11-06光的衍射(5)

《光的衍射》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解光的衍射现象，掌握单缝衍射和圆孔衍射的基本规律。

2. 能够运用数学知识计算衍射条纹间距，并分析衍射条纹的形状和方向。

3. 培养观察能力和思考能力，增强对科学的探索精神。

二、教学重难点1. 教学重点：理解光的衍射原理，掌握单缝衍射和圆孔衍射的基本规律。

2. 教学难点：运用数学知识计算衍射条纹间距，并分析衍射条纹的形状和方向。

三、教学准备1. 准备教学PPT和相关视频素材。

2. 准备单缝、圆孔等实验器械，确保实验效果明显。

3. 准备计算衍射条纹间距所需的数学工具和公式。

4. 设计问题引导教室讨论和思考，确保学生充分理解光的衍射现象和规律。

四、教学过程：一、导入通过一些生活中常见的光学现象，如：光导纤维通信、阳光下茂密树林的地面光斑、雨后天空中的彩虹等等，提出问题：这些现象背后隐藏的物理原理是什么？从而引出本堂课的主题——光的衍射。

二、新课讲解1. 介绍光的衍射现象：当光在传播过程中遇到障碍物时，光的一部分会绕过障碍物继续传播，这种现象就叫做光的衍射。

2. 演示实验：通过实验观察光的衍射现象，如应用单缝或者单丝来观察光的衍射条纹。

3. 讲解衍射原理：光的衍射是由于光的波动性和在障碍物尺寸遥小于光波波长时发生的现象。

具体来说，光会绕过障碍物边缘，在障碍物后面形成亮区和暗区。

4. 讲解衍射的应用：如光导纤维通信、光学仪器制造、艺术品雕刻等领域中都有光的衍射的应用。

三、学生活动1. 让学生自己动手制作简单的衍射实验装置，观察并记录实验结果。

2. 让学生思考并讨论衍射现象在实际生活中的应用，并尝试诠释这些应用背后的物理原理。

四、教室小结1. 总结本堂课的主要内容：光的衍射现象、原理和应用。

2. 强调光的衍射在生活中的应用及其重要性。

五、作业安置1. 完成相关练习题。

2. 观察并记录生活中其他光学衍射现象，并尝试诠释其原理。

六、教学反思本堂课的教学效果如何？学生对光的衍射现象、原理和应用掌握得如何？在教学过程中有哪些亮点和不足的地方？如何改进和提高今后的教学效果？这些问题都需要教师在课后进行深入的教学反思。

13.5光的衍射【教学目标】(一)知识与技能1、知道光的衍射现象，及光通过狭缝和圆孔的衍射条纹特点，知道光产生明显衍射的条件。

2、能用相关知识对生活中的有关现象进行解释和分析，能区别干涉条纹和衍射条纹(二)过程与方法引导学生与以前学过的机械波的衍射进行类比，进行自主学习，再通过演示实验结合投影片分析讲解，启发学生积极思考思考、培养学生观察能力、想象力、动手能力及分析和解决问题的能力。

(三)情感态度与价值观通过光的衍射现象的观察，再次提高学生在学习中体会物理知识之美；另外通过学习让学生知道科学研究必须重视理论的指导和实践的勤奋作用；【教学重点与难点】光的衍射条纹特点及发生明显的光的衍射现象的条件。

光的干涉条纹和衍射条纹的异同。

【教学过程】（一）引入1、在上一节中，我们通过杨氏干涉实验学习了光的干涉，证明了光是一种波，托马斯·杨是怎样解决相干光源的问题的？2、若用红光来做干涉实验，观察到的干涉图样是怎样的？3、相邻两条明（暗）条纹中线的间距与哪些因素有关？师：既然光是一种波,为什么我们日常生活中观察不到光的衍射现象,而常常看到的是光沿着直线传播的呢?我们这节课就来解决这个问题。

（二）新课教学一、光的衍射现象提问1：什么是波的衍射？提问2：产生明显的波的衍射要具备什么样的条件？可见光的波长约是多少？（波产生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸跟波长相差不多；可见光的波长只有十分之几微米）引导学生根据以上知识，思考：怎样才能观察光的衍射现象？设置实验装置。

（必须使点光源（或线光源）发出的光通过非常小的孔（或是非常窄的狭缝））师（小结）：从前面讲的光的干涉实验知道，光的波长很短，只有十分之几微米，通常的物体都比它大得多，因此很难看到光的衍射现象．但是只有当光射向一个针孔、一条狭缝、一根细丝时，才可以清楚地看到光的明显衍射现象．[做一做]：用两只笔平行放置观察日光灯，逐渐减小两只笔之前的缝的宽度，有什么现象发生？为什么会观察到彩色条纹呢？光的单缝衍射演示：我们用实验进行观察．在不透光的挡板上安装有一个宽度可以调节的狭缝，缝后放一个光屏(图19－13)．用平行单色光照射狭缝，我们看到，当缝比较宽时，光沿着直线方向通过狭缝，在屏上产生一条跟缝宽相当的亮线．但是，当缝调到很窄时，尽管亮线的亮度有所降低，阴影区和亮区的边界变得模糊；继续减小缝宽光明显地偏离直线传播进入几何阴影区，屏幕上出现明暗相间的衍射条纹．这表明，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方．这就是光的衍射现象．对比单缝衍射图样，总结单缝衍射条纹的特征（引导学生归纳）1、光的单缝衍射（1）条纹特征：明暗相间的条纹。

光的衍射 光的衍射现象光在传播过程中遇到障碍物时，能绕过障碍物的边缘继续前进，这种偏离直线传播的现象称为光的衍射现象。

衍射现象的分类衍射系统是由光源、衍射屏和接收屏组成，通常根据三者相对位置的大小，把衍射现象分为两类：1、一类是光源和接收屏（或其中之一)与衍射屏的距离为有限远时的衍射，称菲涅耳衍射；2、另一类是光源和接收屏与衍射屏的距离都是无限远时的衍射，即入射到衍射屏和离开衍射屏的光都是平行光的衍射，称为夫琅禾费衍射。

惠更斯－菲涅耳原理波阵面上的每一点都可看成是发射子波的新波源，任意时刻子波的包迹即为新的波阵面。

从同一波阵面上各点发出的子波，在传播过程中相遇时，也能相互叠加而产生干涉现象，空间各点波的强度，由各子波在该点的相干叠加所决定。

若取时刻t=0波阵面上各点发出的子波初相为零，则面元dS 在P 点引起的光振动为dS r T t r K CdE )(2cos )(λπθ-= C 为比例常数，K(θ )为倾斜因子。

00)(,2)(0)(=⇒=≥⇒=↓↑⇒dE K K K θπθθθθθ最大P 点的光振动（惠更斯原理的数学表达）为 ⎰⎰-==dS r T t r K C dE E )(2cos )(λπθ单缝夫琅和费衍射在衍射屏K 上开有一个细长狭缝，单色光源S 发出的光经透镜L 1后变为平行光束，射向单缝后产生衍射，再经透镜L 2聚焦在焦平面处的屏幕E 上，呈现出一系列平行于狭缝的衍射条纹。

(附图)单缝所在处的平面AB 也就是入射光束的一个波阵面(同相位面)。

波阵面上的每一点都可以发射子波，并以球面波的形式向各方向传播。

每一组平行光与原入射方向间的夹角用φ表示，φ就称为衍射角。

各组平行光束经过透镜L 2后，会聚于焦平面E 上的不同位置处．由于每一束平行光中所包含的光线均来自同一光源S ，根据惠更斯—菲涅耳原理，各平行光线间有干涉作用，因而在屏幕上形成明暗条纹。

一束与原入射方向成φ角的衍射光线，它们经透镜后会聚于屏幕上的P 点,沿φ角方向各衍射光线之间的最大光程差为（附图）ϕsin a AC =将AC 用一系列平行于BC 的平面来划分，这些平面中两相邻平面间的距离等于入射单色光的半波长。

【高中物理】高中物理知识点：光的衍射光的衍射：1.定义：当光照射到小孔或障碍物上时，光离开直线路径绕到孔或障碍物的阴影里去的现象，叫做光的衍射现象2.明显衍射条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多．甚至比光的波长还要小3.形成原因：光的衍射是相干光波叠加的结果，当光源发出的光照射到小孔或障碍物上时，小孔处可以看成许多点光源，障碍物的边缘也可看成许多点光源(惠更斯原理)。

这些点光源是相干光源，发出的光相干涉，在光屏上形成明暗相间的条纹衍射图样及条纹特征：单缝衍射圆孔衍射圆板衍射①单缝衍射条纹的分布是不均匀的，中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同。

用单色光照射单缝时，光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹，中央亮条纹最宽最亮。

用白光照射单缝时，中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中间的色光是紫光，最远离中间的色光是红光。

②中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关，入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大。

③缝变窄，通过的光能变少，而光能分布的范围变宽，所以亮纹的亮度降低①衍射图样中，中央亮圆的亮度最大，外面是亮、暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，用不同的光照射时得到的图样也不一样，如果用单色光照射时，中间为亮圆，外面是亮度越来越暗的亮环。

如果用白光照射时，中间亮圆为白色，周围是彩色圆环。

②中央是大且亮度最大的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。

③只有圆孔足够小时，才能得到明显的衍射图样。

在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏依次得到几种不同的现象??圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)、完全黑暗。

④用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大。

⑤白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环。

⑥圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱①圆板阴影区的中央有个亮斑??泊松亮斑。