高中物理第十三章光光的衍射目标导引素材新人教选修

光的衍射教学要求：1、知道光的衍射现象2．知道产生光的衍射现象的条件：障碍物或孔、缝的大小比光的波长小或与波长相仿时，才能观察到明显的衍射现象．3．知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似．重点和难点：产生光的衍射现象的条件课时：1课时基本教学过程光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象呢？如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢？水波、声波都会发生衍射现象，它们发生衍射的现象特征是什么？一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多．（播放视频）一、光的衍射1、光的衍射：光离开直线路径绕过障碍物阴影里去的现象叫做光的衍射现象。

2、明显衍射的条件：障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。

3、物理意义：光的衍射现象证明光是一种波。

二、单缝衍射条纹的特征1、中央亮纹宽而亮．2、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．单缝衍射规律：1、波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大．2、单缝不变时，光波波长大的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大．3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白色，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，内侧为紫色．泊松亮斑：不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果．历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑．三、衍射光栅衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学仪器。

可分为透射光栅和反射光栅。

干涉条纹与衍射条纹的区别：干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。

衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。

光的衍射现象说明光的直线传播是有条件的，只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光才可以看作是沿直线传播的。

四、练习例1：关于光的衍射现象，下面说法正确的是A、红光的单缝衍射图样是红黑相间的直条纹B、白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹C、光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射D、光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射例2：用平行的单色光垂直照射到中央有孔的不透明圆板，当孔逐渐减小时,在圆板后面的屏上可以看到什么现象？例3：下面四种现象中，哪些不是光的衍射现象造成的A．通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹B．不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑C．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子D．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环说明：1．课本只要求学生初步了解光的衍射现象，不做理论讨论，因此与机械波类比和观察实验现象是十分重要的．首先，要结合机械波的衍射，使学生明确光产生衍射的条件．2．除了演示实验外，要尽可能多地让学生自己动手做实验进行观察．包括节后的“做一做”，以及观察小孔衍射（在铝箔或胶片上打出尺寸不同的小孔，以小电珠作光源，距光源lm～2m，眼睛靠近小孔观察光通过小孔的衍射花样棗彩色圆环）．还可让学生通过羽毛、纱巾观看发光的灯丝门4见到的彩色花样可不作解释）等等，以补学生对这一现象的不熟悉和帮助学生理解．3．在本节后的阅读材料中提到泊松亮斑——油松原以为这下子可以驳倒菲涅尔的波动理论了，可事与愿违，菲涅尔和阿拉果接受了泊松的挑战，用实验验证了这个理论结论，实验却成了波动理论极其精彩的实证，菲涅尔为此获得了科学奖金（1819年）．这个科学小故事告诉我们，在科学研究上必须重视理论的指导作用和实践的检验作用；作为科研工作者，必须有坚定的自信心和踏实勤奋的工作态度．今天的学习，在掌握知识的同时，也应培养自己这方面的好品质、好作风．4．应该让学生了解，光的直进，是几何光学的基础，光的衍射现象并没有完全否定光的直进，而是指出了光的直进的适用范围或者说它的局限性．。

光的衍射光的偏振1．衍射现象光通过很窄的缝或很小的孔时，光没有沿直线传播，而是绕过缝或孔的边缘传播到相当宽的地方的现象。

2．衍射条纹特点衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央条纹最宽、最亮，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越小，亮度越低。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．一切光都会发生衍射。

(√)2．单缝衍射中，中央条纹亮而宽。

(√)3．阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。

(×)[释疑难·对点练]1．单缝衍射图样的特点(1)中央条纹亮而宽。

(2)两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱。

(3)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大；单缝不变时，波长大的中央条纹宽，各条纹间距大。

(4)白光的单缝衍射条纹是中央为白色亮条纹，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近白色亮条纹的内侧为紫色。

2．圆孔衍射(1)圆孔衍射：如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图乙所示的圆形亮斑(光的直线传播)；减小圆孔，光屏上出现光源的像(小孔成像)；当圆孔很小时，光屏上出现图丙所示的亮、暗相间的圆环(衍射图样)。

(2)圆孔衍射的图样特征：①单色光的圆孔衍射图样：中央亮圆的亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环；越向外，圆(亮)环亮度越低；②白光的圆孔衍射图样：中央亮圆为白色，周围是彩色圆环。

3．圆板衍射(1)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，若在单色光(如激光)传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。

(2)形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。

(3)圆板衍射图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小。

[试身手]1．(多选)下列说法正确的是( )A．当光的波长比圆孔的直径大时，可以产生明显的衍射现象B．衍射现象的研究表明“光沿直线传播”只是一种近似规律C．用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板的后面发现圆板阴影中心处有一亮斑，这是光的干涉现象D．用平行的单色光垂直照射一个刀片，发现屏上刀片的阴影的边缘模糊不清，这是光的衍射现象解析：选ABD 当波长比障碍物的尺寸大或相差不多时，可以产生明显衍射现象，A正确；光沿直线传播是一种近似规律，B正确；泊松亮斑、刀片阴影边缘模糊都是光的衍射现象，C 错误，D正确。

2020-2021学年高中物理第十三章光5 光的衍射教案2 新人教版选修3-4年级：姓名：光的衍射一、教学目标1、知识目标：⑴、认识光的衍射现象，使学生对光的波动性有进一步的了解。

⑵、理解光产生明显衍射的条件及衍射图样与波长、缝宽的定性关系。

2、能力目标：通过本节学习，进一步认识光的直线传播的局限性，培养学生的发散思维能力，通过演示实验及学生实验，培养学生观察能力、动手能力及分析和解决问题的能力。

3、情感目标：通过简要介绍史料，使学生体会到在科学研究中必须重视理论的指导作用和实践的检验作用，对学生进行科学态度、科学精神的教育。

二、教学过程设计1、提出问题问：光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象呢？回忆旧知：什么是波的衍射现象？演示水波的衍射现象让学生回答并描述衍射现象的特征，唤起学生对机械波衍射的回忆，然后再举声波的衍射例子．指出一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多．问：衍射是波所特有的现象，因此水波、声波都会发生衍射现象，而光既然也是一种波，为什么在日常生活中没有观察到光的衍射现象？2、分析问题波要发生明显衍射，必须满足一定的条件，只有障碍物或缝的尺寸跟波长差不多，或者比光的波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。

但是光的波长很短，而可见光的波长实际上只有十分之几微米，一般物体的尺寸都比它大得多，因此，很难看到光的衍射现象。

但是若障碍物或缝的尺寸很小，与光波波长差不多时，就应该观察到明显的衍射现象。

3、实验验证演示：单缝衍射实验用光的衍射仪做单色光的单缝衍射，或用激光源来做单缝衍射实验．实验过程中展示缝较宽时：光沿着直线传播，阴影区和亮区边界清晰；减小缝宽，在缝较狭时：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．现象及分析：展示衍射现象实验示意图，当光传播到狭缝时，可把狭缝S看成许许多多个点光源，这些点源发出的光在空间传播相遇叠加决定了屏幕上各点位置的明暗情况；单缝衍射条纹的特征：①中央亮纹宽而亮．②两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．③波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大．④单缝不变时，光波越长的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大．演示：圆孔衍射实验用干涉衍射仪做圆孔衍射实验，实验过程中展示孔较大时，光沿直线传播，阴影区和亮区边界清晰，逐渐减小圆孔大小，当圆孔减小到一定程度时出现环状明暗相间同心圆的衍射图样．演示：“泊松亮斑”不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果．历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑；然后教师介绍这个一波三折的历史故事．用激光干涉衍射仪中相应的配件演示“泊松亮斑”实验，让学生脑海中对“泊松亮斑”图样有深刻印象．4、知识延伸问：请同学们比较单缝衍射和圆孔衍射图样，有哪些相同点，又有哪些不同点？相同点都是明暗相间的条纹，波长越长，条纹越宽，都是由衍射引起的。

光的衍射光的偏振一、光和衍射┄┄┄┄┄┄┄┄①1．光的衍射现象(1)概念：光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光没有沿直线传播，而是绕过缝或孔的边缘传播到相当宽的地方的现象。

(2)典型衍射及现象①单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹，中央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条纹；②圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时在屏幕上会出现明暗相间的圆环；③泊松亮斑：各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清。

若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。

2．产生明显衍射现象的条件在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还要小的时候，就会出现明显的衍射现象。

3．光的衍射现象和光的直线传播的关系光的直线传播只是一个近似的规律，当光的波长比障碍物或小孔小得多时，光可以看成沿直线传播；在孔或障碍物尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，衍射现象就十分明显。

4．衍射光栅(1)衍射光栅的结构：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学仪器。

(2)衍射图样的特点：与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。

(3)衍射光栅的种类：反射光栅、透射光栅。

[说明](1)对于单缝衍射：缝越窄，中央亮条纹越宽，条纹间距越大，衍射现象越明显。

(2)衍射是波特有的一种现象。

①[判一判]1．白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象(×)2．菜汤上的油花呈现彩色，是光的折射现象(×)3．隔着帐幔看远处的灯，看到灯周围辐射彩色的光芒，是光的干涉现象(×)4．衍射光栅的图样与单缝衍射相比，衍射条纹的亮度增加，宽度变宽(×)二、光的偏振┄┄┄┄┄┄┄┄②1．偏振现象(1)自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同。

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13。

5光的衍射物理核心素养主要由“物理观念"“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。

教学目标（一）物理观念1。

通过实验观察，让学生认识光的衍射现象，知道发生明显的光的衍射现象的条件,从而对光的波动性有进一步的认识。

2。

通常学习知道“几何光学"中所说的光沿直线传播是一种近似规律。

（二）科学思维、科学探究1。

通过讨论和对单缝衍射装置的观察,理解衍射条件的设计思想.2.在认真观察课堂演示实验和课外自己动手观察衍射现象的基础上，培养学生比较推理能力和抽象思维能力.（三）科学态度与责任通过“泊松亮斑”等科学小故事的学习，培养学生坚定的自信心、踏实勤奋的工作态度和科学研究品德.教学重点单缝衍射实验和圆孔衍射实验的观察以及产生明显衍射现象的条件。

教学难点衍射条纹成因的初步说明.课时安排：1课时一、光的衍射现象演示实验：观察单缝衍射在不透明的屏上装有一个宽度可以调节的单缝，用氦氖激光器照射单缝,在缝后适当距离处放一光屏，如右图所示。

调节单缝宽度演示,得出下列结果.实验现象记录：缝宽较宽较窄很窄极窄关闭屏上现象一条较宽亮线一条较窄亮线亮线变宽、变暗并出现明暗相间条纹明暗条纹清晰、细小条纹消失1．光的衍射：光在传播过程中遇到障碍物时，偏离了直线传播的方向绕到障碍物阴影区的现象，叫做光的衍射现象.衍射时产生的明暗条纹叫做衍射图样。

5光的衍射[学习目标] 1.知道光的衍射现象，了解产生明显衍射现象的条件(重点)。

2.知道衍射条纹的特点，会区分衍射条纹和干涉条纹(重难点)。

一、光的衍射1．用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，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。

2．各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。

3．发生明显衍射现象的条件：在障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象十分明显。

有同学说：“光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，光不再发生衍射现象”，这种说法对吗？答案不对。

衍射现象是一定会发生，大光斑说明光是沿直线传播的，衍射现象不明显，但大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的。

三种衍射图样的特点：1．单缝衍射(1)单色光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹，中央条纹最宽最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白色条纹。

(2)波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，条纹间距大；单缝不变时，光波波长大的中央条纹宽，条纹间距大。

2.圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间的圆环。

如图所示。

(1)中央是大且亮的圆形亮斑，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。

(2)圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱。

(3)用不同单色光照射圆孔时，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。

(4)白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色的同心圆环。

3．圆板衍射(泊松亮斑)(1)若在单色光传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。

衍射图样如图所示。

(2)中央是亮斑(与圆孔衍射图样中心亮斑比较，泊松亮斑较小)，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。

(1)衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的。