高二物理光衍射教案

高二物理光衍射教案

《光的顏色色散》是人教版高中物理選修3-4第13章第五節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，主要熟悉光的衍射以及衍射光柵的原理。

二、教學(xué)目標(biāo)

1、學(xué)問目標(biāo)

(1)通過試驗(yàn)觀看，讓同學(xué)熟悉光的衍射現(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)一步的熟悉.

(2)通常學(xué)習(xí)知道幾何光學(xué)中所說的光沿直線傳播是一種近似規(guī)律.

2、力量目標(biāo)

(1)通過爭(zhēng)論和對(duì)單縫衍射裝置的觀看，理解衍射條件的設(shè)計(jì)思想.

(2)在仔細(xì)觀看課堂演示試驗(yàn)和課外自己動(dòng)手觀看衍射現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，培育同學(xué)比較推理力量和抽象思維力量.

3、情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)：

通過泊松亮斑等科學(xué)小故事的學(xué)習(xí)，培育同學(xué)堅(jiān)決的自信念、踏實(shí)勤奮的工作態(tài)度和科學(xué)討論品德.

三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

1、教學(xué)重點(diǎn)

單縫衍射試驗(yàn)和圓孔衍射試驗(yàn)的觀看以及產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.

2、教學(xué)難點(diǎn)

衍射條紋成因的初步說明.

四、學(xué)情分析(依據(jù)個(gè)人狀況寫)

五、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)觀看設(shè)想.

2.通過觀看分析試驗(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)比熟悉衍射條紋的特點(diǎn)及變化，加深對(duì)衍射圖象的`了解.

六、教學(xué)用具

JGQ型氦氖激光器25臺(tái)，衍射單縫(可調(diào)縫寬度)，光屏、光柵衍射小圓孔板，兩支鉛筆(同學(xué)自備)，日光燈(教室內(nèi)一般都有)，直徑5mm的自行車軸承用小鋼珠，被磁化的鋼針(吸小鋼珠用)，投影儀(本節(jié)課在光學(xué)試驗(yàn)室進(jìn)行).

七、課時(shí)支配：1課時(shí)

八、教學(xué)過程

(一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)懷疑

復(fù)習(xí)水波的衍射

[投影水波衍射圖片(試驗(yàn)修訂本其次冊(cè)P14圖1026，1027)]

[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1027中哪一幅衍射現(xiàn)象最明顯?說明緣由.

[生1](談?wù)摵?，一人發(fā)言)波能繞過障礙物的現(xiàn)象叫波的衍射.圖1027中丙圖衍射最明顯，由于這里的孔寬度最小.

[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，但不肯定就是發(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?

[生總結(jié)]障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或者跟波長(zhǎng)相差不多.

(二)情景導(dǎo)入、展現(xiàn)目標(biāo)

光的衍射試驗(yàn)

[師]通過上一節(jié)課光的干涉的學(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?

(同學(xué)爭(zhēng)論后，全都認(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觀看到光的衍射?

[生]可能是由于光波波長(zhǎng)很短，而平常我們遇到的障礙物或孔的尺寸比較大，所以不易觀看到光的衍射現(xiàn)象.

[師]很有道理，大家來想想方法解決這一問題.

(三)合作探究、精講點(diǎn)撥

(同學(xué)爭(zhēng)論，設(shè)計(jì)出多種試驗(yàn)觀看（方案），絕大部分著眼于發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，老師加以確定鼓舞)

[試驗(yàn)觀看]

支配同學(xué)依據(jù)上面的設(shè)想，自制單縫和小孔.

1.用單縫觀看日光燈光源.

2.用小孔觀看單色點(diǎn)光源.

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

(同學(xué)回答基本上有兩類現(xiàn)象，一是觀看到了單一的一條亮線或一個(gè)圓形亮點(diǎn)，二是觀看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)已勝利地觀看到了光的衍射現(xiàn)象，現(xiàn)在我們?cè)儆酶玫难b置來一起觀看一下光的衍射現(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，如右圖2023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、變暗并消失明暗相間條紋明暗條紋清楚、細(xì)小條紋消逝

[師]請(qǐng)大家將我們的試驗(yàn)結(jié)果與課本圖208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.

光的衍射現(xiàn)象

[師]大家通過試驗(yàn)觀看看到，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外形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)賮碛^看一下圓孔和光柵的衍射現(xiàn)象.

(老師演示，將單縫分別換成圓孔和光柵，可以在屏上觀看到清晰的明暗相間的圓環(huán)和清楚的明暗相間的條紋.)

[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)象中我們也觀看到明暗相間的條紋，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肯定的特點(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，由于不同色光波長(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)同學(xué)用兩支鉛筆并攏觀看日光燈衍射條紋)

光的衍射現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性

[師]在光的本性熟悉的歷史上有過一個(gè)泊松亮斑的故事，請(qǐng)大家來讀一讀.(同學(xué)閱讀課文后的閱讀材料)

[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，圖2023就能在屏上觀看到鋼珠暗影中心有一亮斑，即泊松亮斑.)

[師]聞名物理家泊松依據(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]試驗(yàn)對(duì)物理討論有重要作用.

[生2]遇到別人的責(zé)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]科學(xué)要堅(jiān)持真理，實(shí)事求是.

(同學(xué)的回答很全面，老師要準(zhǔn)時(shí)確定鼓舞)

光的衍射圖樣

[師]除了前面試驗(yàn)觀看到的衍射圖樣外，課本還為我們供應(yīng)了一些，請(qǐng)大家仔細(xì)討論和比較，總結(jié)它們各自的特點(diǎn).

(指導(dǎo)同學(xué)閱讀課本圖2023以及首頁(yè)彩圖2，并爭(zhēng)論干涉、衍射圖樣的異同)

[生]單色光的雙縫干涉圖樣是等距的明暗相間的條紋，亮條紋強(qiáng)度向兩邊漸漸減弱且較慢，單色光的衍射圖樣中間一條亮紋較寬較亮，兩邊是對(duì)稱的明暗相間的條紋，亮條紋強(qiáng)度向兩邊漸漸減弱且較快，白光單縫衍射條紋中間是白色的，兩邊是減弱很快的彩色條紋.

[師]總結(jié)得很好.

(四)反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)。

(五)發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。

1.課本練習(xí)二(1)(2)

2.課后用太陽(yáng)光作光源，想出一些方法觀看衍射現(xiàn)象，描述現(xiàn)象并分析.

九、板書設(shè)計(jì)

光的衍射

1、試驗(yàn)自制障礙物觀看光能發(fā)