光的衍射教案及反思

教案系列光的衍射教案及反思光的衍射

教學(xué)目標(biāo)

（一）學(xué)問目標(biāo)

1、知道“幾何光學(xué)“中所說的光沿直線傳播是一種近似．

2、知道光通過狹縫和圓孔的衍射現(xiàn)象．

3、知道觀看到明顯衍射的條件

（二）力量目標(biāo)

了解單縫衍射、小孔衍射，并能用相關(guān)學(xué)問對(duì)生活中的關(guān)于現(xiàn)象進(jìn)行說明和分析．

（三）情感目標(biāo)

1、讓同學(xué)知道科學(xué)爭(zhēng)論??必需重視理論的指導(dǎo)和實(shí)踐的勤奮作用；

2、必需有自信念和踏實(shí)勤奮的態(tài)度；

3、在學(xué)習(xí)中也要有好品質(zhì)、好作風(fēng)．

教學(xué)建議

關(guān)于光的衍射的教學(xué)建議

應(yīng)當(dāng)讓同學(xué)了解，光的直進(jìn)，是幾何光學(xué)的基礎(chǔ)，光的衍射現(xiàn)象并沒有完全否定光的直進(jìn)，而是指出了光的直進(jìn)的適用范圍或者說它的局限性．

課本只要求同學(xué)初步了解光的衍射現(xiàn)象，不做理論爭(zhēng)論，因此與機(jī)械波類比和觀看試驗(yàn)現(xiàn)象是非常重要的．首先，要結(jié)合機(jī)械波的衍射，使同學(xué)明確光造成或產(chǎn)生衍射的條件．

講光的衍射要協(xié)作演示試驗(yàn)、要讓同學(xué)能區(qū)分干涉圖樣與衍射圖樣的區(qū)分．單色光干涉圖樣條紋等間距，衍射圖樣中間寬兩邊窄．

除了演示試驗(yàn)外，要盡可能多地讓同學(xué)自己動(dòng)手做試驗(yàn)進(jìn)行觀看．包括節(jié)后的小試驗(yàn)2，以及觀看小孔衍射(在鋁箔或膠片上打出尺寸不同的小孔，以小電珠作光源，距光源1～2米，眼睛靠近小孔觀看光通過小孔的衍射花樣--彩色圓環(huán))．還可讓同學(xué)通過羽毛、紗巾觀看發(fā)光的燈絲(對(duì)見到的彩色花樣可不作說明)等等，以補(bǔ)同學(xué)對(duì)這一現(xiàn)象的不熟識(shí)和關(guān)懷同學(xué)理解．

在本節(jié)教材中提到泊松亮斑--泊以為這下子可以駁倒菲涅爾的波動(dòng)理論了，事與愿違，菲涅爾和阿拉果接受了泊松的挑戰(zhàn)，用試驗(yàn)驗(yàn)證了這個(gè)理論結(jié)論，試驗(yàn)卻成了波動(dòng)理論極其精彩的實(shí)證，菲涅爾為此取得了科學(xué)獎(jiǎng)金(1819年)．這個(gè)科學(xué)小故事告知我們，在科學(xué)爭(zhēng)論??上必需重視理論的指導(dǎo)作用和實(shí)踐的檢驗(yàn)作用；作為科研工，必需有堅(jiān)決的自信念和踏實(shí)勤奮的工作態(tài)度．今日的學(xué)習(xí)，在把握學(xué)問的同時(shí)，也應(yīng)培育自己這方面的好品質(zhì)、好作風(fēng)．

關(guān)于演示試驗(yàn)的教學(xué)建議

光的衍射試驗(yàn)，可以將演示和同學(xué)試驗(yàn)同時(shí)在一節(jié)課內(nèi)履行

單縫衍射仍用激光演示儀．演示時(shí)可以再將雙縫干涉演示一下，讓同學(xué)從中對(duì)比干涉條紋等間距，衍射條紋中間寬、兩邊窄，然后讓同學(xué)用游標(biāo)下尺觀看日光燈通過卡尺兩測(cè)腳形成的窄縫造成或產(chǎn)生的衍涉條紋．試驗(yàn)中要讓同學(xué)認(rèn)真觀看兩側(cè)腳間距從大到小漸漸變化．本試驗(yàn)也可用線狀白熾燈使縫與燈絲平行，眼睛靠近狹縫可以觀看到狹縫兩側(cè)的彩色條紋．

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

（－）引入新課

一、光的衍射現(xiàn)象

上節(jié)爭(zhēng)論??了光的干涉現(xiàn)象，說明光具有波動(dòng)性．衍射現(xiàn)象也是波的主要特征之一，假如我們能通過試驗(yàn)觀看到光的明顯的衍射現(xiàn)象，那么也就能更充分地說明光具有波動(dòng)性．

（二）教學(xué)過程

所謂光的衍射現(xiàn)象，是當(dāng)光在它傳播的方向上遇到障礙物或孔（其大小可以與光的波長(zhǎng)相比或比光的波長(zhǎng)?。r(shí)，光繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象．

演示：

下面我們用試驗(yàn)進(jìn)行觀看．

取一個(gè)不透光的屏，在它的中間裝上一個(gè)寬度可以調(diào)整的狹縫，用平行的單色光照射，在縫后適當(dāng)距離處放一個(gè)像屏（如圖）．

我們看到，當(dāng)縫比較寬時(shí)，在像屏上是一條幾乎與縫一樣寬的亮線，除了這一條光線外，像屏上消逝了陰影．這時(shí)間可視為是沿直線傳播的．接著漸漸縮小縫的寬度，當(dāng)縫調(diào)到很窄（縫寬與光波的波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)）在像屏的原陰影區(qū)內(nèi)觀看到了明暗相間的條紋．

這試驗(yàn)表明光在其前進(jìn)的途中遇上大小相當(dāng)于光的波長(zhǎng)的障礙物或孔時(shí)，偏離了直線傳播方向，即光造成或產(chǎn)生了衍射現(xiàn)象．上述衍射現(xiàn)象是通過單縫形成的，我們稱之為光的單縫衍射．

單色光的干涉與衍射都消逝明暗相間的條紋，但圖案不同．干涉條紋是等間隔的，衍射條紋間隔不等．白光照射單縫時(shí)，可以在像屏上得到彩色條紋，它與雙縫干涉的彩色條紋也不同，中心一級(jí)是又亮又寬的白色條紋，兩邊是較窄較暗的彩色條紋．

用點(diǎn)光源來照射有較大圓孔AB的屏，在像屏MN上消逝一個(gè)光亮的圓，

這說明光是沿直線傳播的．漸漸縮小孔的直徑，可以看到屏上的亮圓也漸漸減?。?，圓孔縮到很小時(shí)，在像屏MN上原陰影區(qū)就形成一些明暗相間的圓環(huán)，這些圓環(huán)達(dá)到的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了光按直線傳播所能照到的范圍，這就是光通過小孔造成或產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象．

光的衍射現(xiàn)象進(jìn)一步證明白光具有波動(dòng)性，對(duì)確定光的波動(dòng)說的準(zhǔn)確性起了重要作用．

關(guān)于這個(gè)問題，歷史上曾有過一段趣事．1818年，當(dāng)法國(guó)物理學(xué)家菲漢耳提出光的波動(dòng)理論時(shí)，聞名數(shù)學(xué)家泊松依據(jù)菲涅耳的理論推算出：把一個(gè)不透光的小的圓盤狀物放在光束中，在距這個(gè)圓盤肯定距離的像屏上，圓盤的陰影中心應(yīng)當(dāng)消逝一個(gè)亮斑．人們從未看過和聽說過這種現(xiàn)象，因而認(rèn)為這是荒謬的，所以泊松興高采烈地宣稱他駁倒了菲涅耳的波動(dòng)理論，菲涅耳接受了這一挑戰(zhàn)，細(xì)心爭(zhēng)論??，“奇跡”最終消逝了，試驗(yàn)證明圓盤陰影中心的確有一個(gè)亮斑，這就是聞名的泊松亮斑．

光沿直線傳播只是一個(gè)近似的規(guī)律：當(dāng)光的波長(zhǎng)比障礙物或孔的尺寸小得多時(shí)，可認(rèn)為光是沿直線傳播的，當(dāng)光的波長(zhǎng)與障礙物或孔的尺寸可以相比擬時(shí)將造成或產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象

提問：當(dāng)光通過小孔或者狹縫時(shí)，在后面的光屏上會(huì)得到什么樣的圖案？

同學(xué)回答的基礎(chǔ)上老師總結(jié)．

當(dāng)縫很大時(shí)——直線傳播（得