2024-2025學年高中物理第十三章光5光的衍射教案2新人教版選修3-4

PAGE1-光的衍射一、教學目標?1、學問目標：???⑴、相識光的衍射現象，使學生對光的波動性有進一步的了解。???⑵、理解光產生明顯衍射的條件及衍射圖樣與波長、縫寬的定性關系。?2、實力目標：?通過本節(jié)學習，進一步相識光的直線傳播的局限性，培育學生的發(fā)散思維實力，通過演示試驗及學生試驗，培育學生視察實力、動手實力及分析和解決問題的實力。?3、情感目標：??通過簡要介紹史料，使學生體會到在科學探討中必需重視理論的指導作用和實踐的檢驗作用，對學生進行科學看法、科學精神的教化。?二、教學過程設計?1、提出問題?問：光的干涉現象反映了光的波動性，而波動性的另一特征是波的衍射現象，光是否具有衍射現象呢？?回憶舊知：什么是波的衍射現象？演示水波的衍射現象?讓學生回答并描述衍射現象的特征，喚起學生對機械波衍射的回憶，然后再舉聲波的衍射例子．指出一切波都能發(fā)生衍射，通過衍射把能量傳到陰影區(qū)域，能夠發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸跟波長差不多．問：衍射是波所特有的現象，因此水波、聲波都會發(fā)生衍射現象，而光既然也是一種波，為什么在日常生活中沒有視察到光的衍射現象？2、分析問題?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，才能視察到明顯的衍射現象。但是光的波長很短，而可見光的波長事實上只有特別之幾微米，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，就應當視察到明顯的衍射現象。3、試驗驗證演示：單縫衍射試驗?用光的衍射儀做單色光的單縫衍射，或用激光源來做單縫衍射試驗．試驗過程中展示縫較寬時：光沿著直線傳播，陰影區(qū)和亮區(qū)邊界清楚；減小縫寬，在縫較狹時：陰影區(qū)和亮區(qū)的邊界變得模糊；接著減小縫寬光明顯地偏離直線傳播進入幾何陰影區(qū)，屏幕上出現明暗相間的衍射條紋．?現象及分析：展示衍射現象試驗示意圖，當光傳播到狹縫時，可把狹縫S看成許很多多個點光源，這些點源發(fā)出的光在空間傳播相遇疊加確定了屏幕上各點位置的明暗狀況；單縫衍射條紋的特征：①中心亮紋寬而亮．?②兩側條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗．?③波長肯定時，單縫窄的中心條紋寬，各條紋間距大．?④單縫不變時，光波越長的（紅光）中心亮紋越寬，條紋間隔越大．?演示：圓孔衍射試驗用干涉衍射儀做圓孔衍射試驗，試驗過程中展示孔較大時，光沿直線傳播，陰影區(qū)和亮區(qū)邊界清楚，漸漸減小圓孔大小，當圓孔減小到肯定程度時出現環(huán)狀明暗相間同心圓的衍射圖樣．演示：“泊松亮斑”不只是狹縫和圓孔，各種不同形態(tài)的物體都能使光發(fā)生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其緣由是光通過物體的邊緣而發(fā)生衍射的結果．歷史上曾有一個聞名的衍射圖樣——泊松亮斑；然后老師介紹這個一波三折的歷史故事．用激光干涉衍射儀中相應的配件演示“泊松亮斑”試驗，讓學生腦海中對“泊松亮斑”圖樣有深刻印象．學問延長?問：請同學們比較單縫衍射和圓孔衍射圖樣，有哪些相同點，又有哪些不同點？相同點都是明暗相間的條紋，波長越長，條紋越寬，都是由衍射引起的。不同點是圓孔衍射條紋為圓孔形態(tài)，而單縫衍射條紋是直線形態(tài)。通過比較，說明衍射圖樣的形態(tài)與障礙物的形態(tài)有關。問：那得出這一結論有什么作用呢？能不能通過衍射圖樣，反過來推知小孔形態(tài)或障礙物的結構？由試驗可知，衍射圖樣和孔的形態(tài)是一一對應的，因此，由衍射圖樣可以推知小孔的形態(tài)。5、實際應用?在現代應用光學分析技術中，科學家依據衍射圖樣與障礙物的結構間的一一對應關系，利用X射線穿過晶體后發(fā)生晶格衍射時，不同的晶體產生不同的衍射圖樣。細致分析得到的衍射圖樣，從而推理出組成晶體的原子是如何排列的。問：為什么要利用X射線呢？因為X射線穿透實力強，還有就是其波長與晶體分子大小差不多，所以X射線通過晶體時能夠發(fā)生明顯的衍射現象，從而得到清楚的衍射圖樣。其實，X射線衍射在納米技術的探討中也起著特別重要的作用，大家有愛好的話也可以去查查資料。問：用光學顯微鏡視察微小物體時，發(fā)出顯微鏡放在倍數要受到限