的衍射

師：通過前面對光的干涉的學習，我們知道光是具有波動性的，光既然是一種波，那么在傳播過程中也應當具有衍射的現象，大家有沒有見過光的衍射現象呢？能舉出例子嗎？

（學生探討后，一樣認為，光波也應有衍射本事，但無法舉出例子）

師：依據我們剛才復習的明顯衍射現象的條件，大家說說看，為什么平常我們不易視察到光的衍射？

生：可能是因為光波波長很短，而平常我們遇到的障礙物或孔的尺寸比較大，所以不易視察到光的衍射現象.

師：很有道理，大家來想想方法解決這一問題.

（學生探討，設計出多種試驗視察方案，絕大部分著眼于發(fā)生明顯衍射現象的條件，老師加以確定激勵）

［試驗視察］

支配學生依據上面的設想，自制單縫和小孔.

1.用單縫視察日光燈光源.

2.用小孔視察單色點光源.

師：請大家仔細視察，然后告知我你看到的現象.

（學生回答基本上有兩類現象，一是視察到了單一的一條亮線或一個圓形亮點，二是視察到比較模糊的明暗相間的線狀或環(huán)狀條紋）

師：大家做得很仔細，有幾位同學已勝利地視察到了光的衍射現象，現在我們再用更好的裝置來一起視察一下光的衍射現象.

［老師演示］

在不透亮的屏上裝有一個寬度可以調整的單縫，用氦氖激光器照耀單縫，在縫后適當距離處放一光屏，如圖所示.

調整單縫寬度演示，得出下列結果.

縫寬較寬較窄很窄極窄關閉

屏上現象一條較寬亮線一條較窄亮線亮線變寬、變暗并出現明暗相間條紋明暗條紋清晰、細小條紋消逝

師：請大家將我們的試驗結果與課本插圖的幾幅照片比較，總結一下光要發(fā)生明顯的衍射應滿意什么條件.

生：當狹縫的寬度比波長小或跟波長差不多時，光偏離了直線傳播方向，發(fā)生了明顯的衍射.

（點評：通過試驗探究，獲得必要的感性相識。為以后從理論上相識光的衍射奠定基礎。）

師：大家通過試驗視察到，光在傳播過程中能離開直線繞過障礙物到達陰影里去，這一現象叫做光的衍射現象.衍射時產生的明暗條紋叫做衍射圖樣.其實，不僅單縫，還有圓孔，多條平行狹縫以及各種不同形態(tài)的障礙物都能使光發(fā)生衍射.同機械波的衍射一樣，光發(fā)生明顯衍射現象的條件是：障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比光的波長還小.

師：下面我們再來視察一下圓孔和光柵的衍射現象.

（老師演示，將單縫分別換成圓孔和光柵，可以在屏上視察到清晰的明暗相間的圓環(huán)和清晰的明暗相間的條紋.)

師：同學們已經留意到，在衍射現象中，常有一些亮線和暗線，據此大家來猜猜緣由.

生：在干涉現象中我們也視察到明暗相間的條紋，我想這里的道理應當跟在干涉現象中差不多.

師：猜想有道理.其實在光的衍射現象中，來自單縫或圓孔上不同位置的光，到光屏處的路程差滿意確定的特點，疊加時加強或減弱，形成明暗相間的條紋，這的確跟光的干涉原理是相像的，大家再考慮一下，假如用白光做衍射試驗，條紋會怎樣呢？

生：條紋應當是彩色的，因為不同色光波長不同，在疊加時形成條紋位置也不一樣，疊合時形成彩色.

師：回答得特別好，大家明白了嗎？

生：明白.(老師指導學生用兩支鉛筆并攏視察日光燈衍射條紋)

師：光的衍射現象表明，我們平常說的“光沿直線傳播”只是一種特別狀況。在障礙物的尺寸比波長大得多的狀況下，光的傳播是沿直線，當障礙物的尺寸可以與光的波長相比擬時，光的衍射現象就特別顯著，這時就不能說光沿直線傳播了。

師：在光的衍射現象中，歷史上有過一個“泊松亮斑”的故事，請大家來閱讀課本66頁“科學蹤跡”欄目中的短文――泊松亮斑.

師：大家想不想看看這個亮斑？

生：想.

（老師演示，用被磁化的鋼針吸一粒鋼珠，懸起，使激光束與鋼珠球心在同始終線上，如圖所示，就能在屏上視察到鋼珠暗影中心有一亮斑，即泊松亮斑.）

師：聞名數學家泊松依據物理學家菲涅耳提出的波動理論推算出圓板陰影的中心應當是一個亮斑，想借此駁倒菲涅耳的波動理論，菲涅耳與阿拉果接受了泊松的挑戰(zhàn)，通過多次試驗，發(fā)覺圓板中心確有一個亮斑。這樣“泊松亮斑”試驗就成了光的波動理論的精彩驗證。大家從這個故事得到什么啟發(fā)。

生1：驗對物理探討有重要作用。

生2：到別人的質疑，要冷靜面對，不要輕易放棄自己的立場或觀點。

生3：學要堅持真理，實事求是。

（學生的回答很全面，老師要剛好確定激勵）

2．衍射光柵

師：指導學生閱讀教材有關內容。了解衍射光柵的制作原理。

（三）課堂總結、點評

本節(jié)課我們通過復