2023高中物理光的衍射教案
教案能夠展現(xiàn)出教師在備課中的思維過程，并且顯示出教師對課標(biāo)、教材、學(xué)生的理解和把握的水平以及運(yùn)用有關(guān)教育理論和教學(xué)原則組織教學(xué)活動(dòng)的能力。接下來是小編為大家整理的2020高中物理光的衍射教案，希望大家喜歡!
2020高中物理光的衍射教案一
三維目標(biāo)
(一)知識與技能
1、知道幾何光學(xué)中所說的光沿直線傳播是一種近似.?
2、知道光通過狹縫和圓孔的衍射現(xiàn)象.?
3、知道觀察到明顯衍射的條件
(二)過程與方法
了解單縫衍射、小孔衍射，并能用相關(guān)知識對生活中的有關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行解釋和分析.
(三)情感態(tài)度價(jià)值觀
1、讓學(xué)生知道科學(xué)研究必須重視理論的指導(dǎo)和實(shí)踐的勤奮作用;
2、必須有自信心和踏實(shí)勤奮的態(tài)度;
3、在學(xué)習(xí)中也要有好品質(zhì)、好作風(fēng).
?教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
通過眾多的光的衍射實(shí)驗(yàn)事實(shí)和衍射圖片來認(rèn)識光的波動(dòng)性.?
2.光的衍射現(xiàn)象與干涉現(xiàn)象根本上講都是光波的相干疊加.?
3.正確認(rèn)識光發(fā)生明顯衍射的條件.?
4.培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，教育學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)，重視實(shí)踐.?
教具?
?1.演示水波衍射現(xiàn)象.?
頻率可調(diào)的振源，發(fā)波水槽及相應(yīng)配件，水波衍射圖樣示意掛圖.?
2.演示光的單縫、圓孔衍射現(xiàn)象.?
光的干涉、衍射演示儀，激光干涉、衍射演示儀(及相關(guān)的配件)，單絲白熾燈、紅燈、藍(lán)色燈，自制的單縫衍射片，光波圓孔衍射管，游標(biāo)卡尺.?
3.演示泊松亮斑，激光發(fā)生器，小圓屏.
教學(xué)方法：探究法?
?教學(xué)設(shè)計(jì)示例
(-)引入新課
提出問題：什么是波的衍射現(xiàn)象
演示水波的衍射現(xiàn)象，讓學(xué)生回答并描述衍射現(xiàn)象的特征，喚起學(xué)生對機(jī)械波衍射的回憶，然后再舉聲波的衍射例子.指出一切波都能發(fā)生衍射，通過衍射把能量傳到陰影區(qū)域，能夠發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸跟波長差不多.?
水波、聲波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象，那么光是否也會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象?若會產(chǎn)生，那么衍射圖樣可能是什么樣呢
(二)教學(xué)過程
(一)、 所謂光的衍射現(xiàn)象，是當(dāng)光在它傳播的方向上遇到障礙物或孔(其大小可以與光的波長相比或比光的波長小)時(shí)，光繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象.
演示：
下面我們用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察.
取一個(gè)不透光的屏，在它的中間裝上一個(gè)寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫，用平行的單色光照射，在縫后適當(dāng)距離處放一個(gè)像屏(如圖).
我們看到，當(dāng)縫比較寬時(shí)，在像屏上是一條幾乎與縫一樣寬的亮線，除了這一條光線外，像屏上出現(xiàn)了陰影.這時(shí)光可視為是沿直線傳播的.接著逐漸縮小縫的寬度，當(dāng)縫調(diào)到很窄(縫寬與光波的波長相當(dāng)時(shí))在像屏的原陰影區(qū)內(nèi)觀察到了明暗相間的條紋.
這實(shí)驗(yàn)表明光在其前進(jìn)的途中遇上大小相當(dāng)于光的波長的障礙物或孔時(shí)，偏離了直線傳播方向，即光產(chǎn)生了衍射現(xiàn)象.上述衍射現(xiàn)象是通過單縫形成的，我們稱之為光的單縫衍射.
單色光的干涉與衍射都出現(xiàn)明暗相間的條紋，但圖案不同.干涉條紋是等間隔的，衍射條紋間隔不等.白光照射單縫時(shí)，可以在像屏上得到彩色條紋，它與雙縫干涉的彩色條紋也不同，中央一級是又亮又寬的白色條紋，兩邊是較窄較暗的彩色條紋.
用點(diǎn)光源來照射有較大圓孔AB的屏，在像屏 MN上出現(xiàn)一個(gè)光亮的圓，
這說明光是沿直線傳播的.逐漸縮小孔的直徑，可以看到屏上的亮圓也逐漸減小.但是，圓孔縮到很小時(shí)，在像屏MN上原陰影區(qū)就形成一些明暗相間的圓環(huán)，這些圓環(huán)達(dá)到的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了光按直線傳播所能照到的范圍，這就是光通過小孔產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象.
光的衍射現(xiàn)象進(jìn)一步證明了光具有波動(dòng)性，對確定光的波動(dòng)說的正確性起了重要作用.
關(guān)于這個(gè)問題，歷史上曾有過一段趣事.1818年，當(dāng)法國物理學(xué)家菲漢耳提出光的波動(dòng)理論時(shí)，著名數(shù)學(xué)家泊松根據(jù)菲涅耳的理論推算出：把一個(gè)不透光的小的圓盤狀物放在光束中，在距這個(gè)圓盤一定距離的像屏上，圓盤的陰影中心應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)亮斑.人們從未看過和聽說過這種現(xiàn)象，因而認(rèn)為這是荒謬的，所以泊松興高采烈地宣稱他駁倒了菲涅耳的波動(dòng)理論，菲涅耳接受了這一挑戰(zhàn)，精心研究，“奇跡”終于出現(xiàn)了，實(shí)驗(yàn)證明圓盤陰影中心確實(shí)有一個(gè)亮斑，這就是著名的泊松亮斑.
光沿直線傳播只是一個(gè)近似的規(guī)律：當(dāng)光的波長比障礙物或孔的尺寸小得多時(shí)，可認(rèn)為光是沿直線傳播的，當(dāng)光的波長與障礙物或孔的尺寸可以相比擬時(shí)將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象
提問：當(dāng)光通過小孔或者狹縫時(shí)，在后面的光屏上會得到什么樣的圖案?
學(xué)生回答的基礎(chǔ)上老師總結(jié).
當(dāng)縫很大時(shí)——直線傳播(得到影)
當(dāng)縫減小時(shí)——逐漸會出現(xiàn)小孔成像的現(xiàn)象
繼續(xù)減小縫的大小——會出現(xiàn)光的衍射現(xiàn)象.
?(二)光的單縫衍射?
(1)單縫衍射實(shí)驗(yàn).?
教師用光的干涉、衍射儀做單色光的單縫衍射，或用激光源來做單縫衍射實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)過程中展示縫較寬時(shí)：光沿著直線傳播，陰影區(qū)和亮區(qū)邊界清晰;減小縫寬，在縫較狹時(shí)：陰影區(qū)和亮區(qū)的邊界變得模糊;繼續(xù)減小縫寬光明顯地偏離直線傳播進(jìn)入幾何陰影區(qū)，屏幕上出現(xiàn)明暗相間的衍射條紋.?
(2)簡單分析衍射的形成.?
展示衍射現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)示意圖，當(dāng)光傳播到狹縫時(shí)，可把狹縫S看成許許多多個(gè)點(diǎn)光源，這些點(diǎn)光源發(fā)出的光在空間傳播相遇疊加決定了屏幕上各點(diǎn)位置的明暗情況.?
(3)單縫衍射條紋的特征.(單色光的衍射圖樣)?
?、僦醒肓良y寬而亮.?
②兩側(cè)條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗.?
(4)學(xué)生動(dòng)手觀察單縫衍射.?
教師分發(fā)單縫衍射觀察片，每片觀察片刻有二條寬度不同的單縫.讓學(xué)生通過單縫分別觀察設(shè)在教室前、后的紅色燈、藍(lán)色燈的衍射現(xiàn)象;讓學(xué)生仔細(xì)觀察：①同一縫紅色衍射條紋與藍(lán)色衍射條紋是否有區(qū)別?②同一種色光，單縫寬度不同衍射條紋是否有區(qū)別
然后讓學(xué)生通過單縫觀察白熾燈的衍射圖樣.?
引導(dǎo)學(xué)生分析歸納最后總結(jié)規(guī)律：?
2020高中物理光的衍射教案二
【教學(xué)目標(biāo)】
(一)知識與技能
1.通過實(shí)驗(yàn)觀察，讓學(xué)生認(rèn)識光的衍射現(xiàn)象，知道發(fā)生明顯的光的衍射現(xiàn)象的條件，從而對光的波動(dòng)性有進(jìn)一步的認(rèn)識。
2.通過學(xué)習(xí)知道“光沿直線傳播”是一種近似規(guī)律。
(二)過程與方法
1.通過討論和對單縫衍射裝置的觀察，理解衍射條件的設(shè)計(jì)思想。
2.在認(rèn)真觀察課堂演示實(shí)驗(yàn)和課外自己動(dòng)手觀察衍射現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生比較推理能力和抽象思維能力。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過“泊松亮斑”等科學(xué)小故事的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)定的自信心、踏實(shí)勤奮的工作態(tài)度和科學(xué)研究品德。
【教學(xué)重點(diǎn)】
單縫衍射實(shí)驗(yàn)的觀察以及產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。
【教學(xué)難點(diǎn)】
衍射條紋成因的初步說明。
【教學(xué)方法】
1.通過機(jī)械波衍射現(xiàn)象類比推理，提出光的衍射實(shí)驗(yàn)觀察設(shè)想。
2.通過觀察分析實(shí)驗(yàn)，歸納出產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件以及衍射是光的波動(dòng)性的表現(xiàn)。
3.通過對比認(rèn)識衍射條紋的特點(diǎn)及變化，加深對衍射圖象的了解。
【教學(xué)用具】
JGQ型氦氖激光器25臺，衍射單縫(可調(diào)縫寬度)，光屏、光柵衍射小圓孔板，兩支鉛筆(學(xué)生自備)，日光燈(教室內(nèi)一般都有)，直徑5 mm的自行車軸承用小鋼珠，被磁化的鋼針(吸小鋼珠用)，投影儀(本節(jié)課在光學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行)
【教學(xué)過程】
(一)引入新課
復(fù)習(xí)水波的衍射
[投影水波衍射圖片(如圖1、圖2所示)]
圖1
圖2
師：請大家看這幾幅圖片，回憶一下相關(guān)內(nèi)容，回答下面兩個(gè)問題：
1.什么是波的衍射?
2.圖2中哪一幅衍射現(xiàn)象最明顯?說明原因。
生1：(議論后，一人發(fā)言)波能繞過障礙物的現(xiàn)象叫波的衍射.圖2中丙圖衍射最明顯，因?yàn)檫@里的孔寬度最小。
師：前一個(gè)問題回答得很好，后一個(gè)問題有沒有同學(xué)還有其他看法?
生2：我認(rèn)為丙圖中孔的尺寸雖然是最小，但不一定就是發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的原因，我們應(yīng)該用它跟波長比。
師：很好，大家一起來說說發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是什么?
學(xué)生一起總結(jié)：障礙物或孔的尺寸比波長小或者跟波長相差不多。
師：光也是一種波，也能夠發(fā)生衍射。這節(jié)課我們來認(rèn)識光的衍射。
(二)進(jìn)行新課
1.光的衍射
師：通過前面對光的干涉的學(xué)習(xí)，我們知道光是具有波動(dòng)性的，光既然是一種波，那么在傳播過程中也應(yīng)該具有衍射的現(xiàn)象，大家有沒有見過光的衍射現(xiàn)象呢?能舉出例子嗎?
(學(xué)生討論后，一致認(rèn)為，光波也應(yīng)有衍射本領(lǐng)，但無法舉出例子)
師：根據(jù)我們剛才復(fù)習(xí)的明顯衍射現(xiàn)象的條件，大家說說看，為什么平時(shí)我們不易觀察到光的衍射?
生：可能是因?yàn)楣獠úㄩL很短，而平常我們遇到的障礙物或孔的尺寸比較大，所以不易觀察到光的衍射現(xiàn)象.
師：很有道理，大家來想想辦法解決這一問題.
(學(xué)生討論，設(shè)計(jì)出多種實(shí)驗(yàn)觀察方案，絕大部分著眼于發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，教師加以肯定鼓勵(lì))
[實(shí)驗(yàn)觀察]
安排學(xué)生根據(jù)上面的設(shè)想，自制單縫和小孔.
1.用單縫觀察日光燈光源.
2.用小孔觀察單色點(diǎn)光源.
師：請大家認(rèn)真觀察，然后告訴我你看到的現(xiàn)象.
(學(xué)生回答基本上有兩類現(xiàn)象，一是觀察到了單一的一條亮線或一個(gè)圓形亮點(diǎn)，二是觀察到比較模糊的明暗相間的線狀或環(huán)狀條紋)
師：大家做得很認(rèn)真，有幾位同學(xué)已成功地觀察到了光的衍射現(xiàn)象，現(xiàn)在我們再用更好的裝置來一起觀察一下光的衍射現(xiàn)象.
[教師演示]
在不透明的屏上裝有一個(gè)寬度可以調(diào)節(jié)的單縫，用氦氖激光器照射單縫，在縫后適當(dāng)距離處放一光屏，如圖所示.
EMBED MSPhotoEd.3
調(diào)節(jié)單縫寬度演示，得出下列結(jié)果.
縫寬 較寬 較窄 很窄 極窄 關(guān)閉 屏上現(xiàn)象 一條較寬亮線 一條較窄亮線 亮線變寬、變暗并出現(xiàn)明暗相間條紋 明暗條紋清晰、細(xì)小 條紋消失 師：請大家將我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與課本插圖的幾幅照片比較，總結(jié)一下光要發(fā)生明顯的衍射應(yīng)滿足什么條件.
生：當(dāng)狹縫的寬度比波長小或跟波長差不多時(shí)，光偏離了直線傳播方向，發(fā)生了明顯的衍射.
(點(diǎn)評：通過實(shí)驗(yàn)探究，獲取必要的感性認(rèn)識。為以后從理論上認(rèn)識光的衍射奠定基礎(chǔ)。)
師：大家通過實(shí)驗(yàn)觀察到，光在傳播過程中能離開直線繞過障礙物到達(dá)陰影里去，這一現(xiàn)象叫做光的衍射現(xiàn)象.衍射時(shí)產(chǎn)生的明暗條紋叫做衍射圖樣.其實(shí)，不僅單縫，還有圓孔，多條平行狹縫以及各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射.同機(jī)械波的衍射一樣，光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比光的波長還小.
師：下面我們再來觀察一下圓孔和光柵的衍射現(xiàn)象.
(教師演示，將單縫分別換成圓孔和光柵，可以在屏上觀察到清楚的明暗相間的圓環(huán)和清晰的明暗相間的條紋.)
師：同學(xué)們已經(jīng)注意到，在衍射現(xiàn)象中，常有一些亮線和暗線，據(jù)此大家來猜猜原因.
生：在干涉現(xiàn)象中我們也觀察到明暗相間的條紋，我想這里的道理應(yīng)該跟在干涉現(xiàn)象中差不多.
師：猜想有道理.其實(shí)在光的衍射現(xiàn)象中，來自單縫或圓孔上不同位置的光，到光屏處的路程差滿足一定的特點(diǎn)，疊加時(shí)加強(qiáng)或減弱，形成明暗相間的條紋，這確實(shí)跟光的干涉原理是相似的，大家再考慮一下，如果用白光做衍射實(shí)驗(yàn)，條紋會怎樣呢?
生：條紋應(yīng)該是彩色的，因?yàn)椴煌獠ㄩL不同，在疊加時(shí)形成條紋位置也不一樣，疊合時(shí)形成彩色.
師：回答得非常好，大家明白了嗎?
生：明白.(教師指導(dǎo)學(xué)生用兩支鉛筆并攏觀察日光燈衍射條紋)
師：光的衍射現(xiàn)象表明，我們平時(shí)說的“光沿直線傳播”只是一種特殊情況。在障礙物的尺寸比波長大得多的情況下，光的傳播是沿直線，當(dāng)障礙物的尺寸可以與光的波長相比擬時(shí)，光的衍射現(xiàn)象就十分顯著，這時(shí)就不能說光沿直線傳播了。
師：在光的衍射現(xiàn)象中，歷史上有過一個(gè)“泊松亮斑”的故事，請大家來閱讀課本66頁“科學(xué)足跡”欄目中的短文――泊松亮斑.
師：大家想不想看看這個(gè)亮斑?
生：想.
(教師演示，用被磁化的鋼針吸一粒鋼珠，懸起，使激光束與鋼珠球心在同一直線上，如圖所示，就能在屏上觀察到鋼珠暗影中心有一亮斑，即泊松亮斑.)
EMBED MSPhotoEd.3
2020高中物理光的衍射教案三
教學(xué)要求：
1、知道光的衍射現(xiàn)象
2.知道產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔、縫的大小比光的波長小或與波長相仿時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象.
3.知道“幾何光學(xué)”中所說的光沿直線傳播是一種近似.
重點(diǎn)和難點(diǎn)：產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象的條件
課時(shí)：1課時(shí)
基本教學(xué)過程
光的干涉現(xiàn)象反映了光的波動(dòng)性，而波動(dòng)性的另一特征是波的衍射現(xiàn)象，光是否具有衍射現(xiàn)象呢?如果有衍射現(xiàn)象，為什么在日常生活中我們沒有觀察到光的衍射現(xiàn)象呢?
水波、聲波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象，它們發(fā)生衍射的現(xiàn)象特征是什么?
一切波都能發(fā)生衍射，通過衍射把能量傳到陰影區(qū)域，能夠發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸跟波長差不多.(播放視頻)
一、光的衍射
1、光的衍射：光離開直線路徑繞過障礙物陰影里去的現(xiàn)象叫做光的衍射現(xiàn)象。
2、明顯衍射的條件：障礙物或狹縫的尺寸比波長小或者跟波長相差不多。
3、物理意義：光的衍射現(xiàn)象證明光是一種波。
二、單縫衍射條紋的特征
1、中央亮紋寬而亮.
2、兩側(cè)條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗.
單縫衍射規(guī)律：
1、波長一定時(shí)，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大.
2、單縫不變時(shí)，光波波長大的(紅光)中央亮紋越寬，條紋間隔越大.
3、白熾燈的單縫衍射條紋為中央亮條紋為白色，兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，內(nèi)側(cè)為紫色.
泊松亮斑：
不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發(fā)生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過物體的邊緣而發(fā)生衍射的結(jié)果.歷史上曾有一個(gè)著名的衍射圖樣——泊松亮斑.
三、衍射光柵
衍射光柵是由許多等寬的狹縫等距離的排列起來形成的光學(xué)儀器。可分為透射光柵和反射光柵。
干涉條紋與衍射條紋的區(qū)別：
干涉：等距的明暗相間的條紋，亮條紋的亮度向兩邊減弱較慢。
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