3. 光的衍射与偏振ppt配用优秀教学设计

光的衍射教学设计

成都市大弯中学校

唐 强

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教学目标

一、知识与技能

1. 通过实验探究，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. 通过学习掌握单缝衍射、圆孔衍射、圆盘衍射的特点及与双缝干涉的区别. 3. 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、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.●

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

激光笔，两个不同的衍射单缝（20组），投影仪.●

课时安排

1课时

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教学过程设计

1．提出问题

<教师提问>

衍射是波所特有的现象，既然光也是一种波，为什么在日常生活中没有观察到光的衍射现象？

<学生活动1> 学生讨论

2．分析问题

<教师提问> 衍射是波绕过障碍物传播的现象。波要发生明显的衍射现象（也即人们肉眼能直接观察到波的衍射现象）必须满足什么条件？

生答：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。

<教师提问> 怎样才能观察到光的衍射现象呢？

1 [来源学科网][来源学&科&网]

生答：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

<学生活动2> 如图所示装置，把激光笔发出的激光分别照在很宽和很窄的

单缝上，观察屏上的图样。

现象及分析：当激光照在宽缝上时，光沿着直线方向通过缝，在屏上产生一条跟缝的宽度相当的亮线；当激光照在窄缝上时，光通过缝后就明显地偏离了直线传播方向照到了屏上相当宽的地方，并且出现了明暗相间的条纹，如图所示，这就是光的衍射现象。

<学生活动3> 在上述实验中，把激光笔发出的激光分别照在大小圆孔上，观察屏上的图样。

现象和分析：当激光照在直径较大的孔C上时，在屏上得到一个圆形亮斑，圆的大小跟按光沿直线传播规律作图得到的一样。当激光照在直径较小的孔d上时，屏上得到一些明暗相间的圆环，这些圆环达到的范围远远超过了光沿直线传播所对应照明的区域，如图所示。

小结：上述两个实验说明：当缝或孔较大（比光波波长大得多）时，衍射现象不明显（肉眼很难直接观察到）；当缝或孔很小（与光波波长接近或比光波波长更小）时，衍射现象十分明显。

4．概念归纳

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。 （1）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；

（2）物理意义：光的衍射现象进一步证明光是一种波。

知识延伸

<学生活动4> 对比分析双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的区别

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<学生活动5> 实验探寻单缝衍射的规律

用激光笔分别照射不同的单缝，改变物理量，观察衍射现象

实验现象：（1）缝越窄，条纹越宽；

（2）缝离光屏越远条纹越宽 <教师点拨> 除了与缝宽度和离光屏的距离有关之外，可能还与哪些因素有关？

<学生活动6> 对比分析衍射条纹

5．规律总结：单缝衍射的规律

（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）其他条件不变，缝离光屏越远，条纹越宽

（4）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．

<学生活动7> 欣赏其他衍射图样，观看科学小故事

<教师点拨> 圆孔衍射与圆盘衍射有什么特点？

圆孔衍射：明暗相间且不等距的同心圆环．（中央亮斑） 圆盘衍射：明暗相间的不等距的同心圆环，中心有一个亮斑（泊松亮斑）

6．知识延伸

师问：同学们，试比较上面单缝衍射和圆孔衍射图样，有那些相同点，又有哪些不同点？

生答：相同点都是明暗相间的条纹。不同点是圆孔衍射条纹为圆环形状，而单缝衍射条纹是直线形状。

师问：通过比较，说明衍射图样的形状与什么有关？

生答：衍射图样的形状与障碍物的形状有关。

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师问：如果用其他形状的孔，发生衍射时得到的衍射图样又怎样呢？

师问：通过比较、分析衍射图样与障碍物的形状，这些实验进一步说明了衍射图样与光通过的小孔的形状有关的结论，得出这一结论有什么作用呢？

学生讨论。

师问：能不能通过衍射图样，反过来推知小孔形状（或障碍物的结构）呢？

生答：由实验可知，衍射图样和孔的形状是一一对应的，因此，由衍射图样可以推知小孔的形状。

<学生活动8> 讨论：光的衍射现象说明光沿曲线传播，这不是与前面学到的“光在同一种均匀介质中沿直线传播”矛盾吗？

生答：不矛盾，使我们更清楚地认识了光的传播规律：一方面，光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的；另一方面，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，也可以认为光是沿直线传播的。但是，在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显，这时不能说光沿直线传播了。

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课堂练习

1、下列属于光的衍射现象的是

(

) A.雨后天空出现的绚丽的彩虹

B.阳光下肥皂膜上的彩色条纹

C.太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹

D.眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹

E.眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围有彩色花纹

F．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮

2．在单缝衍射实验中，下列说法正确的是

(

) A．将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹间距变窄

B．使单缝宽度变窄，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

E．条纹间距与单缝到屏的距离无关

3. 如图甲、乙所示，是单色光通过窄缝后形成明暗相间的两种条纹图样，________为单缝衍射的图样，________为双缝干涉的图样．

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板书设计

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光的衍射

一、实

验

：观察光的衍射现象

1、单缝衍射、圆孔衍射

2、光发生明显衍射的条件：d小于等于波长

2、单缝衍射：中间较宽较亮，向两边对称渐暗

3、圆孔衍射：明暗相间且不等距的同心圆环．（中央亮斑） 4、圆盘衍射：明暗相间的不等距的同心圆环，中心二、光的衍射现象进一步证明光具有波动性

三、光的衍射图样

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教学后记

1、双缝干涉：等间距、明暗相间、强度向两边渐弱

有一个亮斑（泊松亮斑）

通过对光经过各种形状的孔产生的衍射图样的观察，一方面培养了学生观察实验现象的能力，另一方面这些各种形状的衍射图样给学生以美的感受，让他们体会到了物理知识的奇、趣、美。对孔的形状和衍射图样的对比分析，得出重要的结论：衍射图样随孔的形状改变而改变；同时培养了学生分析问题的能力，对课本知识的适当延伸、拓展，理论联系实际，有利于培养了学生观察、分析、解决实际问题的能力，这正是当今素质教育所要求的。

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