光的衍射教案

教学目的

（一）知识目的1、懂得几何光学中所说的光沿直线传播是一种近似．2、懂得光通过狭缝和圆孔的衍射现象．3、懂得观测到明显衍射的条件（二）能力目的理解单缝衍射、小孔衍射，并能用有关知识对生活中的有关现象进行解释和分析．（三）情感目的1、让学生懂得科学研究必须重视理论的指导和实践的勤奋作用；2、必须有自信心和踏实勤奋的态度；3、在学习中也要有好品质、好作风．教学提议有关光的衍射的教学提议应当让学生理解，光的直进，是几何光学的基础，光的衍射现象并没有完全否认光的直进，而是指出了光的直进的合用范围或者说它的局限性．书本只规定学生初步理解光的衍射现象，不做理论讨论，因此与机械波类比和观测试验现象是十分重要的．首先，要结合机械波的衍射，使学生明确光产生衍射的条件．讲光的衍射要配合演示试验、要让学生能辨别干涉图样与衍射图样的区别．单色光干涉图样条纹等间距，衍射图样中间宽两边窄．除了演示试验外，要尽量多地让学生自己动手做试验进行观测．包括节后的小试验2，以及观测小孔衍射(在铝箔或胶片上打出尺寸不一样的小孔，以小电珠作光源，距光源1～2米，眼睛靠近小孔观测光通过小孔的衍射把戏--彩色圆环)．还可让学生通过羽毛、纱巾观看发光的灯丝(对见到的彩色把戏可不作解释)等等，以补学生对这一现象的不熟悉和协助学生理解．在本节教材中提到泊松亮斑--泊松原认为这下子可以驳倒菲涅尔的波动理论了，事与愿违，菲涅尔和阿拉果接受了泊松的挑战，用试验验证了这个理论结论，试验却成了波动理论极其精彩的实证，菲涅尔为此获得了科学奖金(18)．这个科学小故事告诉我们，在科学研究上必须重视理论的指导作用和实践的检查作用；作为科研工作者，必须有坚定的自信心和踏实勤奋的工作态度．今天的学习，在掌握知识的同步，也应培养自己这方面的好品质、好作风．有关演示试验的教学提议光的衍射试验，可以将演示和学生试验同步在一节课内完毕单缝衍射仍用激光演示仪．演示时可以再将双缝干涉演示一下，让学生从中对比干涉条纹等间距，衍射条纹中间宽、两边窄，然后让学生用游标下尺观测日光灯通过卡尺两测脚形成的窄缝产生的衍涉条纹．试验中要让学生仔细观测两侧脚间距从大到小逐渐变化．本试验也可用线状白炽灯使缝与灯丝平行，眼睛靠近狭缝可以观测到狭缝两侧的彩色条纹．教学设计示例（－）引入新课一、光的衍射现象上节研究了光的干涉现象，阐明光具有波动性．衍射现象也是波的重要特性之一，假如我们能通过试验观测到光的明显的衍射现象，那么也就能更充足地阐明光具有波动性．（二）教学过程

所谓光的衍射现象，是当光在它传播的方向上碰到障碍物或孔（其大小可以与光的波长相比或比光的波长小）时，光绕到障碍物阴影里去的现象．演示：下面我们用试验进行观测．取一种不透光的屏，在它的中间装上一种宽度可以调整的狭缝，用平行的单色光照射，在缝后合适距离处放一种像屏（如图）．我们看到，当缝比较宽时，在像屏上是一条几乎与缝同样宽的亮线，除了这一条光线外，像屏上出现了阴影．这时光可视为是沿直线传播的．接着逐渐缩小缝的宽度，当缝调到很窄（缝宽与光波的波长相称时）在像屏的原阴影区内观测到了明暗相间的条纹．这试验表明光在其前进的途中遇上大小相称于光的波长的障碍物或孔时，偏离了直线传播方向，即光产生了衍射现象．上述衍射现象是通过单缝形成的，我们称之为光的单缝衍射．单色光的干涉与衍射都出现明暗相间的条纹，但图案不一样．干涉条纹是等间隔的，衍射条纹间隔不等．白光照射单缝时，可以在像屏上得到彩色条纹，它与双缝干涉的彩色条纹也不一样，中央一级是又亮又宽的白色条纹，两边是较窄较暗的彩色条纹．用点光源来照射有较大圆孔AB的屏，在像屏MN上出现一种光亮的圆，这阐明光是沿直线传播的．逐渐缩小孔的直径，可以看到屏上的亮圆也逐渐减小．不过，圆孔缩到很小时，在像屏MN上原阴影区就形成某些明暗相间的圆环，这些圆环到达的范围远远超过了光按直线传播所能照到的范围，这就是光通过小孔产生的衍射现象．光的衍射现象深入证明了光具有波动性，对确定光的波动说的对的性起了重要作用．有关这个问题，历史上曾有过一段趣事．18，当法国物理学家菲汉耳提出光的波动理论时，著名数学家泊松根据菲涅耳的理论推算出：把一种不透光的小的圆盘状物放在光束中，在距这个圆盘一定距离的像屏上，圆盘的阴影中心应当出现一种亮斑．人们从未看过和听说过这种现象，因而认为这是荒唐的，因此泊松兴高采烈地宣称他驳倒了菲涅耳的波动理论，菲涅耳接受了这一挑战，精心研究，“奇迹”终于出现了，试验证明圆盘阴影中心确实有一种亮斑，这就是著名的泊松亮斑．光沿直线传播只是一种近似的规律：当光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多时，可认为光是沿直线传播的，当光的波长与障碍物或孔的尺寸可以相比拟时将产生明显的衍射现象提问：当光通过小孔或者狭缝时，在背面的光屏上会得到什么样的图案？学生回答的基础上老师总结．当缝很大时