2024-2025學(xué)年高中物理第五章光的波動(dòng)性3光的衍射與偏振教案1教科版選修3-4

PAGE6-光的衍射●教學(xué)目標(biāo)一、學(xué)問(wèn)與技能1.通過(guò)試驗(yàn)探究，讓學(xué)生相識(shí)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(duì)光的波動(dòng)性有進(jìn)一步的相識(shí).2.通過(guò)學(xué)習(xí)駕馭單縫衍射、圓孔衍射、圓盤衍射的特點(diǎn)及與雙縫干涉的區(qū)分.3.通常學(xué)習(xí)知道“幾何光學(xué)”中所說(shuō)的光沿直線傳播是一種近似規(guī)律.二、過(guò)程與方法1.通過(guò)探討和對(duì)單縫衍射裝置的視察，理解衍射條件的設(shè)計(jì)思想.2.在仔細(xì)視察課堂演示試驗(yàn)和課外自己動(dòng)手視察衍射現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，培育學(xué)生比較推理實(shí)力和抽象思維實(shí)力.三、情感看法與價(jià)值觀通過(guò)“泊松亮斑”等科學(xué)小故事的學(xué)習(xí)，培育學(xué)生堅(jiān)決的自信念、踏實(shí)勤奮的工作看法和科學(xué)探討品德.教學(xué)重點(diǎn)單縫衍射試驗(yàn)和圓孔衍射試驗(yàn)的視察以及產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.教學(xué)難點(diǎn)衍射條紋成因的初步說(shuō)明.●教學(xué)方法1.通過(guò)機(jī)械波衍射現(xiàn)象類比推理，提出光的衍射試驗(yàn)視察設(shè)想.2.通過(guò)視察分析試驗(yàn)，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(dòng)性的表現(xiàn).3.通過(guò)對(duì)比相識(shí)衍射條紋的特點(diǎn)及變更，加深對(duì)衍射圖象的了解.●教學(xué)用具激光筆，兩個(gè)不同的衍射單縫（20組），投影儀.課時(shí)支配1課時(shí)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1．提出問(wèn)題<老師提問(wèn)>衍射是波所特有的現(xiàn)象，既然光也是一種波，為什么在日常生活中沒(méi)有視察到光的衍射現(xiàn)象？<學(xué)生活動(dòng)1>學(xué)生探討2．分析問(wèn)題<老師提問(wèn)>衍射是波繞過(guò)障礙物傳播的現(xiàn)象。波要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象（也即人們?nèi)庋勰芨纱嘁暡斓讲ǖ难苌洮F(xiàn)象）必需滿意什么條件？生答：波要發(fā)生明顯衍射，必需滿意肯定的條件：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。<老師提問(wèn)>怎樣才能視察到光的衍射現(xiàn)象呢？生答：光的波長(zhǎng)很短，而可見光的波長(zhǎng)事實(shí)上只有非常之幾微米，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<學(xué)生活動(dòng)2>如圖所示裝置，把激光筆發(fā)出的激光分別照在很寬和很窄的單縫上，視察屏上的圖樣?，F(xiàn)象及分析：當(dāng)激光照在寬縫上時(shí)，光沿著直線方向通過(guò)縫，在屏上產(chǎn)生一條跟縫的寬度相當(dāng)?shù)牧辆€；當(dāng)激光照在窄縫上時(shí)，光通過(guò)縫后就明顯地偏離了直線傳播方向照到了屏上相當(dāng)寬的地方，并且出現(xiàn)了明暗相間的條紋，如圖所示，這就是光的衍射現(xiàn)象。<學(xué)生活動(dòng)3>在上述試驗(yàn)中，把激光筆發(fā)出的激光分別照在大小圓孔上，視察屏上的圖樣。現(xiàn)象和分析：當(dāng)激光照在直徑較大的孔C上時(shí)，在屏上得到一個(gè)圓形亮斑，圓的大小跟按光沿直線傳播規(guī)律作圖得到的一樣。當(dāng)激光照在直徑較小的孔d上時(shí)，屏上得到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(guò)了光沿直線傳播所對(duì)應(yīng)照明的區(qū)域，如圖所示。小結(jié)：上述兩個(gè)試驗(yàn)說(shuō)明：當(dāng)縫或孔較大（比光波波長(zhǎng)大得多）時(shí)，衍射現(xiàn)象不明顯（肉眼很難干脆視察到）；當(dāng)縫或孔很?。ㄅc光波波長(zhǎng)接近或比光波波長(zhǎng)更小）時(shí)，衍射現(xiàn)象非常明顯。4．概念歸納光的衍射：光離開直線路徑繞過(guò)障礙物陰影里去的現(xiàn)象叫做光的衍射現(xiàn)象。（1）明顯衍射的條件：障礙物或狹縫的尺寸比波長(zhǎng)小或者跟波長(zhǎng)相差不多；（2）物理意義：光的衍射現(xiàn)象進(jìn)一步證明光是一種波。學(xué)問(wèn)延長(zhǎng)<學(xué)生活動(dòng)4>對(duì)比分析雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的區(qū)分<學(xué)生活動(dòng)5>試驗(yàn)探尋單縫衍射的規(guī)律用激光筆分別照耀不同的單縫，變更物理量，視察衍射現(xiàn)象試驗(yàn)現(xiàn)象：（1）縫越窄，條紋越寬；（2）縫離光屏越遠(yuǎn)條紋越寬<老師點(diǎn)撥>除了與縫寬度和離光屏的距離有關(guān)之外，可能還與哪些因素有關(guān)？<學(xué)生活動(dòng)6>對(duì)比分析衍射條紋5．規(guī)律總結(jié)：?jiǎn)慰p衍射的規(guī)律（1）波長(zhǎng)肯定時(shí)，單縫窄的中心條紋寬，各條紋間距大．（2）單縫不變時(shí)，光波波長(zhǎng)大的（紅光）中心亮紋越寬，條紋間隔越大．（3）其他條件不變，縫離光屏越遠(yuǎn)，條紋越寬（4）白熾燈的單縫衍射條紋為中心亮條紋為白色，兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，內(nèi)側(cè)為紫色．<學(xué)生活動(dòng)7>觀賞其他衍射圖樣，觀看科學(xué)小故事<老師點(diǎn)撥>圓孔衍射與圓盤衍射有什么特點(diǎn)？圓孔衍射：明暗相間且不等距的同心圓環(huán)．（中心亮斑）圓盤衍射：明暗相間的不等距的同心圓環(huán)，中心有一個(gè)亮斑（泊松亮斑）6．學(xué)問(wèn)延長(zhǎng)師問(wèn)：同學(xué)們，試比較上面單縫衍射和圓孔衍射圖樣，有那些相同點(diǎn)，又有哪些不同點(diǎn)？生答：相同點(diǎn)都是明暗相間的條紋。不同點(diǎn)是圓孔衍射條紋為圓環(huán)形態(tài)，而單縫衍射條紋是直線形態(tài)。師問(wèn)：通過(guò)比較，說(shuō)明衍射圖樣的形態(tài)與什么有關(guān)？生答：衍射圖樣的形態(tài)與障礙物的形態(tài)有關(guān)。師問(wèn)：假如用其他形態(tài)的孔，發(fā)生衍射時(shí)得到的衍射圖樣又怎樣呢？師問(wèn)：通過(guò)比較、分析衍射圖樣與障礙物的形態(tài)，這些試驗(yàn)進(jìn)一步說(shuō)明白衍射圖樣與光通過(guò)的小孔的形態(tài)有關(guān)的結(jié)論，得出這一結(jié)論有什么作用呢？學(xué)生探討。師問(wèn)：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)）呢？生答：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)。<學(xué)生活動(dòng)8>探討：光的衍射現(xiàn)象說(shuō)明光沿曲線傳播，這不是與前面學(xué)到的“光在同一種勻稱介質(zhì)中沿直線傳播”沖突嗎？生答：不沖突，使我們更清晰地相識(shí)了光的傳播規(guī)律：一方面，光在沒(méi)有障礙物的勻稱介質(zhì)中是沿直線傳播的；另一方面，在障礙物的尺寸比光的波長(zhǎng)大得多的狀況下，衍射現(xiàn)象不明顯，也可以認(rèn)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(zhǎng)相比，甚至比光的波長(zhǎng)還小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象非常明顯，這時(shí)不能說(shuō)光沿直線傳播了。課堂練習(xí)1、下列屬于光的衍射現(xiàn)象的是()A.雨后天空出現(xiàn)的絢麗的彩虹B.陽(yáng)光下肥皂膜上的彩色條紋C.太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋D.眼睛透過(guò)紗巾看到的燈光的條紋E.眼睛瞇成一條線看到的發(fā)光的電燈四周有彩色花紋F．荷葉上的水珠在陽(yáng)光下晶瑩透亮2．在單縫衍射試驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是()A．將入射光由黃光換成綠光，衍射條紋間距變窄B．使單縫寬度變窄，衍射條紋間距變窄C．換用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光照耀，衍射條紋間距變寬D．增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬E．條紋間距與單縫到屏的距離無(wú)關(guān)3.如圖甲、乙所示，是單色光通過(guò)窄縫后形成明暗相間的兩種條紋圖樣，________為單縫衍射的圖樣，________為雙縫干涉的圖樣．板書設(shè)計(jì)光的衍射一、實(shí)驗(yàn)：視察光的衍射現(xiàn)象1、單縫衍射、圓孔衍射2、光發(fā)生明顯衍射的條件：d小于等于波長(zhǎng)二、光的衍射現(xiàn)象進(jìn)一步證明光具有波動(dòng)性三、光的衍射圖樣1、雙縫干涉：等間距、明暗相間、強(qiáng)度向兩邊漸弱2、單縫衍射：中間較寬較亮，向兩邊對(duì)稱漸暗3、圓孔衍射：明暗相間且不等距的同心圓環(huán)．（中心亮斑）4、圓盤衍射：明暗相間的不等距的同心圓環(huán)，中心有一個(gè)亮斑（泊松亮斑）教學(xué)后記通過(guò)對(duì)光經(jīng)過(guò)各種形態(tài)的孔產(chǎn)生的衍射圖樣的視察，一方面培育了學(xué)生視察試驗(yàn)現(xiàn)象的實(shí)力，另一方面這