3. 光的衍射与偏振教学设计与反思

选修3-4 第五章

光的波动性

3、光的衍射与偏振教案（第1课时）

学习目标

一、知识与技能

1、知道光的衍射现象，知道发生明显的光的衍射现象的条件

2、知道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、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

二、过程与方法

让学生知道科学研究必须重视理论的指导和实践研究结合的方法

三、情感、态度与价值观

1、通过实验探索和“泊松亮斑”历史故事的学习认识到科学研究应有的态度和方法

2、知道理论分析和实验探究是科学研究的基本方法

教学重点

光的衍射现象和产生明显衍射的条件

教学难点

单缝衍射的图样特点

教学流程

复习波的衍射及产生明显衍射的条件

泊松亮斑历史故事引出光的衍射

单缝衍射实验

单缝衍射图样特点

结课

课堂练习

其它衍射图样

衍射的谱遍性

干涉图样与衍射图样对比分析

教学过程

活动一：复习引入

1、什么是波的衍射现象？发生明显衍射现象的条件是什么？

1

选修3-4 第五章

光的波动性

障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。

2、光的干涉现象证明了光具有波动性，既然光是一种波，那么光在传播过程中是否也能发生衍射现象呢？

泊松亮斑证明了光的波动理论的科学性，通过实验证明光是能够发生衍射现象的，进而提出光的衍射的实验。

活动二：单缝衍射实验

实验1、用激光照射单缝，观察单缝衍射现象，描绘衍射图样。教师对学生进行分组，并对实验讲解，示范如何观察，对同学提出要求，对做出结果的进行拍照。

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。

实验2、用激光照射游标卡尺做成的狭缝，光缝比较宽时，在屏上产生一条跟缝宽相当的亮点；缝很窄时，点的亮度有所降低，但是宽度反而增大了，会出现明暗相间的条纹；缝越窄条纹宽度越大，亮度会越暗。

通过实验完成图样特点归纳，得出了生明显衍射现象的条件。明白衍射不易观察但是普遍存在的一种现象。

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

1、单缝衍射图样的特点

（1）中央条纹最亮最宽，两侧条纹对称分布且变窄变暗

（2）在相同条件下，波长越长，中央条纹越宽

（3）白光衍射时，中间为较宽的亮纹，两边为彩色条纹，“外红内紫”

活动三：双缝干涉与单缝衍射图样的对比分析

2、干涉条纹与衍射条纹的区别

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？通过实验得到的条纹图样，讨论并完成下表。

相同点

双缝干涉图样

1、都是明暗相间的条纹

2、波长越长，条纹间距越大

2 单缝衍射图样

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光的波动性

3、缝宽越小，条纹间距越大

4、白光图样均为彩色

不同点

等宽等距

两侧亮度减弱较慢

三、其它衍射图样

1、圆孔衍射

①单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度高，外面是明暗相间的不等距的圆环，越向外，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．

2、圆屏衍射（泊松亮斑）

①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．②图样特点：中央是一个亮斑，圆板阴影的边缘模糊，阴影外边有明暗相间的圆环．

3、边缘衍射

干涉和衍射都是波的叠加结果。不同形状物体边缘都可以发生衍射，由于可见光的波长400nm到770nm远小于很多物体的尺寸，一般情况观察不到边缘衍射现象。

板书设计

3、光的衍射与偏振

一、光的衍射

1、光的衍射：光离开直线路径绕过障碍物到阴影里去的现象。

2、明显衍射的条件：障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟相差不多。

3、物理意义：

二、单缝衍射

课堂练习

例1、光的衍射和光的路径沿直线传播两种说法矛盾吗，为什么？

当缝很大时——直线传播

当缝减小时——逐渐会出现小孔成像的现象

3 中央宽而亮，两侧窄而暗

两侧亮度减弱很快

1、单缝衍射条纹的特点

2、干涉条纹与衍射条纹的区别

三、其它衍射图样

1、圆孔衍射

2、圆屏衍射

3、边缘衍射

继续减小缝的大小——会出现光的衍射现象．

例2、判断下列说法的正误．

(1)衍射条纹图样是光波相互叠加的结果．(√) (2)平时很难观察到光的衍射现象是因为

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光的波动性

一般的障碍物或缝比光波的波长大很多的缘故．(√) (3)白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹．(×) (4)光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射．(√) (5)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．(×) 例3．(多选)如图所示，甲、乙为单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样．下列判断正确的是(图中黑色表示亮条纹)( AB ) A．甲为单缝衍射的图样 B．乙为双缝干涉的图样

C．甲为双缝干涉的图样 D．乙为单缝衍射的图样

C．缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线

D．入射光的波长越短，衍射现象越明显

3、(多选)在单缝衍射实验中，下列说法正确的是( ACD ) A．其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄

B．其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄

C．其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽

D．其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽

4、如图所示的四幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是( B )

巩固练习

1、下面四种现象中，哪些不是光的衍射现象造成的：（ C ）

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．

2．对于单缝衍射现象，下列说法正确的是(

B

) A．缝的宽度d越小，衍射条纹越亮

B．缝的宽度d越小，衍射现象越明显

4 A．红黄蓝紫

B．红紫蓝黄

C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫