2024-2025学年高中物理第五章光的波动性3光的衍射与偏振教案1教科版选修3-4

PAGE6-光的衍射●教学目标一、学问与技能1.通过试验探究，让学生相识光的衍射现象，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相识.2.通过学习驾驭单缝衍射、圆孔衍射、圆盘衍射的特点及与双缝干涉的区分.3.通常学习知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似规律.二、过程与方法1.通过探讨和对单缝衍射装置的视察，理解衍射条件的设计思想.2.在仔细视察课堂演示试验和课外自己动手视察衍射现象的基础上，培育学生比较推理实力和抽象思维实力.三、情感看法与价值观通过“泊松亮斑”等科学小故事的学习，培育学生坚决的自信念、踏实勤奋的工作看法和科学探讨品德.教学重点单缝衍射试验和圆孔衍射试验的视察以及产生明显衍射现象的条件.教学难点衍射条纹成因的初步说明.●教学方法1.通过机械波衍射现象类比推理，提出光的衍射试验视察设想.2.通过视察分析试验，归纳出产生明显衍射现象的条件以及衍射是光的波动性的表现.3.通过对比相识衍射条纹的特点及变更，加深对衍射图象的了解.●教学用具激光笔，两个不同的衍射单缝（20组），投影仪.课时支配1课时教学过程设计1．提出问题<老师提问>衍射是波所特有的现象，既然光也是一种波，为什么在日常生活中没有视察到光的衍射现象？<学生活动1>学生探讨2．分析问题<老师提问>衍射是波绕过障碍物传播的现象。波要发生明显的衍射现象（也即人们肉眼能干脆视察到波的衍射现象）必需满意什么条件？生答：波要发生明显衍射，必需满意肯定的条件：只有障碍物或缝的尺寸跟波长差不多，或者比光的波长更小时，才能视察到明显的衍射现象。<老师提问>怎样才能视察到光的衍射现象呢？生答：光的波长很短，而可见光的波长事实上只有非常之几微米，一般物体的尺寸都比它大得多，因此，很难看到光的衍射现象。但是若障碍物或缝的尺寸很小，与光波波长差不多时，就应当视察到明显的衍射现象。3．试验验证<学生活动2>如图所示装置，把激光笔发出的激光分别照在很宽和很窄的单缝上，视察屏上的图样。现象及分析：当激光照在宽缝上时，光沿着直线方向通过缝，在屏上产生一条跟缝的宽度相当的亮线；当激光照在窄缝上时，光通过缝后就明显地偏离了直线传播方向照到了屏上相当宽的地方，并且出现了明暗相间的条纹，如图所示，这就是光的衍射现象。<学生活动3>在上述试验中，把激光笔发出的激光分别照在大小圆孔上，视察屏上的图样。现象和分析：当激光照在直径较大的孔C上时，在屏上得到一个圆形亮斑，圆的大小跟按光沿直线传播规律作图得到的一样。当激光照在直径较小的孔d上时，屏上得到一些明暗相间的圆环，这些圆环达到的范围远远超过了光沿直线传播所对应照明的区域，如图所示。小结：上述两个试验说明：当缝或孔较大（比光波波长大得多）时，衍射现象不明显（肉眼很难干脆视察到）；当缝或孔很小（与光波波长接近或比光波波长更小）时，衍射现象非常明显。4．概念归纳光的衍射：光离开直线路径绕过障碍物阴影里去的现象叫做光的衍射现象。（1）明显衍射的条件：障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多；（2）物理意义：光的衍射现象进一步证明光是一种波。学问延长<学生活动4>对比分析双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的区分<学生活动5>试验探寻单缝衍射的规律用激光笔分别照耀不同的单缝，变更物理量，视察衍射现象试验现象：（1）缝越窄，条纹越宽；（2）缝离光屏越远条纹越宽<老师点拨>除了与缝宽度和离光屏的距离有关之外，可能还与哪些因素有关？<学生活动6>对比分析衍射条纹5．规律总结：单缝衍射的规律（1）波长肯定时，单缝窄的中心条纹宽，各条纹间距大．（2）单缝不变时，光波波长大的（红光）中心亮纹越宽，条纹间隔越大．（3）其他条件不变，缝离光屏越远，条纹越宽（4）白炽灯的单缝衍射条纹为中心亮条纹为白色，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，内侧为紫色．<学生活动7>观赏其他衍射图样，观看科学小故事<老师点拨>圆孔衍射与圆盘衍射有什么特点？圆孔衍射：明暗相间且不等距的同心圆环．（中心亮斑）圆盘衍射：明暗相间的不等距的同心圆环，中心有一个亮斑（泊松亮斑）6．学问延长师问：同学们，试比较上面单缝衍射和圆孔衍射图样，有那些相同点，又有哪些不同点？生答：相同点都是明暗相间的条纹。不同点是圆孔衍射条纹为圆环形态，而单缝衍射条纹是直线形态。师问：通过比较，说明衍射图样的形态与什么有关？生答：衍射图样的形态与障碍物的形态有关。师问：假如用其他形态的孔，发生衍射时得到的衍射图样又怎样呢？师问：通过比较、分析衍射图样与障碍物的形态，这些试验进一步说明白衍射图样与光通过的小孔的形态有关的结论，得出这一结论有什么作用呢？学生探讨。师问：能不能通过衍射图样，反过来推知小孔形态（或障碍物的结构）呢？生答：由试验可知，衍射图样和孔的形态是一一对应的，因此，由衍射图样可以推知小孔的形态。<学生活动8>探讨：光的衍射现象说明光沿曲线传播，这不是与前面学到的“光在同一种匀称介质中沿直线传播”冲突吗？生答：不冲突，使我们更清晰地相识了光的传播规律：一方面，光在没有障碍物的匀称介质中是沿直线传播的；另一方面，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的状况下，衍射现象不明显，也可以认为光是沿直线传播的。但是，在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象非常明显，这时不能说光沿直线传播了。课堂练习1、下列属于光的衍射现象的是()A.雨后天空出现的绚丽的彩虹B.阳光下肥皂膜上的彩色条纹C.太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹D.眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹E.眼睛眯成一条线看到的发光的电灯四周有彩色花纹F．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮2．在单缝衍射试验中，下列说法正确的是()A．将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹间距变窄B．使单缝宽度变窄，衍射条纹间距变窄C．换用波长较长的光照耀，衍射条纹间距变宽D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽E．条纹间距与单缝到屏的距离无关3.如图甲、乙所示，是单色光通过窄缝后形成明暗相间的两种条纹图样，________为单缝衍射的图样，________为双缝干涉的图样．板书设计光的衍射一、实验：视察光的衍射现象1、单缝衍射、圆孔衍射2、光发生明显衍射的条件：d小于等于波长二、光的衍射现象进一步证明光具有波动性三、光的衍射图样1、双缝干涉：等间距、明暗相间、强度向两边渐弱2、单缝衍射：中间较宽较亮，向两边对称渐暗3、圆孔衍射：明暗相间且不等距的同心圆环．（中心亮斑）4、圆盘衍射：明暗相间的不等距的同心圆环，中心有一个亮斑（泊松亮斑）教学后记通过对光经过各种形态的孔产生的衍射图样的视察，一方面培育了学生视察试验现象的实力，另一方面这