2024-2025學年高中物理第五章光的波動性3光的衍射與偏振教案1教科版選修3-4

PAGE6-光的衍射●教學目標一、學問與技能1.通過試驗探究，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.通過學習駕馭單縫衍射、圓孔衍射、圓盤衍射的特點及與雙縫干涉的區(qū)分.3.通常學習知道“幾何光學”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.三、情感看法與價值觀通過“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和圓孔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變更，加深對衍射圖象的了解.●教學用具激光筆，兩個不同的衍射單縫（20組），投影儀.課時支配1課時教學過程設計1．提出問題<老師提問>衍射是波所特有的現象，既然光也是一種波，為什么在日常生活中沒有視察到光的衍射現象？<學生活動1>學生探討2．分析問題<老師提問>衍射是波繞過障礙物傳播的現象。波要發(fā)生明顯的衍射現象（也即人們肉眼能干脆視察到波的衍射現象）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差不多，或者比光的波長更小時，才能視察到明顯的衍射現象。<老師提問>怎樣才能視察到光的衍射現象呢？生答：光的波長很短，而可見光的波長事實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象。但是若障礙物或縫的尺寸很小，與光波波長差不多時，就應當視察到明顯的衍射現象。3．試驗驗證<學生活動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象及分析：當激光照在寬縫上時，光沿著直線方向通過縫，在屏上產生一條跟縫的寬度相當的亮線；當激光照在窄縫上時，光通過縫后就明顯地偏離了直線傳播方向照到了屏上相當寬的地方，并且出現了明暗相間的條紋，如圖所示，這就是光的衍射現象。<學生活動3>在上述試驗中，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?，F象和分析：當激光照在直徑較大的孔C上時，在屏上得到一個圓形亮斑，圓的大小跟按光沿直線傳播規(guī)律作圖得到的一樣。當激光照在直徑較小的孔d上時，屏上得到一些明暗相間的圓環(huán)，這些圓環(huán)達到的范圍遠遠超過了光沿直線傳播所對應照明的區(qū)域，如圖所示。小結：上述兩個試驗說明：當縫或孔較大（比光波波長大得多）時，衍射現象不明顯（肉眼很難干脆視察到）；當縫或孔很?。ㄅc光波波長接近或比光波波長更?。r，衍射現象非常明顯。4．概念歸納光的衍射：光離開直線路徑繞過障礙物陰影里去的現象叫做光的衍射現象。（1）明顯衍射的條件：障礙物或狹縫的尺寸比波長小或者跟波長相差不多；（2）物理意義：光的衍射現象進一步證明光是一種波。學問延長<學生活動4>對比分析雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的區(qū)分<學生活動5>試驗探尋單縫衍射的規(guī)律用激光筆分別照耀不同的單縫，變更物理量，視察衍射現象試驗現象：（1）縫越窄，條紋越寬；（2）縫離光屏越遠條紋越寬<老師點撥>除了與縫寬度和離光屏的距離有關之外，可能還與哪些因素有關？<學生活動6>對比分析衍射條紋5．規(guī)律總結：單縫衍射的規(guī)律（1）波長肯定時，單縫窄的中心條紋寬，各條紋間距大．（2）單縫不變時，光波波長大的（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，條紋越寬（4）白熾燈的單縫衍射條紋為中心亮條紋為白色，兩側為彩色條紋，且外側呈紅色，內側為紫色．<學生活動7>觀賞其他衍射圖樣，觀看科學小故事<老師點撥>圓孔衍射與圓盤衍射有什么特點？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)，中心有一個亮斑（泊松亮斑）6．學問延長師問：同學們，試比較上面單縫衍射和圓孔衍射圖樣，有那些相同點，又有哪些不同點？生答：相同點都是明暗相間的條紋。不同點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：通過比較，說明衍射圖樣的形態(tài)與什么有關？生答：衍射圖樣的形態(tài)與障礙物的形態(tài)有關。師問：假如用其他形態(tài)的孔，發(fā)生衍射時得到的衍射圖樣又怎樣呢？師問：通過比較、分析衍射圖樣與障礙物的形態(tài)，這些試驗進一步說明白衍射圖樣與光通過的小孔的形態(tài)有關的結論，得出這一結論有什么作用呢？學生探討。師問：能不能通過衍射圖樣，反過來推知小孔形態(tài)（或障礙物的結構）呢？生答：由試驗可知，衍射圖樣和孔的形態(tài)是一一對應的，因此，由衍射圖樣可以推知小孔的形態(tài)。<學生活動8>探討：光的衍射現象說明光沿曲線傳播，這不是與前面學到的“光在同一種勻稱介質中沿直線傳播”沖突嗎？生答：不沖突，使我們更清晰地相識了光的傳播規(guī)律：一方面，光在沒有障礙物的勻稱介質中是沿直線傳播的；另一方面，在障礙物的尺寸比光的波長大得多的狀況下，衍射現象不明顯，也可以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，衍射現象非常明顯，這時不能說光沿直線傳播了。課堂練習1、下列屬于光的衍射現象的是()A.雨后天空出現的絢麗的彩虹B.陽光下肥皂膜上的彩色條紋C.太陽光通過三棱鏡產生的彩色條紋D.眼睛透過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．荷葉上的水珠在陽光下晶瑩透亮2．在單縫衍射試驗中，下列說法正確的是()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．換用波長較長的光照耀，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關3.如圖甲、乙所示，是單色光通過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．板書設計光的衍射一、實驗：視察光的衍射現象1、單縫衍射、圓孔衍射2、光發(fā)生明顯衍射的條件：d小于等于波長二、光的衍射現象進一步證明光具有波動性三、光的衍射圖樣1、雙縫干涉：等間距、明暗相間、強度向兩邊漸弱2、單縫衍射：中間較寬較亮，向兩邊對稱漸暗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)，中心有一個亮斑（泊松亮斑）教學后記通過對光經過各種形態(tài)的孔產生的衍射圖樣的視察，一方面培育了學生視察試驗現象的實力，另一方面這