2024-2025學(xué)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(xué)目標(biāo)】

1．通過試驗(yàn)視察，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．通過學(xué)習(xí)知道“光沿直線傳播”是一種近似規(guī)律。

1.通過探討和對(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。通過“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)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明。

【教學(xué)方法】

1．通過機(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．通過對(duì)比相識(shí)衍射條紋的特點(diǎn)及改變，加深對(duì)衍射圖象的了解?！窘虒W(xué)過程】

（一）引入新課

復(fù)習(xí)水波的衍射

［投影水波衍射圖片（如圖1、圖2所示）］圖2

師：請(qǐng)大家看這幾幅圖片，回憶一下相關(guān)內(nèi)容，回答下面兩個(gè)問題：

1.什么是波的衍射？

2.圖2中哪一幅衍射現(xiàn)象最明顯？說明緣由。

生1：（爭(zhēng)論后，一人發(fā)言）波能繞過障礙物的現(xiàn)象叫波的衍射.圖2中丙圖衍射最明顯，因?yàn)檫@里的孔寬度最小。

師：前一個(gè)問題回答得很好，后一個(gè)問題有沒有同學(xué)還有其他看法？

生2：我認(rèn)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(xiàn)象的緣由，我們應(yīng)當(dāng)用它跟波長(zhǎng)比。

師：很好，大家一起來說說發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是什么？

學(xué)生一起總結(jié)：障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或者跟波長(zhǎng)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(shí)光的衍射。

（二）進(jìn)行新課

1．光的衍射

師：通過前面對(duì)光的干涉的學(xué)習(xí)，我們知道光是具有波動(dòng)性的，光既然是一種波，那么在傳播過程中也應(yīng)當(dāng)具有衍射的現(xiàn)象，大家有沒有見過光的衍射現(xiàn)象呢？能舉出例子嗎？

（學(xué)生探討后，一樣認(rèn)為，光波也應(yīng)有衍射本事，但無法舉出例子）

師：依據(jù)我們剛才復(fù)習(xí)的明顯衍射現(xiàn)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?yàn)楣獠úㄩL(zhǎng)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(xiàn)象.

師：很有道理，大家來想想方法解決這一問題.

（學(xué)生探討，設(shè)計(jì)出多種試驗(yàn)視察方案，絕大部分著眼于發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，老師加以確定激勵(lì)）

［試驗(yàn)視察］

支配學(xué)生依據(jù)上面的設(shè)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(diǎn)光源.

師：請(qǐng)大家仔細(xì)視察，然后告知我你看到的現(xiàn)象.

（學(xué)生回答基本上有兩類現(xiàn)象，一是視察到了單一的一條亮線或一個(gè)圓形亮點(diǎn)，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(xì)，有幾位同學(xué)已勝利地視察到了光的衍射現(xiàn)象，現(xiàn)在我們?cè)儆酶玫难b置來一起視察一下光的衍射現(xiàn)象.

［老師演示］

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

調(diào)整單縫寬度演示，得出下列結(jié)果.

縫寬較寬較窄很窄極窄關(guān)閉

屏上現(xiàn)象一條較寬亮線一條較窄亮線亮線變寬、變暗并出現(xiàn)明暗相間條紋明暗條紋清晰、細(xì)小條紋消逝

師：請(qǐng)大家將我們的試驗(yàn)結(jié)果與課本插圖的幾幅照片比較，總結(jié)一下光要發(fā)生明顯的衍射應(yīng)滿意什么條件.

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

（點(diǎn)評(píng)：通過試驗(yàn)探究，獲得必要的感性相識(shí)。為以后從理論上相識(shí)光的衍射奠定基礎(chǔ)。）

師：大家通過試驗(yàn)視察到，光在傳播過程中能離開直線繞過障礙物到達(dá)陰影里去，這一現(xiàn)象叫做光的衍射現(xiàn)象.衍射時(shí)產(chǎn)生的明暗條紋叫做衍射圖樣.其實(shí)，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(jī)械波的衍射一樣，光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長(zhǎng)相比，甚至比光的波長(zhǎng)還小.

師：下面我們?cè)賮硪暡煲幌聢A孔和光柵的衍射現(xiàn)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(xué)們已經(jīng)留意到，在衍射現(xiàn)象中，常有一些亮線和暗線，據(jù)此大家來猜猜緣由.

生：在干涉現(xiàn)象中我們也視察到明暗相間的條紋，我想這里的道理應(yīng)當(dāng)跟在干涉現(xiàn)象中差不多.

師：猜想有道理.其實(shí)在光的衍射現(xiàn)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(diǎn)，疊加時(shí)加強(qiáng)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(yàn)，條紋會(huì)怎樣呢？

生：條紋應(yīng)當(dāng)是彩色的，因?yàn)椴煌獠ㄩL(zhǎng)不同，在疊加時(shí)形成條紋位置也不一樣，疊合時(shí)形成彩色.

師：回答得特別好，大家明白了嗎？

生：明白.(老師指導(dǎo)學(xué)生用兩支鉛筆并攏視察日光燈衍射條紋)

師：光的衍射現(xiàn)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(zhǎng)大得多的狀況下，光的傳播是沿直線，當(dāng)障礙物的尺寸可以與光的波長(zhǎng)相比擬時(shí)，光的衍射現(xiàn)象就特別顯著，這時(shí)就不能說光沿直線傳播了。

師：在光的衍射現(xiàn)象中，歷史上有過一個(gè)“泊松亮斑”的故事，請(qǐng)大家來閱讀課本66頁“科學(xué)蹤跡”欄目中的短文――泊松亮斑.

師：大家想不想看看這個(gè)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(shù)學(xué)家泊松依據(jù)物理學(xué)家菲涅耳提出的波動(dòng)理論推算出圓板陰影的中心應(yīng)當(dāng)是一個(gè)亮斑，想借此駁倒菲涅耳的波動(dòng)理論，菲涅耳與阿拉果接受了泊松的挑戰(zhàn)，通過多次試驗(yàn)，發(fā)覺圓板中心確有一個(gè)亮斑。這樣“泊松亮斑”試驗(yàn)就成了光的波動(dòng)理論的精彩驗(yàn)證。大家從這個(gè)故事得到什么啟發(fā)。

生1：驗(yàn)對(duì)物理探討有重要作用。

生2：到別人的質(zhì)疑，要冷靜面對(duì)，不要輕易放棄自己的立場(chǎng)或觀點(diǎn)。

生3：學(xué)要堅(jiān)持真理，實(shí)事求是。

（學(xué)生的回答很全面，老師要?jiǎng)偤么_定激勵(lì)）

2．衍射光柵

師：指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容。了解衍射光柵的制作原理。

（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)

本節(jié)課我們通過復(fù)