《5光的衍射》教学设计(部级优课)-物理教案

光的衍射教案余杭中学物理组夏建平教学目标：（一）知识与技能1．通过实验观察，认识光的衍射现象，知道发生明显的光的衍射现象的条件，从而对光的波动性有进一步的认识。2．通过单缝衍射装置的课堂演示实验，总结单缝衍射条纹的特点，会区分单缝衍射和双缝干涉条纹。（二）过程与方法1.通过讨论和对单缝衍射狭缝的宽度变化，理解衍射条件的设计思想2.在认真观察课堂演示实验和自己动手观察衍射现象的基础上，培养学生推力能力和抽象思维能力（三）情感态度价值观通过“x射线的衍射图样和DNA双螺旋结构”等科学小故事的学习，体验科学家坚定的自信心、踏实勤奋的工作态度和科学研究品德。二、教学重点：单缝衍射实验的观察以及产生明显衍射现象的条件。三、教学难点：衍射条纹成因的初步说明四、教学用具：激光器、衍射光栅、铁架台、游标卡尺、头发丝、泊松亮斑实验装置五、教学过程：（一）复习引入请看这两幅图片，回忆一下这是什么现象呢？对比这两幅图，回忆一下要发生明显衍射需要什么条件？生：这是水波的衍射衍射现象，要发生明显衍射需要满足：障碍物或缝的尺寸跟波长差不多或者比波长小；新课教学1.单缝衍射大家知道光也是一种波，那你在生活中见过光的衍射现象吗？生：没有今天我们一起来认识一下光的衍射，老师这里有一个单色光源，打开，在光屏上有一个圆形亮斑，老师这里还有一个用游标卡尺做的宽度可调的狭缝（摆弄一下），要观察到光的衍射现象，狭缝大一点好还是小一点好呢？生：小一点（当众调小）现在是3mm左右，请仔细观察光斑，你们看到了什么？生：光斑两边被狭缝边缘挡住了说明现在光沿直线传播那我们继续减小狭缝，调到1mm左右再试试。你们看到了什么？生：光斑变宽了；（追问：往哪边变宽）生：往左右两边变宽（追问：左右两边不是被狭缝边缘挡住了吗）生：那应该是绕过去了非常好，狭缝变窄时，光没有沿直线传播，而是绕过狭缝边缘，到达了相当宽的地方，这就是光的衍射现象。那么衍射图样还有哪些特征呢？大家可以把观察到的特征记录在你的学案上。同学们描述的都非常准确，我们总结一下（ppt展示）①明暗相间的条纹②中央亮条纹最亮，往两边逐渐变暗③中央亮条纹最宽，往两边逐渐变窄前一节课我们学了干涉图像（展示照片），大家说说看，它和我们的衍射图像有什么区别呢？生：它是等间距的，而我们今天学的单缝衍射图像是中央亮，宽，两边暗，窄，是不等间距的。同学们说的非常好，下次可别搞错拉。正因为光存在干涉和衍射现象，说明光是一种波，那同学们结合波明显衍射的条件，猜想一下，如果老师继续减小狭缝的宽度，衍射图样会发生什么变化呢？生：条纹越来越宽，上下越来越窄。。为什么你会这样想呢？生：因为狭缝越窄，衍射现象应该越明显，所以会越宽我们一起来看一下，的确，狭缝越来越窄，衍射现象越明显，光绕过狭缝边缘到了更宽的地方。根据上面观察的规律，如果将（游标卡尺）的狭缝旋转90°，同学们猜一下衍射图样会发生什么变化？生：图样也旋转了90°（追问：你的理由是什么呢？）生：光是绕过狭缝边缘的，狭缝的位置与条纹排列相互垂直；狭缝的结构比较简单，我们来头脑风暴一下，老师给大家一个较为复杂的结构，比如说“正方形”，它的衍射图样会是什么样的呢？请同学们在学案上画一下。（同屏展示一下，并说明理由，指出一些问题）同学们亲自验证一下，这是衍射光片，已经发放给了同学们，上面有一个小的正方形，激光笔也发放给同学们，操作过程中注意不要让激光笔照射到眼睛，还有一张白纸，做为大家实验的光屏。（同屏展示同学们的成果）那如果是更为复杂的“小圆孔”呢？同学们还是在学案上画一画，要注意细节哦展示一下，说一说，评一评最后请一位同学总结一下圆孔衍射图样的特点：中央是圆形亮条纹，往四周是明暗相间的同心圆。2.障碍物衍射通过前面的探究，光的确可以绕过狭缝的边缘发生衍射现象，如果换成障碍物，光能不能沿障碍物的边缘绕过去呢？生：能的那老师刚好拿着一支粉笔，我们来试一下，（贴的很近）啊呀~被挡住了，那怎么办？生：太近了，远一点；光还是被挡住了，并且在光斑中出现了粉笔的阴影生：换细一点的请同学用身边细的东西试一下转动头发丝，图样也跟着旋转，光也是绕过障碍物的边缘，到达相当宽的地方，并且原来是阴影的地方，现在也是亮的，说明光也绕到了障碍物的背面，障碍物越细，光的衍射现象越明显。如果是“不透光的小圆点”，它能不能绕过去呢，我们来看一下。在阴影中央有一个小亮斑，说明光绕过去了，这个亮斑称为泊松亮斑。光通过不同结构的孔缝或障碍物，会产生不同形状的衍射图样，夏老师这里有一根羽毛，请同学们猜想一下它的衍射图样是怎么样的呢。。生：那要看你怎么放(老师顺着学生的意思)生：那应该是水平排列的明暗相间的条纹非常好，这位同学已经对前面学过的内容已经相当熟悉了，那我们来看一下（发现是不对，四面八方有很多光束）请同学仔细观察，原来这个羽毛边缘有很多细小的绒毛，我们的肉眼观察不到，但是光的衍射却可以帮我们观察到，D