《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計5篇-1

《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計5篇教學(xué)設(shè)計，包括教材簡析和同學(xué)分析、教學(xué)目的、重難點、教學(xué)預(yù)備、教學(xué)過程及練習(xí)設(shè)計等。以下是我整理的《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計，供您閱讀,參考。盼望對您有所關(guān)心!

《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計1

一、預(yù)習(xí)目標

通過預(yù)習(xí)并且聯(lián)系生活中的一些實例，達到簡潔的了解一下波的疊加和干涉，達到感性熟悉的地步。

二、預(yù)習(xí)內(nèi)容

1.在介質(zhì)中經(jīng)常有幾列波同時傳播，例如把兩塊石子在不同的地方投入池塘的水里，就有兩列波在水面上傳播.兩列波相遇時，會不會像兩個小球相碰時那樣，都能轉(zhuǎn)變原來的運動狀態(tài)呢?

2.預(yù)習(xí)完畢后，用自己的語言描述一下波的疊加這現(xiàn)象。

3.什么叫做波的干涉，兩列波發(fā)生干涉的條件是什么啊?

4.用自己的話說一說波的疊加和波的干涉的關(guān)系。

三、提出懷疑

同學(xué)們，通過你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些懷疑，請把它填在下面的表格中

懷疑點懷疑內(nèi)容

課內(nèi)探究學(xué)案

一、學(xué)習(xí)目標

(1).知道波的疊加原理.

(2).知道什么是波的干涉現(xiàn)象和干涉圖樣.

(3).知道干涉現(xiàn)象也是波特有的現(xiàn)象.

二、學(xué)習(xí)過程

1、波的疊加

【演示】在一根水平長繩的兩端分別向上抖動一下，就分別有兩個凸起狀態(tài)1和2在繩上相向傳播.(參見課本圖10-28)我們可以看到，兩列波相遇后，彼此穿過，連續(xù)傳播，波的外形和傳播的情形都跟相遇前一樣，也就是說，相遇后，它們都保持各自的運動狀態(tài)，彼此都沒有受到影響.

認真觀看兩列相遇的水波，也可以看到兩列水波相遇后，彼此穿過，仍舊保持各自的運動狀態(tài)連續(xù)傳播，就像沒有跟另一列水波相遇一樣.

(1).位移特點

當兩個波源產(chǎn)生的兩列波在同一介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中的每個質(zhì)點都要同時參加兩個分運動，在任一時刻，第一列波使某個質(zhì)點a振動所產(chǎn)生的位移是x1，其次列波同時使質(zhì)點a振動所產(chǎn)生的位移是x2，則質(zhì)點a的位移就是這兩列波分別產(chǎn)生的位移的矢量和.

假如位移x1，x2的方向相同，則質(zhì)點a的振動位移的大小為X=方向與。

如圖10-18所示.假如位移x1，x2方向相反，則質(zhì)點a的振動位移的大小為X=;方向。

(2).波的獨立性特點

n列波在同一介質(zhì)中傳播，在介質(zhì)中某一點(或某一區(qū)域)相遇時，每一列波都能夠;似乎沒有遇到另一列波一樣，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參加這幾列波所產(chǎn)生的振動，每個質(zhì)點仍舊是在各自的平衡位置四周做簡諧振動.質(zhì)點振動的位移。

(3).疊加原理

兩列相同的波相遇時，在它們重疊的區(qū)域里

2、波的干涉

【演示】把兩根金屬絲固定在同一個振動片上，當振動片振動時，兩根金屬絲周期性地觸動水面，形成兩個波源.這兩個波源的振動頻率和振動步調(diào)相同，它們發(fā)出的波是頻率相同的波.現(xiàn)象：解釋：

由試驗分析可知，波干涉有如下特點：

3.波的干涉特點.

振幅最小振幅

位移

4.產(chǎn)生干涉的條件

任何狀況下兩列波相遇都會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，而要產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣則需要肯定的條件，其條件是：

不僅水波、聲波，一切波都可發(fā)生干涉現(xiàn)象.

5.波的干涉與衍射一樣，也是波特有的現(xiàn)象.

6.當堂檢測

(1)插在水中的細棒對水波的傳播沒有影響，這是波的(衍射)現(xiàn)象;在墻外聽到墻內(nèi)人講話，這是波的(衍射)現(xiàn)象;一個人在兩個由同一聲源帶動的揚聲器之間走動時，聽到的聲音時強時弱，這是波的(干涉)現(xiàn)象.

(2)以下關(guān)于波的衍射的說法，正確的是：(c)

A.波遇到障礙物時，肯定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象

B.當障礙物的尺寸比波長大得多時，衍射現(xiàn)象很明顯

C.當孔的大小比波長小時，衍射現(xiàn)象很明顯

D.只有當障礙物的尺寸與波長差不多時，才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象

(3)當兩列水波發(fā)生干涉時，假如兩列波的波峰在P點相遇.下列說法正確的是：(ABD)

A.質(zhì)點P的振動始終是加強的

B.質(zhì)點P的振幅

C.質(zhì)點P的位移始終

D.質(zhì)點P的位移有時為零

(4)在水平方向上有兩個振動狀況完全相同的振源S1、S2，S1、S2相距7m，振動所形成的波的波長為1m，則S1、S2的連線上有幾個振動加強的點?(c)

A.只有中點B.6個點C.13個點D.很多個點

(5)兩列波在某區(qū)域相遇，下列說法正確的是：(AB)

A.兩波相遇時能保持各自狀態(tài)互不干擾

B.兩波相遇時引起質(zhì)點的位移等于兩列波分別引起的位移的矢量和

C.任何兩列波疊加后都能使某些區(qū)域振動始終加強，某些區(qū)域振動始終減弱，得到穩(wěn)定的干涉圖樣

D.頻率相同的兩列波相干涉時，加強區(qū)域和減弱區(qū)域交替變換.

(6)兩個頻率、振幅相同的波在介質(zhì)中傳播發(fā)生干涉得到穩(wěn)定的干涉圖樣，則下列敘述正確的是：(B)

A.振動加強的點的位移總是處于值

B.振動加強的點的位移可能為零

C.振動減弱的點再經(jīng)過T/2振動變?yōu)榧訌?/p>

D.振動減弱的點的位移總是零

《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計2

高二物理教案：波的干涉和衍射

第三節(jié)波的干涉和衍射

三維教學(xué)目標

1、學(xué)問與技能

(1)知道波的疊加原理，知道什么是波的干涉條件、干涉現(xiàn)象和干涉圖樣;

(1)知道什么是波的衍射現(xiàn)象，知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件;

(2)知道干涉現(xiàn)象、波的衍射現(xiàn)象都是波所特有的現(xiàn)象。

2、過程與方法：

3、情感、態(tài)度與價值觀：

教學(xué)重點：波的疊加原理、波的干涉條件、干涉現(xiàn)象和干涉圖樣、波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。

教學(xué)難點：波的干涉圖樣

教學(xué)方法：試驗演示

教學(xué)教具：長繩、發(fā)波水槽(電動雙振子)、音叉

(一)引入新課

大家都熟識聞其聲不見其人的物理現(xiàn)象，這是什么緣由呢?通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們就會知道，原來波遇到狹縫、小孔或較小的障礙物時會產(chǎn)生一種特有得現(xiàn)象，這就是波的衍射。

(二)進行新課

波在向前傳播遇到障礙物時，會發(fā)生波線彎曲，偏離原來的直線方向而繞到障礙物的背后連續(xù)轉(zhuǎn)播，這種現(xiàn)象就叫做波的衍射。

1.波的衍射

(1)波的衍射：波可以繞過障礙物連續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射。

哪些現(xiàn)象是波的衍射現(xiàn)象?(在水塘里，微風激起的水波遇到露出水面的小石頭、蘆葦?shù)募毿〉恼系K物，會繞過它們連續(xù)傳播。)

試驗：下面我們用水波槽和小擋板來做，請大家仔細觀看。

現(xiàn)象：水波繞過小擋板連續(xù)傳播。將小擋板換成長擋板，

重新做試驗：

現(xiàn)象：水波不能繞到長擋板的背后傳播。這個現(xiàn)象說明發(fā)生衍生的條件與障礙物的大小有關(guān)。

(2)衍射現(xiàn)象的條件

演示：在水波槽里放兩快小擋板，當中留一狹縫，觀看波源發(fā)出的水波通過窄縫后怎樣傳播。

第一、保持水波的波長不變，該變窄縫的寬度(由窄到寬)，觀看波的傳播狀況有什么變化。觀看到的現(xiàn)象：在窄縫的寬度跟波長相差不多的狀況下，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。水波繞到擋板后面連續(xù)傳播。(參見課本圖10-26甲)

在窄縫的寬度比波長大得多的狀況下，波在擋板后面的傳播就猶如光線沿直線傳播一樣，在擋板后面留下了陰影區(qū)。(參見課本圖10-26乙)

其次、保持窄縫的寬度不變，轉(zhuǎn)變水波的波長(由小到大)，將試驗現(xiàn)象用投影儀投影在大屏幕上?？梢钥吹剑涸谡p不變的狀況下，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯。

將課本圖10-27中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上，它們是做衍射試驗時拍下的照片。甲中波長是窄縫寬度的3/10，乙中波長是窄縫寬度的5/10，丙中波長是窄縫寬度的7/10。

通過對比可以看出：窄縫寬度跟波長相差不多時，有明顯的衍射現(xiàn)象。

窄縫寬度比波長大得多時，衍射現(xiàn)象越不明顯。窄縫寬度與波長相比特別大時，水波將直線傳播，觀看不到衍射現(xiàn)象。

結(jié)論：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時，才能觀看到明顯的衍射現(xiàn)象。一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波的特有現(xiàn)象。

2、波的疊加

我們有這樣的生活閱歷：將兩塊石子投到水面上的兩個不同地方，會激起兩列圓形水波。它們相遇時會相互穿過，各自保持圓形波連續(xù)前進，與一列水波單獨傳播時的情形完全一樣，這兩列水波互不干擾。

3、波的干涉

一般地說，振動頻率、振動方向都不相同的幾列波在介質(zhì)中疊加時，情形是很簡單的。我們只爭論一種最簡潔的但卻是最重要的情形，就是兩個振動方向、振動頻率都相同的波源所發(fā)出的波的疊加。

演示：在發(fā)波水槽試驗裝置中，振動著的金屬薄片AB，使兩個小球S1、S2同步地上下振動，由于小球S1、S2與槽中的水面保持接觸，構(gòu)成兩個波源，水面就產(chǎn)生兩列振動方向相同、頻率也相同的波，這樣的兩列波相遇時產(chǎn)生的現(xiàn)象如課本圖10-29所示。為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢?我們可以用波的疊加原理來解釋。

課本圖10-30所示的是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的示意圖。S1和S2表示兩列波的波源，它們所產(chǎn)生的波分別用兩組同心圓表示，實線圓弧表示波峰中央，虛線圓弧表示波谷中央。

某一時刻，假如介質(zhì)中某點正處在這兩列波的波峰中央相遇處[課本圖10-30所示中的a點]，則該點(a點)的位移是正向值，等于兩列波的振幅之和。經(jīng)過半個周期，兩列波各前進了半個波長的距離，a點就處在這兩列波的波谷中央相遇處，該點(a點)的位移就是負向值。再經(jīng)過半個周期，a點又處在兩列波的波峰中央相遇處。這樣，a點的振幅就等于兩列波的振幅之和，所以a點的振動總是的。這些振動的點都分布在課本圖10-30中畫出的粗實線上。

某一時刻，介質(zhì)中另一點假如正處在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇處[課本圖10-30中的b點]，該點位移等于兩列波的振幅之差。經(jīng)過半個周期，該點就處在一列波的波谷中央和另一列波的波峰中央相遇處，再經(jīng)過半個周期，該點又處在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇處。這樣，該點振動的振幅就等于兩列波的振幅之差，所以該點的振動總是最弱的。假如兩列波的振幅相等，這一點的振幅就等于零。這就是為什么在某些區(qū)域水面呈現(xiàn)安靜的緣由。這些振動最弱的點都分布在課本圖10-30中畫出的粗虛線上。可以看出，振動的區(qū)域和振動最弱的區(qū)域是相互間隔開的。

頻率相同的波，疊加時形成某些區(qū)域的振動始終加強，另一些區(qū)域的振動始終減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫做波的干涉(inerference)。形成的圖樣叫做干涉圖樣。

只有兩個頻率相同、振動方向相同的波源發(fā)出的波，疊加時才會獲得穩(wěn)定的干涉圖樣，這樣的波源叫做相干波源，它們發(fā)出的波叫做相干波。不僅水波，一切波都能發(fā)生干涉，干涉現(xiàn)象是一切波都具有的重要特征之一。

演示：敲擊音叉使其發(fā)聲，然后轉(zhuǎn)動音叉，就可以聽到聲音忽強忽弱。這就是聲波的干涉現(xiàn)象。

(1)做波的干涉：頻率相同的波，疊加時形成某些區(qū)域的振動始終加強，另一些區(qū)域的振動始終減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。形成的圖樣叫做干涉圖樣。

(2)特點：干涉現(xiàn)象是一切波都具有的現(xiàn)象。

(3)產(chǎn)生條件：兩列波的頻率必需相同。

《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計3

(-)引入新課

通過機械波的干涉和衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件和現(xiàn)象引入光的干涉和衍射

(二)教學(xué)過程(需要重點強調(diào)的主要學(xué)問點)

1、實現(xiàn)新舊學(xué)問遷移是把握雙縫干涉的關(guān)鍵

干涉和衍射是波的特有現(xiàn)象，確定某種物理過程是不是波動，就看它有沒有干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象產(chǎn)生，只有觀看到光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象，才能確認光具有波動性在學(xué)習(xí)雙縫干涉前，應(yīng)回顧下列有關(guān)機械波的學(xué)問：

A、兩列波彼此相遇后，仍像相遇以前一樣，各自保持原有的波形，連續(xù)向前傳播;

B、在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質(zhì)點的總位移都等于兩列波分別引起的位移矢量和;

C、頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫波的干涉;

D、要得到穩(wěn)定的干涉圖樣，兩個波源必需是相干波源

2、把握了上述波的共同性后，再分析光的特別性.

由于物質(zhì)發(fā)光的特別性，任何兩個獨立的光源發(fā)出的光相疊加均不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象怎樣才能得到相干光源呢?雙縫干涉就是勝利的一例.在雙縫干涉試驗中，光從單縫射到雙縫上，形成了兩個振動狀況總是相同的相干光源，它們在光屏上疊加就消失干涉圖樣.

上述思維過程，不僅能順當?shù)匕盐针p縫干涉，同時為討論薄膜干涉打好了基礎(chǔ)

(1)雙縫干涉

兩個獨立的光源發(fā)出的光不是相干光，雙縫干涉的裝置使一束光通過雙縫后變?yōu)閮墒喔晒?，在光屏上相通形成穩(wěn)定的干涉條紋.

在雙縫干涉試驗中，光屏上某點到雙縫的路程差為半波長的偶數(shù)倍時，該點消失亮條紋;光屏上某點到雙縫的路程差為半波長的奇數(shù)倍時，該點消失暗條紋.

A、對干涉圖樣的討論可知：相鄰兩條明條紋(暗條紋)中心距離與屏到雙縫的距離L成正比;與雙縫間距離d成反比;與照耀光的波長成正比.

B、在試驗裝置不變的狀況下化、d不變)，由于紅光的波長大于紫光的波長，所以紅光產(chǎn)生的干涉條紋間距較大，紫光產(chǎn)生的干涉條紋間距較小;初步了解通過雙縫干涉測波長的原理.

C、用白光進行干涉試驗，各種單色光在光屏中央均為明紋，中央亮紋是各色光復(fù)合而成，所以是白色的.各色光由于波長不同，在光屏上產(chǎn)生的其它各級亮紋的位置均不相同，所以其它各級亮紋是彩色的.

(2)薄膜干涉

讓一束光經(jīng)薄膜的兩個表面反射后，形成的兩束反射光產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉.

A、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度打算，所以薄膜干涉中同一明條紋(暗條紋)應(yīng)消失在膜的厚度相等的地方.由于光波波長極短，所以微薄膜干涉時，介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄，才能觀看到干涉條紋.

B、用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋，陽光下的肥皂泡和水面飄浮油膜消失彩色等都是薄膜干涉.

C、薄膜于涉在技術(shù)上可以檢查鏡面和精密部件表面外形;精密光學(xué)過鏡上的增透膜(當增透膜的厚度是入射光在膜中波長的1/4時，透鏡上透光損失的能量最小，增加了透鏡的透光力量.)

3、光的衍射

光離開直線路徑繞到障礙物幾何陰影里去的現(xiàn)象叫光的衍射.只有當小孔、單縫或小屏的尺寸小于波長或和波長差不多時，才能觀看到明顯的衍射現(xiàn)象.

A、白光通過小孔或單縫時，屏上消失的衍射圖樣中央是白色亮紋，它各級亮紋是彩色的;用單色光進行單縫衍射時，屏上消失明暗相間的衍射條紋.

B、光的衍射現(xiàn)象中消失明暗相間的條紋，實際上是干涉的結(jié)果，說明光的干涉和衍射現(xiàn)象有親密關(guān)系.

C、干涉和衍射是波的基本特性，光的干涉和衍射現(xiàn)象征明白光是一種波.干涉和衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的機理不同，產(chǎn)生的圖樣也有區(qū)分.干涉圖樣的中央亮紋和其它各級亮紋的寬度基本相等，而衍射圖樣各級亮紋的寬度各不相同，中央亮紋的寬度差不多是其它各級亮紋寬度的兩倍.

D、白光干涉、衍射現(xiàn)象中消失的彩色條紋與白光色散的彩色條紋產(chǎn)生的機理不同，前者由光的疊加產(chǎn)生的

《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計4

教學(xué)設(shè)計示例

教學(xué)重點：波的疊加及發(fā)生波的干涉的條件.

教學(xué)難點：對穩(wěn)定的波的干涉圖樣的理解.

教學(xué)方法：試驗爭論法

教學(xué)儀器：水槽演示儀，長條橡膠管，計算機多媒體

新課引入：

問題1：上節(jié)課我們討論了波的衍射現(xiàn)象，什么是波的衍射現(xiàn)象呢?(波繞過障礙物的現(xiàn)象)

問題2：發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是什么?(障礙物或孔的大小比波長小，或者與波長相差不多)

這節(jié)課我們討論波的干涉現(xiàn)象，假如同時投入兩個小石子，形成了兩列波，當它們相遇在一起時又會怎樣?請同學(xué)留意觀看演示試驗.

一、波的干涉

觀看現(xiàn)象：

①在水槽演示儀上有兩個振源的條件下，單獨使用其中的一個振源，水波按該振源的振動方式向外傳播;再單獨使用另一個振源，水波按該振源的振動方式向外傳播.

現(xiàn)象結(jié)論：每一個波源都按其自己的方式，在介質(zhì)中產(chǎn)生振動，并能使介質(zhì)將這種振動向外傳播.

②找兩個同學(xué)拉著一條長繩，讓他們同時分別抖動一下繩的端點，則會從兩端各產(chǎn)生一個波包向?qū)Ψ絺鞑?當兩個波包在中間相遇時，外形發(fā)生變化，相遇后又各自傳播.(由于這種現(xiàn)象一瞬間完成，同學(xué)看不清晰，老師可用計算機多媒體演示)

現(xiàn)象結(jié)論：波相遇時，發(fā)生疊加.以后仍按原來的方式傳播，是獨立的.

1.波的疊加：

在前面的現(xiàn)象的觀看的基礎(chǔ)上，向同學(xué)說明什么是波的疊加.

老師板書：兩列波相遇時，在波的重疊區(qū)域，任何一個質(zhì)點的總位移都等于兩列波分別引起的位移的矢量和.

結(jié)合圖下圖解釋此結(jié)論.

讓同學(xué)思索和爭論，并在分析的基礎(chǔ)上，給出干涉的定義：

(老師板書)頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫波的干涉，形成的圖樣叫做波的干涉圖樣.

請同學(xué)反復(fù)觀看水槽中的水波的干涉，分清哪些區(qū)域為振動加強的區(qū)域，哪些區(qū)域為振動減弱的區(qū)域.

最終應(yīng)關(guān)心同學(xué)分析清晰：介質(zhì)中某點的振動加強，是指這個質(zhì)點以較大的振幅振動;而某點的振動減弱，是指這個質(zhì)點以較小的振幅振動，這與只有一個波源的振動在介質(zhì)中傳播時，各質(zhì)點均按此波源的振動方式振動是不同的.

問題：任何兩列波進行疊加都可以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象嗎?(不行以)為什么?(干涉是一種特別的疊加.任何兩列波都可以進行疊加，但只有兩列頻率相同)

總結(jié)：干涉是波特有的現(xiàn)象.

二、應(yīng)用

請同學(xué)思索和爭論在我們生活中是否遇到過波的干涉現(xiàn)象，舉例說明：

例1、水波的干涉現(xiàn)象.

例2、聲波的干涉現(xiàn)象.

三、課堂小結(jié)

今日，我們學(xué)習(xí)了波特有的現(xiàn)象：波的干涉.請同學(xué)再表達一下：什么叫波干涉?什么條件下可能發(fā)生波的干涉?

課后的任務(wù)是仔細閱讀課本.

《波的衍射和干涉》教學(xué)設(shè)計5

光的衍射--重慶其次外國語學(xué)校劉海軍

在中學(xué)物理教學(xué)中，將所學(xué)學(xué)問應(yīng)用到實際生活中去，有利于關(guān)心同學(xué)加深對物理學(xué)問的理解，有利于培育同學(xué)解決實際問題的力量，有利于提高同學(xué)進一步學(xué)習(xí)物理學(xué)問的愛好。筆者在“光的衍射”一節(jié)教學(xué)中進行了嘗試，收到了良好的教學(xué)效果。

一、--

現(xiàn)行人教版高中《物理》教材中，對“光的衍射”一節(jié)的處理是基于單縫衍射和圓孔衍射兩個試驗，而且以此說明光發(fā)生明顯衍射的條件和現(xiàn)象。在教學(xué)過程中，通過在教材中兩個試驗的基礎(chǔ)上進行延長、拓展，引導(dǎo)同學(xué)對比分析發(fā)覺：光通過不同外形的障礙物發(fā)生衍射時，其衍射圖樣不一樣。再進一步演示和觀看光通過正三角形孔、正方形孔、正多邊形孔的衍射現(xiàn)象加以驗證，并介紹光的衍射在現(xiàn)代技術(shù)上的應(yīng)用，如x射線通過晶體發(fā)生晶格衍射。反過來，用對應(yīng)的衍射圖樣來推想晶體的微觀結(jié)構(gòu)。讓同學(xué)分析為什么光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)受到限制，以及對光在介質(zhì)中沿直線傳播規(guī)律進一步再熟悉，使同學(xué)對光的衍射現(xiàn)象的熟悉得到升華。

二、試驗器材及操作

光源選用激光筆，縫和孔的詳細制作過程簡述如下：

用刀片、縫衣針等工具在不透光的塑料卡片(如電話卡)上，分別刻制出不同寬度的縫和不同大小、不同外形的孔。如圖1所示卡片上制作寬度約為2mm的縫a和寬度約為0.5mm的縫b;如圖2所示卡片上制作直徑約為2mm的圓孔c和直徑約為1mm的圓孔d;如圖3所示卡片上制作線度都約為1mm的正三角形孔e、正方形體正多邊形孔g。

演示時，把有孔或縫的卡片固定在支架上作為擋板，在相距1m左右的位置，把激光筆光源照耀到縫或孔上，在光屏(可以把白色墻壁作為光屏)上可看到相應(yīng)的衍射現(xiàn)象，試驗裝置如圖4所示。

三、教學(xué)過程

1.提出問題

師問：衍射是波所特有的現(xiàn)象，既然光也是一種波，為什么在日常生活中沒有觀看到光的衍射現(xiàn)象?

同學(xué)爭論。

2.分析問題

師問：衍射是波繞過障礙物傳播的現(xiàn)象。波要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象(也即人們?nèi)庋勰苤苯佑^看到波的衍射現(xiàn)象)必需滿意什么條件?

生答：波要發(fā)生明顯衍射，必需滿意肯定的條件：只有障礙物或縫的尺寸跟波長差不多，或者比光的波長更小時，才能觀看到明顯的衍射現(xiàn)象。

師問：怎樣才能觀看到光的衍射現(xiàn)象呢?

生答：光的波長很短，而可見光的波長實際上只有非常之幾微米，一般物體的尺寸都比它大得多，因此，很難看到光的衍射現(xiàn)象。但是若障礙物或縫的尺寸很小，與光波波長差不多時，就應(yīng)當觀看到明顯的衍射現(xiàn)象。

3.試驗驗證

試驗一：如圖4所示裝置，把激光筆發(fā)出的激光分別照在單縫b、d上，觀看屏上的圖樣。

現(xiàn)象及分析：當激光照在寬縫a上時，光沿著直線方向通過縫，在屏上產(chǎn)生一條跟縫的寬度相當?shù)牧辆€;當激光照在窄縫b上時，光通過縫后就明顯地偏離了直線傳播方向照到了屏上相當寬的地方，并且消失了明暗相間的條紋，如圖5所示，這就是光的衍射現(xiàn)象。

試驗二：在上述試驗中，把擋板換成圖2所示卡片，把激光筆發(fā)出的激光分別照在圓孔c、d上，觀看屏上的圖樣。

現(xiàn)象和分析：當激光照在直徑較大的孔c上時，在屏上得到一個圓形亮斑，圓的大小跟按光沿直線傳播規(guī)律作圖得到的一樣。當激光照在直徑較小的孔d上時，屏上得到一些明暗相間的圓環(huán)，這些圓環(huán)達到的范圍遠遠超過了光沿直線傳播所對應(yīng)照明的區(qū)域，如圖6所示。

小結(jié)：上述兩個試驗說明：當縫或孔較大(比光波波長大得多)時，衍射現(xiàn)象不明顯(肉眼很難直接觀看到);當縫或孔很小(與光波波長接近或比光波波長更小)時，衍射現(xiàn)象非常明顯。

4.學(xué)問延長

師問：同學(xué)們，試比較上面單縫衍射和圓孔衍射圖樣，有那些相同點，又有哪些不同點?

生答：相同點都是明暗相間的條紋。不同點是圓孔衍射條紋為圓環(huán)外形，而單縫衍射條紋是直線外形。

師問：通過比較，說明衍射圖樣的外形與什么有關(guān)?

生答：衍射圖樣的外形與障礙物的外形有關(guān)。

師問：假如用其他外形的孔，發(fā)生衍射時得到的衍射圖樣又怎樣呢?

試驗：在圖4所示裝置中，把擋板換成如圖3所示卡片，依次演示激光通過正三角形孔e、正方形孔f、正多邊形孔g發(fā)生的衍射現(xiàn)象，其衍射圖樣分別為如圖7、8、9所示。

師問：通過比較、分析衍射圖樣與障礙物的外形，這些試驗進一步說明白衍射圖樣與光通過的小孔的外形有關(guān)的結(jié)論，得出這一結(jié)論有什么作用呢?

同學(xué)爭論。

師問：能不能通過衍射圖樣，反過來推知小孔外形(或障礙物的結(jié)構(gòu))呢?

生答：由試驗可知，衍射圖樣和孔的外形是一一對應(yīng)的，因