2024-2025学年高中物理第十三章光5光的衍射教案1新人教版选修3-4

PAGE1-光的衍射

【教学目标】

1．通过试验视察，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．通过学习知道“光沿直线传播”是一种近似规律。

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。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改变，加深对衍射图象的了解。【教学过程】

（一）引入新课

复习水波的衍射

［投影水波衍射图片（如图1、图2所示）］图2

师：请大家看这几幅图片，回忆一下相关内容，回答下面两个问题：

1.什么是波的衍射？

2.图2中哪一幅衍射现象最明显？说明缘由。

生1：（争论后，一人发言）波能绕过障碍物的现象叫波的衍射.图2中丙图衍射最明显，因为这里的孔宽度最小。

师：前一个问题回答得很好，后一个问题有没有同学还有其他看法？

生2：我认为丙图中孔的尺寸虽然是最小，但不确定就是发生明显衍射现象的缘由，我们应当用它跟波长比。

师：很好，大家一起来说说发生明显衍射现象的条件是什么？

学生一起总结：障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。

师：光也是一种波，也能够发生衍射。这节课我们来相识光的衍射。

（二）进行新课

1．光的衍射

师：通过前面对光的干涉的学习，我们知道光是具有波动性的，光既然是一种波，那么在传播过程中也应当具有衍射的现象，大家有没有见过光的衍射现象呢？能举出例子吗？

（学生探讨后，一样认为，光波也应有衍射本事，但无法举出例子）

师：依据我们刚才复习的明显衍射现象的条件，大家说说看，为什么平常我们不易视察到光的衍射？

生：可能是因为光波波长很短，而平常我们遇到的障碍物或孔的尺寸比较大，所以不易视察到光的衍射现象.

师：很有道理，大家来想想方法解决这一问题.

（学生探讨，设计出多种试验视察方案，绝大部分着眼于发生明显衍射现象的条件，老师加以确定激励）

［试验视察］

支配学生依据上面的设想，自制单缝和小孔.

1.用单缝视察日光灯光源.

2.用小孔视察单色点光源.

师：请大家仔细视察，然后告知我你看到的现象.

（学生回答基本上有两类现象，一是视察到了单一的一条亮线或一个圆形亮点，二是视察到比较模糊的明暗相间的线状或环状条纹）

师：大家做得很仔细，有几位同学已胜利地视察到了光的衍射现象，现在我们再用更好的装置来一起视察一下光的衍射现象.

［老师演示］

在不透亮的屏上装有一个宽度可以调整的单缝，用氦氖激光器照耀单缝，在缝后适当距离处放一光屏，如图所示.

调整单缝宽度演示，得出下列结果.

缝宽较宽较窄很窄极窄关闭

屏上现象一条较宽亮线一条较窄亮线亮线变宽、变暗并出现明暗相间条纹明暗条纹清晰、细小条纹消逝

师：请大家将我们的试验结果与课本插图的几幅照片比较，总结一下光要发生明显的衍射应满意什么条件.

生：当狭缝的宽度比波长小或跟波长差不多时，光偏离了直线传播方向，发生了明显的衍射.

（点评：通过试验探究，获得必要的感性相识。为以后从理论上相识光的衍射奠定基础。）

师：大家通过试验视察到，光在传播过程中能离开直线绕过障碍物到达阴影里去，这一现象叫做光的衍射现象.衍射时产生的明暗条纹叫做衍射图样.其实，不仅单缝，还有圆孔，多条平行狭缝以及各种不同形态的障碍物都能使光发生衍射.同机械波的衍射一样，光发生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小.

师：下面我们再来视察一下圆孔和光栅的衍射现象.

（老师演示，将单缝分别换成圆孔和光栅，可以在屏上视察到清晰的明暗相间的圆环和清晰的明暗相间的条纹.)

师：同学们已经留意到，在衍射现象中，常有一些亮线和暗线，据此大家来猜猜缘由.

生：在干涉现象中我们也视察到明暗相间的条纹，我想这里的道理应当跟在干涉现象中差不多.

师：猜想有道理.其实在光的衍射现象中，来自单缝或圆孔上不同位置的光，到光屏处的路程差满意确定的特点，叠加时加强或减弱，形成明暗相间的条纹，这的确跟光的干涉原理是相像的，大家再考虑一下，假如用白光做衍射试验，条纹会怎样呢？

生：条纹应当是彩色的，因为不同色光波长不同，在叠加时形成条纹位置也不一样，叠合时形成彩色.

师：回答得特别好，大家明白了吗？

生：明白.(老师指导学生用两支铅笔并拢视察日光灯衍射条纹)

师：光的衍射现象表明，我们平常说的“光沿直线传播”只是一种特别状况。在障碍物的尺寸比波长大得多的状况下，光的传播是沿直线，当障碍物的尺寸可以与光的波长相比拟时，光的衍射现象就特别显著，这时就不能说光沿直线传播了。

师：在光的衍射现象中，历史上有过一个“泊松亮斑”的故事，请大家来阅读课本66页“科学踪迹”栏目中的短文――泊松亮斑.

师：大家想不想看看这个亮斑？

生：想.

（老师演示，用被磁化的钢针吸一粒钢珠，悬起，使激光束与钢珠球心在同始终线上，如图所示，就能在屏上视察到钢珠暗影中心有一亮斑，即泊松亮斑.）

师：闻名数学家泊松依据物理学家菲涅耳提出的波动理论推算出圆板阴影的中心应当是一个亮斑，想借此驳倒菲涅耳的波动理论，菲涅耳与阿拉果接受了泊松的挑战，通过多次试验，发觉圆板中心确有一个亮斑。这样“泊松亮斑”试验就成了光的波动理论的精彩验证。大家从这个故事得到什么启发。

生1：验对物理探讨有重要作用。

生2：到别人的质疑，要冷静面对，不要轻易放弃自己的立场或观点。

生3：学要坚持真理，实事求是。

（学生的回答很全面，老师要刚好确定激励）

2．衍射光栅

师：指导学生阅读教材有关内容。了解衍射光栅的制作原理。

（三）课堂总结、点评

本节课我们通过复