第 1 页 共 3 页 用实验诠释光的衍射：高二物理教案之光的衍射现象实验：
今天我想和大家分享一下高二物理教案中的一个实验——光的衍射现象实验。
生活中我们时常可以到一些有意思的光的现象，比如白天的彩虹、晚上的星光和都市的霓虹等等，这些都是光的衍射现象。那么，什么是光的衍射呢？下面我们来了解一下。
简单地说，光的衍射是指当光通过一个孔径或一些障碍物时，发生弯曲、扩散等现象，使得光的方向发生变化并在周围产生出色彩斑斓的图案。这种现象被广泛地应于实践中，如显微镜、照相机、天文望远镜等各种光学仪器。
那么，如何用实验来诠释光的衍射呢？下面跟着我来进行实验。
实验仪器：
光源、单缝（或双缝）、凸透镜、屏幕
实验步骤：
1、用一块白色薄纱布把光源包成一个小球。
2、用单缝或双缝挡住光源的中心部分，使得只有边缘处的光线通过缝口射向凸透镜（单缝的宽度大约在0.1mm左右，双缝则为0.075mm）。 第 2 页 共 3 页
3、将凸透镜放置在距缝口很远的地方，这样可以保证光线湮灭角度很小，光线大致呈平行状态，然后把屏幕放在凸透镜的后面。
4、实验时，调节凸透镜的位置，让其与光线焦距相等，使得光线聚焦到屏幕上，形成一个明显的光斑。注意：光斑应在中点上，不能偏移。
5、把缝口逐渐加宽或换上其他大小的缝口重新进行实验，最终得到一系列的光斑。
实验结果：
通过实验可以发现：当缝口越细时，光波的弯曲和扩散角度越小，所形成的光斑越大；而当缝口越宽时，光波的扩散和弯曲角度越大，所形成的光斑也越小，亮度也更强。
它是如何产生的呢？原来，当光通过单缝或双缝时，光波在缝口处发生了弯曲和扩散，从而在缝口后面的屏幕上形成了弧形和圆形的光带。而当缝口加宽时，形成的光带就越窄，亮度也越强。
这里有一个重要的概念——“夫琅和费衍射”，是以法国科学家夫琅和费（Augustin-Jean Fresnel）的名字命名的。夫琅和费在研究光的衍射现象中，提出了绕射孔径限制的原理，成为光学领域中的重要贡献之一。
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高二物理光的衍射、光的偏振、全反射、激光粤教版
【本讲教育信息】
一. 教学内容：
1. 光的衍射
2. 光的偏振
3. 全反射
4. 激光
二. 知识归纳、总结：
〔一〕光的衍射
1. 衍射现象
波能够绕过障碍物而到达“阴影〞区域的现象。
2. 产生明显衍射现象的条件
障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多。
3. 三种不同的衍射现象
〔1〕单缝衍射
如下列图，点光源S发出的光经过单缝后照射到光屏上，假设缝较宽，如此光沿直线传播，传播到光屏上的AB区域；假设缝足够窄，如此光的传播不再沿直线传播，而是传到几何阴影区，在AA′、BB′区还出现亮暗相间的条纹，即发生衍射现象。
特别强调：衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已，闻其声不见其人就是这个原因。
〔2〕圆孔衍射
如下列图，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图中甲所示的情形，无衍射现象发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现图中乙所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环。
〔3〕泊松亮斑——障碍物的衍射现象
各种不同形状的障碍物也能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清，假设在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
4. 衍射现象的分析
〔1〕用单色光照射狭缝，在狭缝较宽时，屏上出现一段亮条纹，且缝越窄，亮条纹也越窄，因为此时狭缝宽度比波长大很多，光是沿直线传播的；当狭缝很窄时，屏中央出现一word
2 / 10 条比狭缝宽度大很多的亮条纹，两侧出现明暗相间，但间距和亮度不等的条纹；当狭缝更窄时，中央亮条纹更宽，两侧的亮条纹离中央亮条纹更远，产生了明显的衍射现象。
〔2〕用单色光照射小孔，随着圆孔的减小，屏上先后出现的是：
圆形亮斑→光源倒立的像〔小孔成像〕→明暗相间的圆环〔衍射图样〕
〔3〕衍射条纹的产生，实质上是光波发生干预的结果，即相干波叠加的结果，当光源发出的光照射到小孔或障碍物上时，小孔处可看作有许多点光源，障碍物的边缘也可看成有许多点光源〔惠更斯原理〕。这些点光源是相干光源，发出的光相干预，在光屏上形成亮暗相间的条纹。
高二物理光的衍射实验教案
一、教学目标：
1、掌握夫琅禾费的衍射解释原理。
2、了解光的衍射现象的性质与条件，能应用衍射解释各种光学现象。
3、实验中，学生能够自觉、认真做好调整实验仪器与测量过程。
二、教学内容：
1、夫琅禾费衍射解释的基本原理。
2、光的衍射现象的性质与条件。
3、衍射实验数据回归分析的方法和实验结果的评价。
三、教学方法：
1、讲解配合演示。
2、学生自行或小组实验（教师在旁指导）。
3、实验结果分析。
四、实验器材：
1、激光光源。
2、单缝或双缝衍射装置。
3、宽缝夫琅禾费衍射装置。
4、一系列不同宽度的狭缝。
5、一离散的目镜。
6、显微镜。
七、实验环节
1、实验一：单缝衍射——探究单缝衍射现象
（1）将激光光源置于适当位置。
（2）重新调整夫琅禾费衍射装置，使单缝正好置于光路中心，并且缝岑方向垂线于光路。
（3）通过改变衍射狭缝的宽度，使测到的光条纹清晰明显。同时深入理解衍射板的原理，并且测量当前光留下当中线条数。
（4）根据实验结果及理论分析，探讨单缝衍射现象的特点及解释原理。通过与书本上的理论知识对照，提高理论水平。
2、实验二：双缝衍射——显示双缝衍射性质
（1）激光光源放置于适当位置。
（2）调整夫琅禾费衍射装置，使双通透孔与光路保持垂直，光路中心，且双通透孔的两个狭缝之间的距离和大小合适。
（3）调整位置，找到最清晰的亮度分布图案，看到相对于单缝衍射明显的明了的黑色条纹。通过改变狭缝距离和大小，寻找出黑、白条纹交替的完美分布。
（4）根据实验结果及理论分析，分析双缝衍射现象的特点，并深刻了解衍射现象的实践应用。
3、实验三：单缝和双缝——比较两者区别
（1）激光光源置于适当位置。
（2）先调整夫琅禾费衍射装置使得单通透孔能够恰好垂直于光路中心位，将适当宽度的狭缝置入串类内，获得单缝衍射光斑图案。
（3）再调整夫琅禾费衍射装置使其可以使用双通透孔。找到寻找出清晰的白色和黑色条纹分布。通过改变狭缝距离和光线的强度和范围，获得十分清晰的双通透孔衍射图像。
注：本文旨在帮助读者了解光的衍射实验操作步骤，属于科普类文章，没有体现出是的痕迹。
在高中物理学习过程中，光的衍射实验是非常重要的实验之一，它可以帮助我们更好地了解光的物理性质。那么，究竟如何进行光的衍射实验呢？本文将详细介绍该实验的操作步骤。
实验原理
光的衍射是光波经过一个开口或者绕过一个障碍物的时候，出现从不同方向扩散开来的现象。光的衍射实验，就是通过这种现象来研究光的物理性质。其主要原理如下：
1、光的干涉原理：当两束光线相遇的时候，它们会互相干涉，会形成明暗相间的干涉条纹。
2、波的超级原理：当波通过狭缝或者障碍物的时候，会产生弯折、衍射，使波的方向发生改变。
3、光的波长和狭缝或障碍物大小的关系：当光的波长比狭缝或障碍物的大小小时，会出现比较明显的衍射现象。
实验材料
1、激光光源
2、双缝装置（可以用两张铝箔片或者透明胶带粘在透明塑料片上）
3、平面反射镜
4、直尺
5、白纸
实验步骤
1、首先安装双缝装置。将两张铝箔片或者透明胶带粘在透明塑料片上，然后用刀子在塑料片上切制两条细缝，使细缝尽量细、平、直，两条缝之间距离应为光的波长的几倍。将该装置固定在支架上。
2、将激光光源放置在距离双缝装置数十厘米远的位置，并调整光源方向，使光束尽量垂直入射到双缝装置上面。(如图1)
3、在双缝装置的正面放置一张白纸板，调整位置使纸板上出现两个明亮的点。(如图2)
4、接下来要把白纸移动到一个距离双缝装置更远的地方，比如说几米甚至十余米的地方。然后将平面反射镜放置在白纸与光源之间，角度应使得光线正好被反射到纸上。(如图3)
5、纸板上会出现一些明暗相间的条纹。这些条纹就是干涉条纹，主要是由于光束通过双缝装置后产生的光的干涉所致。
6、通过观察干涉条纹的数量和间隔，可以测算出光的波长和双缝之间的距离。
实验注意事项
1、激光光源发出的光线是非常强的，因此不应将眼睛直接对着激光光源。
2、双缝装置应该尽可能地细，同时两条缝之间的距离应比光的波长大几倍。
