高中物理 第十三章 光 第5节 光的衍射学案 新人教版选修3-4

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5 光的衍射课堂互动三点剖析1.光的衍射现象光绕过障碍物或通过小孔进入几何阴影区的现象。

发生明显的衍射现象的条件：障碍物或小孔的尺寸与波长相比差不多或比光波的波长小。

由于衍射是波的特点，则光能够发生衍射，因此光能够绕过障碍物或通过小孔进入几何阴影区而传播,即发生衍射现象。

但由于可见光的波长较短,由发生明显的衍射现象的条件可知，光的衍射现象不易观察.衍射光栅它由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学仪器。

2。

双缝干涉与单缝衍射的区别双缝干涉与单缝衍射的区别：(1）形成的条件不同。

干涉图样形成的条件是两列波源的频率相同,相差恒定且振动方向相同.单缝衍射图样形成的条件是缝的尺寸与波长相比差不多或比光波的波长小；（2）条纹的宽度和亮度不同，双缝干涉形成的条纹的亮度相同,条纹的间距相等。

而单缝衍射形成条纹的中央亮条纹不仅亮度大,宽度也大。

各个击破【例1】下列哪些属于光的衍射现象( )A.雨后美丽的彩虹B。

对着日光灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹C.阳光下肥皂膜上的彩色条纹D。

光通过三棱镜产生的彩色条纹解析：雨后的彩虹和光通过三棱镜产生的彩色条纹都是光的折射现象,阳光下肥皂膜上的彩色条纹是光的薄膜干涉现象，对着日光灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹是单缝衍射现象。

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。

请大家将我们的实验结果与课本图20—8的几幅照片比较，总结一下光要发生明显的衍射应满足什么条件。

2．光波发生明显衍射的条件：障碍物的尺寸与光波的波长相差不多或比光波的波长更小。

提出问题：衍射图样有什么特点呢？3．衍射图样的特点：中间一条亮纹较宽较亮，两边是对称的明暗相间的条纹，亮条纹亮度向两边逐渐减弱且较快，白光单缝衍射条纹中间是白色的，两边是减弱很快的彩色条纹。

提出问题：请大家猜想一下形成衍射的原因是什么？光波的叠加。

4．形成衍射的原因：来自单缝或圆孔上不同位置的光，到光屏处的路程差满足一定的特点，叠加时加强或减弱，形成明暗相间的条纹。

高中物理光的衍射教案新人教版选修3-4高中物理光的衍射教案新人教版选修3-4【教学目的】1．了解光的衍射概念及衍射现象与波长、缝宽的关系；2．培养学生的动手能力，并使学生明白利用日常普通材料也能做出高层次、高水平的好实验；3．使每位学生都获得一次难以忘怀的“物理美”的享受。

【教学重点】了解光的衍射概念及衍射条件，培养学生的动手能力与观察能力。

【教具准备】水波衍射挂图，感应圈及电源，单丝白炽灯、红灯、蓝灯各一盏，单面刀片，纸片，玻璃片，自制光的衍射观察片（包括铝箔单缝，纸小孔，薄纱巾片，丝袜片，透明纸等）。

【教学过程】一、导入课题1．出示水波衍射教学挂图，唤起学生对机械波衍射的回忆：“一切波都能发生衍射，通过衍射，把能量传到阴影区域。

”板书上述结论。

2．请学生解释“隔墙有耳”这句话的物理含义。

学生答：这是声波绕过了墙，使墙另一边的人听到了谈话声，是声波的衍射现象。

水波、声波都会发现衍射现象。

那么，光也会产生衍射现象吗？二、单缝衍射1．教师直接讲述光通过可调狭缝所发生的物理现象，并画出下列量变质变示意图：［见图1中（l）（2）（3）三图］（l）缝较宽时，光沿着直线传播，阴影区和亮区的边界清晰；（2）缝较狭时，阴影区和亮区的边界变得模糊；（3）缝很狭时，光明显地偏离直线传播，进入几何阴影区，说明光通过很狭的缝也会产生衍射。

2．“耳听为虚，眼见为实”，现在请大家自己来观察光的衍射现象。

教师分发单缝衍射观察片，每片观察片刻有二条宽度不同的单缝。

并在讲台左右各放一盏红灯与蓝灯。

（l）先点亮红灯，请大家用二种宽度不同的单缝观察红灯，记录衍射图样；然后再点亮蓝灯，请大家用同一单缝分别观察红灯与蓝灯，同样记下衍射图样。

（2）邀请二位学生板画衍射图样，甲同学用红粉笔画出二种不同缝宽的衍射图样；乙同学分别用红、蓝二色粉笔画出同一缝宽时红灯与蓝灯的衍射图样。

经集体补充、修正得如下衍射图样：同一光源（红光）的衍射图样：[见图2（a）]同一单缝的衍射图样：见[图2（b）]（3）教师问：通过狭缝观察白炽灯会看到什么现象？部分学生根据对红灯、蓝灯的观察，结合板画会很快得出色散现象，明暗条纹将变成彩色条纹。

5 光的衍射 - 人教版选修3-4教案一、教学目标1.理解光的衍射现象。

2.掌握计算单缝衍射、双缝衍射的衍射角的公式。

3.能够应用所学知识解释实际问题。

二、教学重点1.光的衍射的概念和特点。

2.单缝衍射和双缝衍射的计算。

三、教学难点1.双缝衍射的计算方法。

2.如何将所学知识应用到实际问题中。

四、教学方法1.讲授法：通过示例和公式等方式讲解单缝衍射和双缝衍射的计算方法。

2.实验法：通过实验中观察光的衍射现象，加深学生的理解。

五、教学内容与步骤1. 光的衍射（1）概念和特点光的衍射是指光线通过物体边缘或孔隙时，发生弯曲或偏离原来直线传播方向的现象。

光的衍射具有以下特点：•衍射现象只发生在波动光中，对于粒子性质的光没有衍射现象。

•衍射现象可以通过造成光束的交叉或干涉效应来解释。

•光的波长越小，衍射现象越明显。

•孔的直径或间隔越小，衍射现象越明显。

（2）实验展示可以通过实验观察光的衍射现象，例如将激光穿过狭缝，可以看到光的衍射现象。

2. 单缝衍射（1）计算公式单缝衍射的衍射角可用以下公式计算：$$\\theta = \\frac{\\lambda}{d}$$其中$$\\theta$$为衍射角，$$\\lambda$$为光的波长，d为单缝宽度。

（2）实验展示可以通过实验使用单缝装置观察单缝衍射现象。

3. 双缝衍射（1）计算公式双缝衍射的衍射角可用以下公式计算：$$\\theta = \\frac{\\lambda}{d} \\times \\frac{L}{D} $$其中$$\\theta$$为衍射角，$$\\lambda$$为光的波长，d为双缝间距，L为距双缝屏幕的距离，D为双缝到光源的距离。

（2）实验展示可以通过实验使用双缝装置观察双缝衍射现象。

六、作业1.计算单缝衍射和双缝衍射的衍射角，并画出示意图。

2.讲述光的衍射现象在日常生活中的应用。

七、教学评估通过学生的作业、课堂表现等方式进行评估，着重考察学生是否掌握了计算衍射角的方法和将所学知识应用到实际问题的能力。

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。

课题：§13、5 光的衍射学习目标：1、观察光的衍射现象2、知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件3、能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析4、初步了解衍射光栅重点难点：重点是光的衍射的条件学习过程：复习与回顾：1、什么是波的衍射现象？2、机械波发生衍射的现象及条件3、干涉和衍射是波特有的现象，那么光能发生干涉，说明光是一种波。

这就说明光应该也能发生衍射，那么，光如果能发生衍射，那光的衍射现象又该是什么样的呢？4、为什么我们在日常生活中观察不到光的衍射？5、已知红光的折射率n=，请同学们计算红光在真空中的波长λ=?【导思】1、什么是光的衍射？2、产生明显光的衍射现象的条件是3、各种单色光的衍射条纹完全相同吗？4、“泊松亮斑”说明什么？5、能区分圆孔衍射和圆板衍射的图样【动动手】请同学们用手边的材料自制一个简易观察光的衍射现象的实验器材并亲自观察一下吧！【典例分析】1、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暗相间的直条纹.B、白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹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，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射1、分析以下现象产生的原因：（1）通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光、（2）菜汤上的油花呈现彩色（3）隔着幔帐看较远处的灯，见到周围辐射彩色的光芒；（4）光线照在花布上，可以看见花布上的图样【分析与解答】（1）（2）（3）（4）光线照在花布上看见花布的图样，是由于光的反射与吸收的结果。

花布是由各种颜色的花纹组成的，当白光照在花布上时红色花纹反射红光，吸收其他颜色的光，这样我们在该位置只看到红色。

同理可以看到各种花纹反射的颜色。

这样可以看到花布的图样。

【导练】1、在单缝衍射实验中，下列说法正确的是（）A、将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄.B、使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C、换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽.D、增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽.2、让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，试分析在孔后的屏上将先后出现的现象（遮住侧光面）【分析与解】【点拨】小孔由大变小，光先沿直线传播，后发生明显的衍射现象，最后当孔闭合时，屏上就会一片黑暗。

13.5 光的衍射1.学习目标：1）知识目标（1）认识光的衍射现象，对光的波动性有进一步的了解；（2）了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（1）通过观察实验，培养对物理现象的观察、表述、概括能力；（2）通过观察实验培养观察、表述物理现象，概括规律特征的能力，培养动手实践能力。

2.学习重难点：正确认识光发生明显衍射的条件；通过众多的光的衍射实验事实和衍射图片来认识光的波动性。

3.学习过程1）自主学习：1.光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象叫。

2.产生明显衍射现象的条件是。

3.当光照到不透光的小圆板时，在阴影的中心会出现一个,称为；照射不透明光屏上开的足够小的圆孔时，在另一屏上会出现。

2）即时巩固：1、关于衍射的下列说法中正确的是（）A、衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果B、双红干涉中也存在衍射现象C、一切波都很容易发生明显的衍射现象D、影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实2、用一只灯泡照亮一个带有孔径可调的圆孔的遮光板，如果圆孔的直径由几厘米逐渐减小到零，则遮光板后面光屏上：先出现（），接着出现（），再出现（），最后是（）．3、用红光进行双缝干涉实验时，如果用不透光的纸遮住其中的一条缝，则屏上出现：（）A、无条纹，只是一片红光；B、既无条纹，也不是一片红光，而是光源的像C、原干涉条纹形状不变，只是亮度减弱D、仍然有明暗相间的条纹，但与原来的不一样4、用游标卡尺观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2mm逐渐增大到0.8mm，看到的现象是：（）A、衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显；B、衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明财C、衍射条纹的间距不变，只是亮度增强ZD、以上现象都不会发生5、关于光的干涉和衍射现象，下述说法正确的是：（）A、光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理；B、光的干涉条纹里彩色的，衍射条纹是黑白相间的；C、光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象说明光具有粒子性；D、光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果3）要点理解：学习活动一：观察光的单缝衍射现象问题1：平时我们很容易观察到声波的衍射现象，为什么？我们人耳能听到的声波的波长范围为1.7cm~17m，很容易绕过常见的障碍物而产生衍射现象。

13.5 光的衍射学案（人教版选修3-4）1．光通过很窄的缝或很小的孔时，光没有沿________传播，而是绕过缝或孔的边缘传播到____________的地方的现象叫光的衍射现象．3．光通过单缝发生衍射时，衍射条纹是一些________________的条纹，中央条纹最____、最____，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越____，亮度越____．3．光产生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长____或跟波长相差______．4．衍射光栅是由许多________的狭缝____________地排列起来形成的光学元件，由衍射光栅得到的衍射图样与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度________，亮度________．5．对光的衍射现象的定性分析，不正确的是( )A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲传播的现象B．衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C．光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D．光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论6．我们经常看到，凡路边施工处总挂有红色的电灯，这除了红色光容易引起人们的视觉反应外，还有一个重要的原因是( )A．红光比其他色光更容易发生衍射B．红光比其他色光更容易发生干涉C．红光比其他可见光频率更大D．红光比其他可见光在玻璃中的折射率小7．下列哪些现象是光的衍射产生的( )A．泊松亮斑B．阳光下茂密的树阴中地面上的圆形亮斑C．阳光经凸透镜后形成的亮斑D．平行光照在一个较大障碍物上后，影的轮廓模糊不清概念规律练知识点一单缝衍射实验1．在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是( )A．将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变小(λ黄>λ绿)B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变小C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变大D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变大2．在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中，下列哪些说法是正确的是( ) A．缝越窄，衍射现象越明显B．缝越宽，衍射现象越明显C．照射光的波长越长，衍射现象越明显D．照射光的频率越高，衍射现象越明显知识点二发生明显衍射现象的条件3．观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，看到的现象是( ) A．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显B．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显C．衍射条纹的间距不变，只是亮度增强D．以上现象都不会发生4．可见光在空气中波长范围是4 400 A 。

13.5 光的衍射【【教教学学目目标标】】1．了解光的衍射现象。

2．掌握光发生明显衍射的条件。

3．衍射图样与波长、缝宽的定性关系。

【【重重点点难难点点】】1．光发生明显衍射的条件。

2．衍射图样与波长、缝宽的定性关系。

【【教教学学方方法法】】观察、比较、分析、归纳【【教教学学用用具具】】课 件、JGQ 型氦氖激光器25台，衍射单缝（可调缝宽度），光屏、光栅衍射小圆孔板，铅笔两支【【教教学学过过程程】】一、光的衍射1、光的衍射：光绕过障碍物传播的现象叫光的衍射。

2、光发生明显衍射现象的条件：小孔或障碍物的尺寸比光波的波长小，或者跟光波的波长不多时，光才能发生明显的衍射现象。

★ 由于光波的波长非常短，所以一般情况下不容易看到光的衍射现象。

3、光的衍射图样：（1）中央是宽而亮的亮纹，中央亮条纹的两边对称地分布着亮度较弱的明暗相间的与中央亮条纹平行的条纹。

（2）狭缝越窄，中央亮纹越宽，衍射现象越明显，但亮度越暗。

b λα∆=说明：△α为中央亮纹的半角宽度，b 为狭缝宽度，λ为波长。

4、泊松亮斑：用一束平行的单色光垂直照射到一个不透明的小圆板上，在圆板背后的阴影中心，会出现一个亮斑，这就是泊松亮斑。

5、生活中的衍射现象：（1）通过狭缝观察日光灯；（2）透过黑色的绸帐观察远处的白炽灯等等。

二、光的衍射与干涉的区别：1、光的衍射总伴随着光的干涉；2、图样不同：（1）干涉图样的中央是亮条纹、两边等间距分布着明暗相间的条纹，且明暗条纹的宽度相同；（2）衍射图样的中央亮纹最宽最亮，两边不等距分布着明暗相间的条纹。

【例1】用一单色光源垂直照射到带有圆孔的不透明光屏上，下列几种情况中，在小孔后面的光屏上各看到什么现象?（1）小孔的直径为1厘米；（2）小孔的直径为1毫米；（3）小孔的直径为0.5微米。

【例2】下列几种光中，最容易观察到衍射现象的是：（D ） A.紫光 B.绿光 C.黄光 D.红光【例3】你能解释交通灯为什么用红、黄两色作为安全信号吗？分析：为避免云雾小水滴阻挡光的传播（红光波长长易发生衍射）。