13.5 光的衍射教案
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光的衍射教案【课堂教案】光的衍射一、教学目标1. 了解光的衍射现象及其原理。
2. 掌握光的衍射公式,能够计算衍射角和衍射条纹。
3. 培养学生观察、实验、探究和解决问题的能力。
二、教学内容1. 光的衍射现象及其原理。
2. 衍射角公式的推导及应用。
3. 衍射条纹的形成原理及计算方法。
三、教学过程【引入】通过展示光的衍射现象的图片或视频,引起学生的兴趣和思考。
【讲解】1. 光的衍射现象及其原理:光通过一个孔或者绕过一个物体时,会发生衍射现象。
这是由于光的波动性质决定的。
当光通过一个孔时,光波的振动会受到孔口的限制而发生弯曲,从而产生衍射现象。
衍射现象的原理是赖曼原理,即当光波通过一个孔或者绕过一个物体时,波前上各点的振动会相互干涉,形成新的波前。
根据干涉的结果,可以看到明暗交替的衍射条纹。
2. 衍射角公式的推导及应用:在单缝衍射实验中,光通过一个非常窄的缝隙,形成衍射条纹。
根据几何光学原理和赖曼原理,可以推导出衍射角的公式:sinθ = mλ / a其中,θ为衍射角,m为衍射级别(即衍射条纹的亮暗程度),λ为光波长,a为缝隙的宽度。
这个公式可用于计算缝隙的宽度、波长等实验参数。
3. 衍射条纹的形成原理及计算方法:当光通过一个孔时,会形成一系列明暗交替的圆环状条纹,这就是衍射条纹。
其形成的原理是在干涉中,相位差满足一定条件时,波峰和波谷相互叠加,形成明暗条纹。
衍射条纹的计算方法是根据赖曼原理和波前的相位差来计算。
根据相位差的大小,可以确定衍射条纹的亮暗程度和间隔。
【实验操作】进行光的衍射实验,观察和记录实验现象,并根据实验数据计算衍射角和衍射条纹的亮暗程度和间隔。
【总结与拓展】通过实验数据和计算结果,总结光的衍射现象和计算方法,并拓展到实际应用中,如光学仪器和光学设备的设计和优化。
四、教学评价根据学生的实验报告和讨论,评价学生对光的衍射的理解和掌握程度。
五、教学反思本节课通过引发学生的兴趣和实际操作,使学生更加深入地理解光的衍射现象和计算方法。
5 光的衍射【教学目标】1、了解光的衍射现象,知道发生明显的光的衍射现象的条件。
2、认识衍射条纹和干涉条纹的区别,定性了解衍射条纹形成的原理。
3、知道实现光的衍射的途径是多种多样的,进一步强化对光的波动性的认识。
【教学重点】光的衍射现象、发生明显的光的衍射现象的条件。
【教学难点】光发生衍射后,为什么会有条纹形成。
【教具】激光器、可调单缝一个、宽度为0.025mm的单缝一个、光栅五个、剔须刀片一块【教学过程】○、复习&引入复习提问1:什么是波的衍射现象,发生明显衍射现象的条件是什么?☆学生:回忆、答问…引入:光的波长的数量级是多少?要光发生明显的衍射现象,容易吗?☆学生:10-7m ;不容易。
正因为实现光波的衍射比起机械波的衍射要难得多,所以在一个相当长的时期内,光能够发生衍射的观点根本不被人们所接受,光的波动说也就欠缺了说服力。
但是,功夫不负有心人,随着技术条件的进步、科学家们的不懈努力,关于光的衍射的研究终于获得了突破,而其中又以法国的菲涅尔、德国的夫琅和费等科学家最为成功。
演示:单缝衍射实验a、学生观察宽度为0.025mm的单缝、可调单缝;b、用可调单缝进行(菲涅尔衍射)实验(肉眼直接对着单缝观察);c、用0.025mm的单缝进行(夫琅和费衍射)实验;d、学生观察观察实验现象、表达实验结果。
总结:①光线离开直线路径绕过障碍物阴影里去;②衍射区域的光强有规则地分布。
过渡:衍射现象中,由于光强的规则分布,光屏上也出现了条纹,我们把它们称为衍射图样,衍射图样和(杨氏)干涉图样是一样的吗?☆学生:不同。
比较单色光的双缝干涉图样与单色光的单缝衍躯干图样,它们各有什么特点?☆学生:观察实验现象、参看教材彩图2《光的干涉和衍射》,比较衍射图样和干涉图样的差别…干涉:条纹间距基本相等,条纹的亮度衰减较小;我们已经知道了干涉图样是怎样形成的,并能够求出杨氏双缝干涉的条纹间距,那么,单缝衍射的图样又是怎样形成的呢?a、定性解释——b 、定量解释—— *a 一定,对于合适的θ = θ1 ,总可以找到asinθ1 = ·2k (图1展示了k = 1的情形)此时,将单缝出发的子波面划分为2k 个“半波带”(图1中,AB 是一个半波带、BC 是第二个)。
高中物理光的衍射教案
一、教学目标:
1. 了解光的衍射现象及其原理。
2. 掌握光的衍射的条件和规律。
3. 能够运用衍射原理解释光的传播和干涉现象。
二、教学内容:
1. 光的衍射现象及其表现形式。
2. 光的衍射的条件和规律。
3. 衍射对光的传播和干涉的影响。
三、教学重点与难点:
重点:光的衍射现象及其条件和规律。
难点:运用衍射原理解释光的传播和干涉现象。
四、教学过程:
1. 导入:介绍衍射现象,引出本节课的主题。
2. 学习:讲解光的衍射的条件和规律,以及衍射对光的传播和干涉的影响。
3. 演示:进行光的衍射实验,展示不同条件下的衍射现象。
4. 练习:让学生进行练习,巩固所学知识。
5. 总结:总结本节课的重点内容,强化学生的理解和记忆。
6. 布置作业:布置相关练习题,以检验学生掌握情况。
五、教学手段:
1. 讲授
2. 实验
3. 互动讨论
六、教学资源:
1. 教案
2. 课件
3. 实验器材
4. 相关教材
七、评估与反馈:
1. 在课堂上进行形式评估,检验学生对光的衍射相关知识的掌握情况。
2. 收集学生反馈意见,及时调整教学方法和内容。
八、拓展延伸:
1. 让学生自行设计实验,观察并总结衍射现象。
2. 给学生布置有关光的衍射研究课题,拓展学生的知识面和思维深度。
以上为高中物理光的衍射教案范本,希望对您有所帮助。
如需进一步了解教案内容或有其他问题,请随时与我联系。
祝教学顺利!。
光的衍射教案一、教学目标1、知识与技能目标理解光的衍射现象,知道光产生明显衍射的条件。
了解衍射条纹的特点及其与干涉条纹的区别。
2、过程与方法目标通过观察实验现象,培养学生的观察能力和分析归纳能力。
经历光的衍射现象的探究过程,体会科学探究的方法。
3、情感态度与价值观目标感受物理知识与生活实际的紧密联系,激发学生学习物理的兴趣。
培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。
二、教学重难点1、教学重点光的衍射现象及产生明显衍射的条件。
衍射条纹的特点。
2、教学难点对光的衍射现象的理解。
光的衍射与干涉的区别。
三、教学方法讲授法、实验法、讨论法四、教学用具激光笔、单缝衍射演示仪、圆孔衍射演示仪、多媒体设备五、教学过程(一)导入新课在日常生活中,我们常常看到这样的现象:当阳光透过树叶的缝隙照在地面上时,会形成一片片光斑,而这些光斑并不是圆形的,而是呈现出明暗相间的条纹。
这是为什么呢?其实,这就是光的衍射现象。
那么,什么是光的衍射?它又是如何产生的呢?今天,我们就来一起学习光的衍射。
(二)新课讲授1、光的衍射现象(1)用激光笔照射单缝,在光屏上观察到的现象。
当缝较宽时,光沿着直线传播,在光屏上形成一条与缝宽相当的亮条纹。
逐渐减小缝宽,当缝宽减小到一定程度时,光屏上出现明暗相间的条纹,且中央条纹最宽最亮。
(2)用激光笔照射圆孔,在光屏上观察到的现象。
当圆孔较大时,光沿着直线传播,在光屏上形成一个圆形亮斑。
逐渐减小圆孔直径,当圆孔直径减小到一定程度时,光屏上出现明暗相间的圆环,且中央是亮斑。
2、光的衍射的定义光在传播过程中,遇到障碍物或小孔时,光偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象,叫做光的衍射。
3、光发生明显衍射的条件(1)障碍物或小孔的尺寸与光的波长相比差不多,或比光的波长小。
(2)演示实验:分别用不同波长的激光照射相同宽度的单缝,观察衍射现象的差异。
4、衍射条纹的特点(1)中央条纹最亮最宽。
(2)两侧条纹亮度逐渐减弱,间距逐渐减小。
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【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。
13.5光的衍射教案光的衍射教案三维目标(一)知识与技能1、知道几何光学中所说的光沿直线传播是一种近似.2、知道光通过狭缝和圆孔的衍射现象.3、知道观察到明显衍射的条件(二)过程与方法了解单缝衍射、小孔衍射,并能用相关知识对生活中的有关现象进行解释和分析.(三)情感态度价值观1、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;2、必须有自信心和踏实勤奋的态度;3、在学习中也要有好品质、好作风.教学重点、难点1.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.2.光的衍射现象与干涉现象根本上讲都是光波的相干叠加.3.正确认识光发生明显衍射的条件.4.培养学生动手实验能力,教育学生重视实验,重视实践.教具1.演示水波衍射现象.频率可调的振源,发波水槽及相应配件,水波衍射图样示意挂图.2.演示光的单缝、圆孔衍射现象.光的干涉、衍射演示仪,激光干涉、衍射演示仪(及相关的配件),单丝白炽灯、红灯、蓝色灯,自制的单缝衍射片,光波圆孔衍射管,游标卡尺.3.演示泊松亮斑,激光发生器,小圆屏.教学方法:探究法教学设计示例(-)引入新课提出问题: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.水波、声波都会发生衍射现象,那么光是否也会产生衍射现象?若会产生,那么衍射图样可能是什么样呢?(二)教学过程(一)、所谓光的衍射现象,是当光在它传播的方向上遇到障碍物或孔(其大小可以与光的波长相比或比光的波长小)时,光绕到障碍物阴影里去的现象.演示:下面我们用实验进行观察.取一个不透光的屏,在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝,用平行的单色光照射,在缝后适当距离处放一个像屏(如图).我们看到,当缝比较宽时,在像屏上是一条几乎与缝一样宽的亮线,除了这一条光线外,像屏上出现了阴影.这时光可视为是沿直线传播的.接着逐渐缩小缝的宽度,当缝调到很窄(缝宽与光波的波长相当时)在像屏的原阴影区内观察到了明暗相间的条纹.这实验表明光在其前进的途中遇上大小相当于光的波长的障碍物或孔时,偏离了直线传播方向,即光产生了衍射现象.上述衍射现象是通过单缝形成的,我们称之为光的单缝衍射.单色光的干涉与衍射都出现明暗相间的条纹,但图案不同.干涉条纹是等间隔的,衍射条纹间隔不等.白光照射单缝时,可以在像屏上得到彩色条纹,它与双缝干涉的彩色条纹也不同,中央一级是又亮又宽的白色条纹,两边是较窄较暗的彩色条纹.用点光源来照射有较大圆孔AB的屏,在像屏MN上出现一个光亮的圆,这说明光是沿直线传播的.逐渐缩小孔的直径,可以看到屏上的亮圆也逐渐减小.但是,圆孔缩到很小时,在像屏MN上原阴影区就形成一些明暗相间的圆环,这些圆环达到的范围远远超过了光按直线传播所能照到的范围,这就是光通过小孔产生的衍射现象.光的衍射现象进一步证明了光具有波动性,对确定光的波动说的正确性起了重要作用.关于这个问题,历史上曾有过一段趣事.1818年,当法国物理学家菲汉耳提出光的波动理论时,著名数学家泊松根据菲涅耳的理论推算出:把一个不透光的小的圆盘状物放在光束中,在距这个圆盘一定距离的像屏上,圆盘的阴影中心应当出现一个亮斑.人们从未看过和听说过这种现象,因而认为这是荒谬的,所以泊松兴高采烈地宣称他驳倒了菲涅耳的波动理论,菲涅耳接受了这一挑战,精心研究,“奇迹”终于出现了,实验证明圆盘阴影中心确实有一个亮斑,这就是著名的泊松亮斑.光沿直线传播只是一个近似的规律:当光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多时,可认为光是沿直线传播的,当光的波长与障碍物或孔的尺寸可以相比拟时将产生明显的衍射现象提问:当光通过小孔或者狭缝时,在后面的光屏上会得到什么样的图案?学生回答的基础上老师总结.当缝很大时——直线传播(得到影)当缝减小时——逐渐会出现小孔成像的现象继续减小缝的大小——会出现光的衍射现象.(二)光的单缝衍射(1)单缝衍射实验.教师用光的干涉、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.(2)简单分析衍射的形成.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,这些点光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.(3)单缝衍射条纹的特征.(单色光的衍射图样)①中央亮纹宽而亮.②两侧条纹具有对称性,亮纹较窄、较暗.(4)学生动手观察单缝衍射.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.让学生通过单缝分别观察设在教室前、后的红色灯、蓝色灯的衍射现象;让学生仔细观察:①同一缝红色衍射条纹与蓝色衍射条纹是否有区别?②同一种色光,单缝宽度不同衍射条纹是否有区别?然后让学生通过单缝观察白炽灯的衍射图样.引导学生分析归纳最后总结规律: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两侧为彩色条纹,且外侧呈红色,靠近光源的内侧为紫色.(三)光的圆孔衍射(1)圆孔衍射实验.教师用激光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.(2)教师分发给学生手持“光波衍射”管,让学生将小孔对准教室前、后的红色灯光源、蓝色灯光源,观察圆孔衍射图样.(3)教师用激光干涉衍射仪装上仪器配备的不同形状小孔,演示光的衍射现象;让学生观察、记录、描绘各式的衍射图样,让学生认识到光的衍射是一个极普遍的物理现象.(四)演示:“泊松亮斑”.教师向学生指出: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.(1)然后教师介绍这个一波三折的历史故事.继而教师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.指出任何物理理论的正确与否都必须经过实验的检验,实验是检验理论的标准.(2)让学生用自制的光波衍射管前端换上小圆屏并对准光源观察,在管内除看到光环外还可看到在不透明小圆屏背后阴影中心有一亮斑——泊松亮斑.(五)课堂小结1.光的衍射现象进一步证明了光具有波动性.2.光的衍射现象是光偏离了直线传播方向绕到障碍物阴影区的现象,衍射光强按一定的规律分布,形成明暗相间的条纹,它的规律与缝宽、孔的大小及光的波长有关.随堂练习1、声波能绕过一般建筑物,而光波却不能,这是因为()A.光波传播速度太大,偏离直线不明显B.声波传播速度小,而光波传播速度大C.建筑物对声波吸收少,而对光波吸收多D.声波波长长,容易产生衍射;光波波长短,不易产生衍射答D2、对于单缝衍射实验现象,以下正确的是()A.缝的宽度越小,中央亮条纹的宽度越窄B.缝的宽度越小,中央亮条纹的宽度越宽C.缝的宽度越大,衍射现象越明显D.入射光的频率越大,衍射现象越明显答B3、一个不透光的薄板上有两条平行的窄缝,有一频率单一的红光通过两窄缝在与薄板平行的屏上呈现明暗相间的间隔均匀的红色条纹,若将其中一窄缝挡住让另一缝通过红光,则在屏上可观察到()A.明暗与原来相同,间隔均匀的红色条纹B.明暗与原来不相同,间隔不均匀的红色条纹C.一条红色的条纹D.既无条纹,也不是一片红光,而是光源的像答B4、用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时,在光屏上得到衍射图形,它们的特征是()A.用小圆盘时中央是暗的,用小圆孔时中央是亮的B.中央均为亮点的同心圆形条纹C.中央均为暗点的同心圆形条纹D.用小圆盘时中央是亮的,用小圆孔时中央是暗的答B5、在用单色平行光照射单缝以观察衍射现象时,下面说法正确的是()A.缝越窄,衍射现象越明显B.缝越宽,衍射现象越明显C.照射光的波长越短,衍射现象越明显D.照射光的波长越长,衍射现象越明显答AD。
13.5 光的衍射現象三維教學目標1、知識與技能(1)認識光的衍射現象,使學生對光的波動性有進一步的瞭解;(2)瞭解光產生明顯衍射的條件,及衍射圖樣與波長、縫寬的定性關係。
2、過程與方法(1)通過觀察實驗,培養學生對物理現象的觀察、表述、概括能力;(2)通過觀察實驗培養學生觀察、表述物理現象,概括規律特徵的能力,學生親自做實驗培養學生動手的實踐能力。
3、態度、情感、價值觀(1)通過對“泊松亮斑”的講述,使學生認識到任何理論都必須通過實踐檢驗,實驗是檢驗理論是否正確的標準。
教學重點:通過眾多的光的衍射實驗事實和衍射圖片來認識光的波動性;光的衍射現象與干涉現象根本上講都是光波的相干疊加。
教學難點:正確認識光發生明顯衍射的條件;培養學生動手實驗能力,教育學生重視實驗,重視實踐。
教學過程:第五節光的衍射現象1、1、常見的衍射現象有那些?小孔衍射、小屏衍射、單縫衍射、邊緣衍射。
例1:在觀察光的衍射現象的實驗中,通過緊靠眼睛的卡尺測腳形成的狹縫,觀看遠處的日光燈管或線狀白熾燈絲(燈管或燈絲都要平行於狹縫),可以看到 ()A.黑白相間的直條紋B.黑白相間的弧形條紋C.彩色的直條紋D.彩色的弧形條紋例2:在雙縫干涉實驗中,以白光為光源,在螢幕上觀察到了彩色干涉條紋.若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光),另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光),這時()A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋,其他顏色的雙縫干涉條紋消失B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失,其他顏色的干涉條紋依然存在C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在,但屏上仍有光亮D.屏上無任何光亮2、為什麼平時很難見到光的衍射現象?(發生衍射現象的條件)因為發生明顯衍射現象的條件為:逢、孔、障礙物的尺度與波長接近時。
由於光的波長很短,所以生活中很難看到光的衍射現象。
例1:如圖4-2所示,A、B兩幅圖是由單色光分別入射到圓孔而形成的圖案.其中圖A是光的_____(填“平行”或“衍射”)圖像,由此可判斷出圖A所對應的圓孔的孔徑_____(填“大於”或“小於”)圖B所對應的圓孔的孔徑。
13.5 光的衍射1、教学目标一、知识与技能(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。
二、过程与方法(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。
三、态度、情感、价值观通过对“泊松亮斑”的讲述,认识到任何理论都必须通过实践检验,实验是检验理论是否正确的标准。
2、教学重点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;光的衍射现象与干涉现象根本上讲都是光波的相干叠加。
3、教学难点正确认识光发生明显衍射的条件;培养动手实验能力,重视实验,重视实践。
4、教学过程:1)课堂导入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)2)重点讲解一、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。
第五节光的衍射
教学目标:
(一)知识与技能
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、通过学习知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似规律。
(二)过程与方法
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)情感态度与价值观
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精神。
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。
教学方法:
1、通过机械波衍射现象类比推理,提出光的衍射实验观察设想。
2、通过观察分析实验,归纳出产生明显衍射现象的条件以及衍射是光的波动性的表现。
3、通过对比认识衍射条纹的特点及变化,加深对衍射图象的了解。
教学用具:
频率可调的振源、发波水槽及相应配件、水波衍射图样示意挂图、光的干涉衍射演示仪、激光干涉衍射演示仪(及相关的配件)、单丝白炽灯、红灯、蓝色灯,自制的单缝衍射片、光波圆孔衍射管、游标卡尺、激光发生器、小圆屏。
教学过程:
(一)引入新课
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?
提出问题: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。
水波、声波都会发生衍射现象,那么光是否也会产生衍射现象?若会产生,那么衍射图样可能是什么样呢?
(二)新课教学
1、单缝衍射实验
(1)教师用光的干涉、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。
(2)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,这些点光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.
(3)特征:(单色光的衍射图样)
①中央亮纹宽而亮.
②两侧条纹具有对称性,亮纹较窄、较暗.
(4)学生动手观察单缝衍射:
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.让学生通过单缝分别观察设在教室前、后的红色灯、蓝色灯的衍射现象;让学生仔细观察:
①同一缝红色衍射条纹与蓝色衍射条纹是否有区别?
②同一种色光,单缝宽度不同衍射条纹是否有区别?
然后让学生通过单缝观察白炽灯的衍射图样,引导学生分析归纳最后总结规律:
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,光波波长的(红光)中央亮纹宽,条纹间隔大。
③白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮两侧为彩色条纹,且外侧呈红色,靠近光源的内侧为紫色。
2、光的圆孔衍射
(1)圆孔衍射实验
教师用激光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。
(2)教师分发给学生手持“光波衍射”管,让学生将小孔对准教室前、后的红色灯光源、蓝色灯光源,观察圆孔衍射图样。
(3)教师用激光干涉衍射仪装上仪器配备的不同形状小孔,演示光的衍射现象;让学生观察、记录、描绘各式的衍射图样,让学生认识到光的衍射是一个极普遍的物理现象。
3、演示:“泊松亮斑”
教师向学生指出: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。
(1)教师介绍这个一波三折的历史故事。
(2)教师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。
指出任何物理理论的正确与否都必须经过实验的检验,实验是检验理论的标准。
(3)让学生用自制的光波衍射管前端换上小圆屏并对准光源观察,在管内除看到光环外还可看到在不透明小圆屏背后阴影中心有一亮斑——泊松亮斑。
4、衍射光栅
教师指导学生阅读教材有关内容。
了解衍射光栅的制作原理。
(三)课堂小结
让学生自己总结本节课所学内容并与同学交流。
(四)布置作业
1、完成“问题与练习”中的题目。
2、课后阅读“科学漫步”――X射线衍射与双螺旋。