高中物理 光的衍射教案 新人教版选修3-4
高中物理光的衍射教案大全
高中物理光的衍射教案大全高中物理光的衍射教案大全一光的衍射教学设计在中学物理教学中,将所学知识应用到实际生活中去,有利于帮助学生加深对物理知识的理解,有利于培养学生解决实际问题的能力,有利于提高学生进一步学习物理知识的兴趣。
笔者在“光的衍射”一节教学中进行了尝试,收到了良好的教学效果。
一、教学设计现行人教版高中《物理》教材中,对“光的衍射”一节的处理是基于单缝衍射和圆孔衍射两个实验,而且以此说明光发生明显衍射的条件和现象。
在教学过程中,通过在教材中两个实验的基础上进行延伸、拓展,引导学生对比分析发现:光通过不同形状的障碍物发生衍射时,其衍射图样不一样。
再进一步演示和观察光通过正三角形孔、正方形孔、正多边形孔的衍射现象加以验证,并介绍光的衍射在现代技术上的应用,如X射线通过晶体发生晶格衍射。
反过来,用对应的衍射图样来推测晶体的微观结构。
让学生分析为什么光学显微镜放大倍数受到限制,以及对光在介质中沿直线传播规律进一步再认识,使学生对光的衍射现象的认识得到升华。
二、实验器材及操作光源选用激光笔,缝和孔的具体制作过程简述如下:用刀片、缝衣针等工具在不透光的塑料卡片(如电话卡)上,分别刻制出不同宽度的缝和不同大小、不同形状的孔。
如图1所示卡片上制作宽度约为2mm的缝a和宽度约为0.5mm的缝b;如图2所示卡片上制作直径约为2mm的圆孔c和直径约为1mm的圆孔d;如图3所示卡片上制作线度都约为1mm的正三角形孔e、正方形体正多边形孔g。
演示时,把有孔或缝的卡片固定在支架上作为挡板,在相距1m左右的位置,把激光笔光源照射到缝或孔上,在光屏(可以把白色墙壁作为光屏)上可看到相应的衍射现象,实验装置如图4所示。
三、教学过程1.提出问题师问: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?学生讨论。
2.分析问题师问: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。
高中物理 第十三章 5光的衍射教案 新人教版选修3-4
光的衍射教学要求:1、知道光的衍射现象2.知道产生光的衍射现象的条件:障碍物或孔、缝的大小比光的波长小或与波长相仿时,才能观察到明显的衍射现象.3.知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似.重点和难点:产生光的衍射现象的条件课时:1课时基本教学过程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)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。
可分为透射光栅和反射光栅。
干涉条纹与衍射条纹的区别:干涉:等距的明暗相间的条纹,亮条纹的亮度向两边减弱较慢。
衍射:中央有一条较宽亮条纹,两边是对称明暗相间的条纹,亮条纹的亮度向两边减弱得很快。
光的衍射现象说明光的直线传播是有条件的,只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下,光才可以看作是沿直线传播的。
四、练习例1:关于光的衍射现象,下面说法正确的是A、红光的单缝衍射图样是红黑相间的直条纹B、白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹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,说明光沿直线传播,不存在光的衍射例2:用平行的单色光垂直照射到中央有孔的不透明圆板,当孔逐渐减小时,在圆板后面的屏上可以看到什么现象?例3:下面四种现象中,哪些不是光的衍射现象造成的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说明:1.课本只要求学生初步了解光的衍射现象,不做理论讨论,因此与机械波类比和观察实验现象是十分重要的.首先,要结合机械波的衍射,使学生明确光产生衍射的条件.2.除了演示实验外,要尽可能多地让学生自己动手做实验进行观察.包括节后的“做一做”,以及观察小孔衍射(在铝箔或胶片上打出尺寸不同的小孔,以小电珠作光源,距光源lm~2m,眼睛靠近小孔观察光通过小孔的衍射花样棗彩色圆环).还可让学生通过羽毛、纱巾观看发光的灯丝门4见到的彩色花样可不作解释)等等,以补学生对这一现象的不熟悉和帮助学生理解.3.在本节后的阅读材料中提到泊松亮斑——油松原以为这下子可以驳倒菲涅尔的波动理论了,可事与愿违,菲涅尔和阿拉果接受了泊松的挑战,用实验验证了这个理论结论,实验却成了波动理论极其精彩的实证,菲涅尔为此获得了科学奖金(1819年).这个科学小故事告诉我们,在科学研究上必须重视理论的指导作用和实践的检验作用;作为科研工作者,必须有坚定的自信心和踏实勤奋的工作态度.今天的学习,在掌握知识的同时,也应培养自己这方面的好品质、好作风.4.应该让学生了解,光的直进,是几何光学的基础,光的衍射现象并没有完全否定光的直进,而是指出了光的直进的适用范围或者说它的局限性.。
2024-2025学年高中物理第十三章光5光的衍射教案2新人教版选修3-4
八、作业评价
1.作业批改:对学生的作业进行认真批改,了解学生对光的衍射现象的掌握程度,及时发现学生的不足之处。
2.作业点评:对学生的作业进行点评,鼓励学生继续努力,对学生的优点给予肯定,对学生的不足之处给予指导。
最后,我注意到学生在课堂讨论中参与的积极性不高,这可能是因为我没有提供足够的问题来激发学生的思考。因此,我计划在未来的教学中设计更多的问题和讨论环节,以激发学生的思考和参与度。
板书设计
1.光的衍射现象的定义:
-光的衍射现象定义:当光遇到障碍物时,光波会绕过障碍物继续传播的现象。
2.衍射现象的条件:
-衍射现象条件:孔径或障碍物尺寸小于或相当于光波的波长,或者孔径或障碍物尺寸与光波波长相近。
教师备课:
深入研究教材,明确光的衍射教学目标和光衍射重难点。
准备教学用具和多媒体资源,确保光衍射教学过程的顺利进行。
设计课堂互动环节,提高学生学习光衍射的积极性。
(二)课堂导入(预计用时:3分钟)
激发兴趣:
提出问题或设置悬念,引发学生的好奇心和求知欲,引导学生进入光衍射学习状态。
回顾旧知:
简要回顾上节课学习的光的基本概念和波动理论,帮助学生建立知识之间的联系。
解答:
光的衍射现象在实际应用中非常广泛。例如,在激光技术中,激光束通过透镜或狭缝时会产生衍射现象,这被用于调整激光束的传播方向和聚焦。在光纤通信中,光的衍射被用于增加光信号的传输距离和容量。在显微镜和望远镜中,衍射现象被用于放大和观察微小物体。此外,光的衍射还被应用于光学传感器、光学成像技术以及光学显示技术等领域。
高中物理光的衍射教案新人教版选修3-4
高中物理光的衍射教案新人教版选修3-4高中物理光的衍射教案新人教版选修3-4【教学目的】1.了解光的衍射概念及衍射现象与波长、缝宽的关系;2.培养学生的动手能力,并使学生明白利用日常普通材料也能做出高层次、高水平的好实验;3.使每位学生都获得一次难以忘怀的“物理美”的享受。
【教学重点】了解光的衍射概念及衍射条件,培养学生的动手能力与观察能力。
【教具准备】水波衍射挂图,感应圈及电源,单丝白炽灯、红灯、蓝灯各一盏,单面刀片,纸片,玻璃片,自制光的衍射观察片(包括铝箔单缝,纸小孔,薄纱巾片,丝袜片,透明纸等)。
【教学过程】一、导入课题1.出示水波衍射教学挂图,唤起学生对机械波衍射的回忆:“一切波都能发生衍射,通过衍射,把能量传到阴影区域。
”板书上述结论。
2.请学生解释“隔墙有耳”这句话的物理含义。
学生答:这是声波绕过了墙,使墙另一边的人听到了谈话声,是声波的衍射现象。
水波、声波都会发现衍射现象。
那么,光也会产生衍射现象吗?二、单缝衍射1.教师直接讲述光通过可调狭缝所发生的物理现象,并画出下列量变质变示意图:[见图1中(l)(2)(3)三图](l)缝较宽时,光沿着直线传播,阴影区和亮区的边界清晰;(2)缝较狭时,阴影区和亮区的边界变得模糊;(3)缝很狭时,光明显地偏离直线传播,进入几何阴影区,说明光通过很狭的缝也会产生衍射。
2.“耳听为虚,眼见为实”,现在请大家自己来观察光的衍射现象。
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。
并在讲台左右各放一盏红灯与蓝灯。
(l)先点亮红灯,请大家用二种宽度不同的单缝观察红灯,记录衍射图样;然后再点亮蓝灯,请大家用同一单缝分别观察红灯与蓝灯,同样记下衍射图样。
(2)邀请二位学生板画衍射图样,甲同学用红粉笔画出二种不同缝宽的衍射图样;乙同学分别用红、蓝二色粉笔画出同一缝宽时红灯与蓝灯的衍射图样。
经集体补充、修正得如下衍射图样:同一光源(红光)的衍射图样:[见图2(a)]同一单缝的衍射图样:见[图2(b)](3)教师问:通过狭缝观察白炽灯会看到什么现象?部分学生根据对红灯、蓝灯的观察,结合板画会很快得出色散现象,明暗条纹将变成彩色条纹。
5光的衍射-人教版选修3-4教案
5 光的衍射 - 人教版选修3-4教案一、教学目标1.理解光的衍射现象。
2.掌握计算单缝衍射、双缝衍射的衍射角的公式。
3.能够应用所学知识解释实际问题。
二、教学重点1.光的衍射的概念和特点。
2.单缝衍射和双缝衍射的计算。
三、教学难点1.双缝衍射的计算方法。
2.如何将所学知识应用到实际问题中。
四、教学方法1.讲授法:通过示例和公式等方式讲解单缝衍射和双缝衍射的计算方法。
2.实验法:通过实验中观察光的衍射现象,加深学生的理解。
五、教学内容与步骤1. 光的衍射(1)概念和特点光的衍射是指光线通过物体边缘或孔隙时,发生弯曲或偏离原来直线传播方向的现象。
光的衍射具有以下特点:•衍射现象只发生在波动光中,对于粒子性质的光没有衍射现象。
•衍射现象可以通过造成光束的交叉或干涉效应来解释。
•光的波长越小,衍射现象越明显。
•孔的直径或间隔越小,衍射现象越明显。
(2)实验展示可以通过实验观察光的衍射现象,例如将激光穿过狭缝,可以看到光的衍射现象。
2. 单缝衍射(1)计算公式单缝衍射的衍射角可用以下公式计算:$$\\theta = \\frac{\\lambda}{d}$$其中$$\\theta$$为衍射角,$$\\lambda$$为光的波长,d为单缝宽度。
(2)实验展示可以通过实验使用单缝装置观察单缝衍射现象。
3. 双缝衍射(1)计算公式双缝衍射的衍射角可用以下公式计算:$$\\theta = \\frac{\\lambda}{d} \\times \\frac{L}{D} $$其中$$\\theta$$为衍射角,$$\\lambda$$为光的波长,d为双缝间距,L为距双缝屏幕的距离,D为双缝到光源的距离。
(2)实验展示可以通过实验使用双缝装置观察双缝衍射现象。
六、作业1.计算单缝衍射和双缝衍射的衍射角,并画出示意图。
2.讲述光的衍射现象在日常生活中的应用。
七、教学评估通过学生的作业、课堂表现等方式进行评估,着重考察学生是否掌握了计算衍射角的方法和将所学知识应用到实际问题的能力。
13.5 光的衍射 优秀教案优秀教学设计高中物理选修3-4新课 (5)
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)。
5光的衍射-人教版选修3-4教案
光的衍射-人教版选修3-4教案1. 前言本篇文档将介绍人教版选修3-4中的“光的衍射”教学内容,包括教学目标、教学难点、教学重点、教学方法、教学资源和教学过程等方面的详细内容。
2. 教学目标2.1 知识目标•理解光的波动性与粒子性,能够用波动模型解释光的衍射现象;•掌握单缝衍射、双缝干涉实验的原理和计算方法;•了解其他光学器件(如衍射光栅)的原理和应用。
2.2 能力目标•能够通过实验和计算,确定光的波长、光强、光源大小等参数;•能够用学过的知识解决相应的综合问题。
2.3 情感目标•养成科学探究的习惯,增强探究光的基本性质、现象与规律的兴趣;•发扬科学精神,认真学习、实验、探究、思考,在学习过程中培养自主学习的能力和合作学习的意识。
3. 教学难点•光的波动性与粒子性的统一理解;•单缝衍射、双缝干涉实验的原理和计算方法;•其他光学器件(如衍射光栅)的原理和应用。
4. 教学重点•光的波动性与粒子性;•单缝衍射、双缝干涉实验的原理和应用。
5. 教学方法本节课采用以下教学方法:•讲授:通过讲解,让学生理解光的波动性与粒子性的基本概念和衍射现象的基本原理;•实验:进行单缝衍射、双缝干涉等实验,让学生切身体验和认识相关光学现象,并在实验中培养观察、记录、分析和解决问题的能力;•讨论:通过组织讨论,让学生深入理解光学原理和应用,并发挥学生自主思考和合作学习的能力。
6. 教学资源•黑板、粉笔、教具(单缝、双缝、衍射光栅等)、实验器材(光源、暗盒、屏等)。
7. 教学过程7.1 导入介绍光的波动性和粒子性的基本概念,引出本节课的主题——光的衍射。
7.2 讲解通过示意图和公式等方式,讲解单缝衍射、双缝干涉等光学现象的原理和计算方法,并介绍其他光学器件(如衍射光栅)的原理和应用。
7.3 实验让学生进行单缝衍射、双缝干涉实验,并要求记录实验数据和相关观察结论。
老师及时纠正实验中存在的问题,引导学生分析问题原因和解决问题方法。
高中物理13.5 光的衍射人教版选修3-4
光的衍射教学目的:1、通过对肥皂液薄膜干涉的分析和实验使学生理解薄膜干涉的原理。
并对光的干涉现象加深认识。
2、通过举例使学生了解薄膜干涉在科学技术中的一些应用3、从光的衍射实验中使学生对光的波动性有进一步的认识和理解。
重点内容:1、薄膜干涉的原理及实验2、光的衍射条件3、光的衍射图样教学过程:一、复习用某种单色光做双缝干涉实验,若两狭缝间相距0.1毫米,缝与光屏的距离是2米,已知屏上相邻两条暗纹之间的距离是1.3厘米,求这种色光的频率?(4.62×1014赫兹)二、讲授新课引言:前节我们学习了光的干涉现象,在实验中由双缝发出的光波是同一光源产生的,因此它们是相干光波,从而得到了干涉现象。
本节我们还要介绍薄膜产生相干光波而发生干涉的情况-----薄膜干涉。
1、薄膜干涉(1)肥皂液薄膜干涉实验①介绍实验做法。
强调肥皂薄膜必须竖直立放,并把液膜当成镜面从前面看火焰的反射后的虚像。
②由学生两人一组做实验,注意观察火焰反射虚像中近似水平的明暗相间的条纹。
(2)分析明暗相间条纹的来源。
……虚线代表前表面反射——实线代表后表面反射介绍竖直放置的肥皂液薄膜由于重力作用而形成楔形薄膜。
强调指出图中所画的波都是反射波,是从楔形薄膜前表面和后表面分别反射的两列波叠加,这两列波是同一光源发出的,所以是相干波,由于同一水平线上的薄膜厚度近似相同,所以干涉后能产生水平的明暗条纹。
(3)若用白光照射,则在薄膜某一厚度的地方某一波长的光反射后增强,而另一些波长的光反射后弱,这样薄膜的像上就出现彩色条纹。
在水面的油膜上常常看到彩色花纹就是由于油膜的各部分的厚度不均匀,从油膜的上表面和下表面分别反射的光发生干涉而形成的。
2、光的干涉在技术上的应用。
(1)介绍干涉法检查镜面(2)介绍牛顿环构造(3)讲解镜片增透膜。
3、光的衍射。
引言:光的干涉现象证明了光具有波动性,为了进一步了解光的波动特性,我们下面将介绍光的衍射现象。
(1)、提问:什么是波的衍射?产生明显的波的衍射要具备什么样的条件?(障碍物或小孔的尺寸跟波长相差不多)怎样才能观察光的衍射现象?(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))(2)、光的衍射实验------单缝衍射。
2019高中物理第十三章第56节光的衍射光的偏振讲义含解析新人教版选修3_4
光的衍射光的偏振一、光和衍射┄┄┄┄┄┄┄┄①1.光的衍射现象(1)概念:光在传播过程中,遇到障碍物或小孔时,光没有沿直线传播,而是绕过缝或孔的边缘传播到相当宽的地方的现象。
(2)典型衍射及现象①单缝衍射:单色光通过狭缝时,在屏幕上出现明暗相间的条纹,中央为亮条纹,中央条纹最宽最亮,其余条纹变窄变暗;白光通过狭缝时,在屏上出现彩色条纹,中央为白条纹;②圆孔衍射:光通过小孔(孔很小)时在屏幕上会出现明暗相间的圆环;③泊松亮斑:各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓模糊不清。
若在单色光传播途中,放一个较小的圆形障碍物,会发现在阴影的中心有一个亮斑,这就是著名的泊松亮斑。
2.产生明显衍射现象的条件在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比,甚至比光的波长还要小的时候,就会出现明显的衍射现象。
3.光的衍射现象和光的直线传播的关系光的直线传播只是一个近似的规律,当光的波长比障碍物或小孔小得多时,光可以看成沿直线传播;在孔或障碍物尺寸可以跟波长相比,甚至比波长还要小时,衍射现象就十分明显。
4.衍射光栅(1)衍射光栅的结构:由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学仪器。
(2)衍射图样的特点:与单缝衍射相比,衍射条纹的宽度变窄,亮度增加。
(3)衍射光栅的种类:反射光栅、透射光栅。
[说明](1)对于单缝衍射:缝越窄,中央亮条纹越宽,条纹间距越大,衍射现象越明显。
(2)衍射是波特有的一种现象。
①[判一判]1.白光通过盛水的玻璃杯,在适当的角度,可看到彩色光,是光的衍射现象(×)2.菜汤上的油花呈现彩色,是光的折射现象(×)3.隔着帐幔看远处的灯,看到灯周围辐射彩色的光芒,是光的干涉现象(×)4.衍射光栅的图样与单缝衍射相比,衍射条纹的亮度增加,宽度变宽(×)二、光的偏振┄┄┄┄┄┄┄┄②1.偏振现象(1)自然光:由太阳、电灯等普通光源发出的光,它包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿各个方向振动的光波的强度都相同。
13.5 光的衍射 优秀教案优秀教学设计高中物理选修3-4新课 (2)
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。
高中物理 第十三章 光 第5节 光的衍射教案 新人教版选修3-4(2021年最新整理)
2017-2018学年高中物理第十三章光第5节光的衍射教案新人教版选修3-4编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2017-2018学年高中物理第十三章光第5节光的衍射教案新人教版选修3-4)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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13。
5光的衍射物理核心素养主要由“物理观念"“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。
教学目标(一)物理观念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)科学思维、科学探究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)科学态度与责任通过“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.课时安排:1课时一、光的衍射现象演示实验:观察单缝衍射在不透明的屏上装有一个宽度可以调节的单缝,用氦氖激光器照射单缝,在缝后适当距离处放一光屏,如右图所示。
调节单缝宽度演示,得出下列结果.实验现象记录:缝宽较宽较窄很窄极窄关闭屏上现象一条较宽亮线一条较窄亮线亮线变宽、变暗并出现明暗相间条纹明暗条纹清晰、细小条纹消失1.光的衍射:光在传播过程中遇到障碍物时,偏离了直线传播的方向绕到障碍物阴影区的现象,叫做光的衍射现象.衍射时产生的明暗条纹叫做衍射图样。
高中物理选修3-4教学设计3:13.5 光的衍射教案
13.5光的衍射的教学设计一、教学目标1、知识与技能(1)认识光的衍射现象,使学生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.2、过程与方法(1)通过观察实验,培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力.(2)通过观察实验培养学生观察、表述物理现象,概括规律特征的能力,学生亲自做实验培养学生动手的实践能力.3、态度、情感、价值观(1)通过对“泊松亮斑”的讲述,使学生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.二、教学重点与难点分析:(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.三、教学过程1、常见的衍射现象有那些?小孔衍射、小屏衍射、单缝衍射、边缘衍射。
例1、在观察光的衍射现象的实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝,观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝),可以看到(C)A.黑白相间的直条纹B.黑白相间的弧形条纹C.彩色的直条纹D.彩色的弧形条纹例2、在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),这时(D)A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的干涉条纹依然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮2、为什么平时很难见到光的衍射现象?(发生衍射现象的条件)因为发生明显衍射现象的条件为:逢、孔、障碍物的尺度与波长接近时。
由于光的波长很短,所以生活中很难看到光的衍射现象。
例3、如图4-2所示,A 、B 两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图案.其中图A 是光的_____(填“平行”或“衍射”)图象,由此可判断出图A 所对应的圆孔的孔径_____(填“大于”或“小于”)图B 所对应的圆孔的孔径.(衍射小于)3、什么是“泊松亮斑”?谁提出了“泊松亮斑”?提出的目的是什么?谁证实了“泊松亮斑” 的存在?你从中能体会到什么?著名数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出:把一各不透光的小圆盘放在光束中,在小圆盘后方的光屏上,圆盘阴影中央出现一个亮斑。
高三物理选修3-4 第十三章光第5节光的衍射导学案设计
高三物理选修3-4第十三章光第5节光的衍射导学案【教学目标】1.观察光的衍射现象,知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件。
能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析。
2.初步了解衍射光栅。
【教学重点】光的衍射现象【教学难点】光的衍射现象的条件【自主学习】一、光的衍射1.在挡板上安装一个宽度可调的狭缝,缝后放一个光屏如图所示。
用单色平行光照射狭缝,当缝比较宽时,光沿着直线通过狭缝,在屏上产生一条与缝宽相当的亮条纹。
但是,当缝调到很窄时,尽管亮条纹的亮度有所降低,但是宽度反而增大了。
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。
这就是现象。
2.在单缝衍射和圆孔衍射的照片中,都有一些亮条纹和暗条纹。
这是由于来自单缝或圆孔上不同位置的光,通过缝或孔之后叠加时光波加强或者削弱的结果。
如果用白光做衍射实验,得到的亮条纹是的,这是由于不同波长的光在不同位置得到了加强。
各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射,致使影的轮廓模糊不清,出现明暗相间的条纹如图所示。
3.对衍射现象的研究表明,我们平时说的“光沿直线传播”只是一种特殊情况。
光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的,在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下,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,十分明显,这时就不能说光沿直线传播了。
4.衍射图样与干涉图样的区别:衍射条纹宽度不等,中央明纹最宽,且各亮纹的亮度不同,中央亮纹最亮,两边亮纹的亮度依次减弱。
干涉条纹的宽度相等,且各条亮纹亮度基本相同。
二、衍射光栅1.实验表明,如果增加狭缝的个数,衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加。
光学仪器中用的衍射光栅就是据此制成的。
2.它是由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。
3.在一块很平的玻璃上用金刚石刻出一系列等距的平行刻痕,刻痕产生漫反射而不太透光,未刻的部分相当于透光的狭缝,这样就做成了透射光栅如图所示。
人教版高中物理选修(3-4)-13.5《光的衍射》名师教案
《光的衍射》教学设计
黄石市第二中学张春蓉
【教材分析和学情分析】
光的衍射现象进一步证明了光具有波动性,这对发展光的波动理论起到了重要的作用。
本节要求学生定性了解光的衍射现象,知道光的衍射与干涉图样的异同,知道衍射现象的应用。
【设计思路】
学生在前述章节中已经学习了机械波的衍射现象,但是机械波的衍射现象在生活中很容易观察到,而光的衍射现象在生活中不易察觉到,由于光的衍射实验现象在教室里可视度很低,因此大部分教学中光的衍射现象都是通过图片的形式展示给学生;本节课设计了较多的教师演示实验和学生分组实验,教学中以光的衍射现象的实验为线索,运用观察、类比等多种教学方法认识光的衍射现象以及光的明显衍射现象的条件,并进一步通过实验了解光的衍射现象在现代科技中的应用。
【核心素养】
通过《光的衍射》中的单缝衍射、小孔衍射、圆盘衍射观察光的衍射现象,让学生体验在实验中探究光的衍射规律的过程。
让学生知道科学研究必须重视理论的指导作用和实践的检验作用;让学生感受科学研究必须要有坚定的自信心和踏实勤奋的态度,体会学习中也要不断努力,要有坚持不懈的精神。
【教学目标】
(1)观察光的衍射现象,知道什么是光的衍射及产生明显衍射的条件,能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析;
(2)初步了解衍射光栅。
【重点、难点】
(1)正确认识光的明显衍射的条件;
(2)通过众多光的衍射实验事实来认识光的波动性;
(3)培养学生动手实验能力,教育学生重视实验、重视实践。
【实验器材】
红绿蓝激光光源、纱巾、黑色卡纸、剪刀、针、头发丝、书架、小磁片、载
玻片、钢珠、近视眼镜、光栅片。
物理:13.5 光的衍射 导学案(人教版选修3-4)
班级:姓名:物理:13.5 光的衍射导学案(人教版选修3—4)编写人:邱佳佳审核:高二物理组寄语:奇妙的世界要用我们的双眼去发现。
【学习目标】1.认识光的衍射现象,使学生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.【学习重点】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.正确认识光发生明显衍射的条件.【学习难点】认识光的衍射现象与干涉现象根本上讲都是光波的相干叠加.【知识链接】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.问题1:什么是波的衍射现象?问题2:能发生明显的衍射现象的条件是什么?问题3:我们常说“光沿直线传播”,那么光是否会产生衍射现象?为什么生活中我们观察不到光的衍射呢?【新课学习】一、光的单缝衍射1。
单缝衍射实验.用平行单色光照射狭缝,当缝较宽时,光沿着传播,阴影区和亮区边界清晰;减小缝宽,在缝较窄时,阴影区和亮区的边界变得模糊;继续减小缝宽,当缝足够窄时,尽管亮条纹的亮度有所,但是宽度反而。
光明显地偏离直线传播进入几何阴影区。
这就是光的衍射现象。
2.光的衍射的形成.如图所示,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时加强或者削弱,屏幕上就出现了明暗相间的条纹。
说明:其实,干涉、衍射都是波的叠加现象,从本质上讲,两者并无区别。
区分干涉、衍射,是一种习惯说法。
在实际中,干涉、衍射常常出现于同一现象中.【思考与讨论】(1)既然光能绕过障碍物继续传播发生衍射现象,那么这与我们平时说的“光沿直线传播”不是矛盾了吗?该如何解释这两种现象呢?(2)课本62页第3题3.单缝衍射条纹的特征.(单色光的衍射图样)①明暗相间的条纹。
②中央亮纹最、最,从中央往两侧亮条纹变、变。
【思考与讨论】(1)光的单缝衍射图样和双缝干涉图样有什么异同?(2)光的单缝衍射实验中,减小缝宽,衍射图样如何变化?如果增大入射光的波长,衍射图样又如何变化?(提示:单缝越窄,入射光波长越长越容易发生衍射)二、泊松亮斑请同学们阅读课本61页“科学足迹”了解泊松亮斑,进一步认识光的衍射现象。
高中物理人教版选修3-4 13.5 光 的 衍 射 教案 Word版含答案
课时13.5光的衍射
1.观察光的衍射现象,知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件。
2.能用衍射知识对生活中的现象进行分析和解释。
3.初步了解衍射光栅。
重点难点:衍射实验现象的观察以及产生明显衍射现象的条件和衍射条纹与干涉条纹的区别。
教学建议:光的衍射进一步证明了光具有波动性。
教学中,要让学生思考一般情况下不容易观察到光的衍射现象的原因,而后再观察衍射实验,来说明衍射现象以及发生衍射现象的条件。
教学过程中,可以通过复习机械波衍射的知识,来加深对光的衍射的理解。
还可以借助多媒体技术把衍射现象展示给学生,引发学生的兴趣和思考。
导入新课:蜡烛照到可调节孔大小的挡板上,当孔较大时光沿直线传播,在光屏上形成类似孔的亮斑;当孔变得较小时,则屏上形成烛焰的像;当孔再变小时,在屏上形成比孔大许多的模糊区域,这是为什么呢?你能解释吗?
1.光的衍射
(1)衍射现象:用单色平行光照射狭缝,当缝比较宽时,光沿着①直线通过狭缝,在狭缝后光屏上产生一条与缝宽②相当的亮条纹;当将缝调到很窄时,尽管亮条纹的③亮度有所降低,但是④宽度反而增大了,这表明光经过较窄的单缝时,并没有沿⑤直线传播,而是绕过了单缝的边缘传播到了更宽的空间,这就是光的衍射现象。
(2)常见的几种衍射:⑥单缝衍射、⑦圆孔衍射和泊松亮斑(圆屏衍射)。
(3)产生明显衍射的条件:障碍物、孔或狭缝的尺寸与光的波长⑧差不多,或比光的波长⑨小。
2.衍射光栅
(1)定义:由许多⑩等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件叫衍射光栅。
(2)原理:增加狭缝的个数,衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加。
13.5 光的衍射-人教版高中物理选修3-4教案
13.5光的衍射【学习目标】1.了解光的衍射现象及观察方法.2.理解光产生衍射的条件.3.知道几种不同衍射现象的图样.知识回顾:1. 为什么我们朝着一个方向说话在其他方向也能听见声音? 答:因为声波在传播过程中发生了衍射2. 为什么我们用手电筒朝着一个方向照射,在它的周围也会感觉很亮? 答:因为光发生了衍射3. 什么能够发色个衍射?答:波知识点一、光的衍射三种衍射现象和图样特征:(1) 单缝衍射:①单缝衍射现象:如图所示,点光源S 发出的光经过单缝后照射到光屏上,若缝较宽,则光沿着直线传播,传播到光屏上的AB 区域;若缝足够窄,则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.要点诠释:衍射是波特有的一种现象,只是有的明显,有的不明显而已.②图样特征.单缝衍射条纹分布是不均匀的,中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同:用单色光照射单缝时,光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹,中央条纹宽度大,亮度也大,如图所示,与干涉条纹有区别.用白光照射单缝时,中间是白色亮条纹,两边是彩色条纹,其中最靠近中央的色光是紫光,最远离中央的是红光.(2)圆孔衍射:①圆孔衍射的现象.如图甲所示,当挡板AB上的圆孔较大时,光屏上出现图乙中所示的情形,无衍射现象发生;当挡板AB上的圆孔很小时,光屏上出现图丙中所示的衍射图样,出现亮、暗相间的圆环.②图样特征.衍射图样中,中央亮圆的亮度大,外面是亮、暗相间的圆环,但外围亮环的亮度小,用不同的光照射时所得图样也有所不同,如果用单色光照射时,中央为亮圆,外面是亮度越来越暗的亮环.如果用白光照射时,中央亮圆为白色,周围是彩色圆环.(3)圆板衍射.在1818年,法国物理学家菲涅耳提出波动理论时,著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆板后面的中央应出现一个亮斑,这看起来是一个荒谬的结论,于是在同年,泊松在巴黎科学院宣称他推翻了菲涅耳的波动理论,并把这一结果当作菲涅耳的谬误提了出来但有人做了相应的实验,发现在圆板阴影的中央确实出现了一个亮斑,这充分证明了菲涅耳理论的正确性,后人把这个亮斑就叫泊松亮斑.小圆板衍射图样的中央有个亮斑——泊松亮斑,图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小.衍射光栅:(1)构成:由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器.(2)特点:它产生的条纹分辨程度高,便于测量.(3)种类:⎧⎨⎩透射光栅反射光栅衍射现象与干涉现象的比较种类项目单缝衍射双缝干涉不同点产生条件只要狭缝足够小,任何光都能发生频率相同的两列光波相遇叠加条纹宽度条纹宽度不等,中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间不等各相邻条纹等间距亮度中央条纹最亮,两边变暗清晰条纹,亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象,属于波的叠加;干涉、衍射都有明暗相间的条纹三种衍射图样的比较:如图所示是光经狭缝、小孔、小圆屏产生的衍射图样的照片.由图可见:(1)光经不同形状的障碍物产生的衍射图样的形状是不同的.(2)衍射条纹的间距不等.(3)仔细比较乙图和丙图可以发现小孔衍射图样和小圆屏衍射图样的区别:①小圆屏衍射图样的中央有个亮斑——著名的“泊松亮斑”;②小圆屏衍射图样中亮环或暗环间距随着半径的增大而减小,而圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大;③乙图背景是黑暗的,丙图背景是明亮的.例题1.关于光的衍射现象,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,不存在光的衍射现象【思路点拨】根据光波发生明显衍射的条件进行判断。
人教高中物理选修3-4 光的衍射教案(1)
人教高中物理选修
3-4 光的衍射(1)
【教学目的】1、理解常见的
2、比拟分析双缝干预与单缝衍射条纹的区别
【教学重点】光的衍射现象
【教学难点】
主备教案自备教案【引入】我们知道,波能绕过障碍物产生衍射,并且在一定的条件下,
可以观察到明显的衍射现象。
光既是一种波,那么能否产生明显的衍
射现象?
【新授】
一、光的衍射:
1、光的衍射现象:光在传播过程中,遇到障碍物或小孔时,光将偏离
直线传播的途径而绕过障碍物后传播的现象
2、产生明显衍射现象的条件:障碍物或小孔的尺寸比光的波长小或差
不多
3、常见的光的衍射现象:
①光通过狭缝的衍射现象:
A、单色光通过狭缝时,在屏幕上出现明暗相间的条纹,中央为亮条纹;
中央条纹较宽,其余亮纹变窄.
B、白光通过狭缝时,在屏上出现彩色条纹,中央为白条纹.
②光通过小孔的衍射现象:光通过小孔时(孔很小)在屏上会出现明暗
相间的圆环,中间很亮.
③光照到小圆板上的衍射现象:当照到不透明的小圆板上,在屏上圆
板的阴影中心,出现亮斑——泊松亮斑.
4、光通过小孔与小圆板上衍射现象的区别:
①小圆屏衍射图样的中央有个亮斑——著名的“泊松亮斑〞
②小圆屏衍射图样中亮环或暗环间距随着半径的增大而减小,而圆孔
衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大
5、双缝干预与单缝衍射条纹的区别:。
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高中物理光的衍射教案新人教版选修3-4
【教学目的】
1.了解光的衍射概念及衍射现象与波长、缝宽的关系;
2.培养学生的动手能力,并使学生明白利用日常普通材料也能做出高层次、高水平的好实验;
3.使每位学生都获得一次难以忘怀的“物理美”的享受。
【教学重点】
了解光的衍射概念及衍射条件,培养学生的动手能力与观察能力。
【教具准备】
水波衍射挂图,感应圈及电源,单丝白炽灯、红灯、蓝灯各一盏,单面刀片,纸片,玻璃片,自制光的衍射观察片(包括铝箔单缝,纸小孔,薄纱巾片,丝袜片,透明纸等)。
【教学过程】
一、导入课题
1.出示水波衍射教学挂图,唤起学生对机械波衍射的回忆:“一切波都能发生衍射,通过衍射,把能量传到阴影区域。
”
板书上述结论。
2.请学生解释“隔墙有耳”这句话的物理含义。
学生答:这是声波绕过了墙,使墙另一边的人听到了谈话声,是声波的衍射现象。
水波、声波都会发现衍射现象。
那么,光也会产生衍射现象吗?
二、单缝衍射
1.教师直接讲述光通过可调狭缝所发生的物理现象,并画出下列量变质变示意图:[见图1中(l)(2)(3)三图]
(l)缝较宽时,光沿着直线传播,阴影区和亮区的边界清晰;
(2)缝较狭时,阴影区和亮区的边界变得模糊;
(3)缝很狭时,光明显地偏离直线传播,进入几何阴影区,说明光通过很狭的缝也会产生衍射。
2.“耳听为虚,眼见为实”,现在请大家自己来观察光的衍射现象。
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。
并在讲台左右各放一盏红灯与蓝灯。
(l)先点亮红灯,请大家用二种宽度不同的单缝观察红灯,记录衍射图样;然后再点亮蓝灯,请大家用同一单缝分别观察红灯与蓝灯,同样记下衍射图样。
(2)邀请二位学生板画衍射图样,甲同学用红粉笔画出二种不同缝宽的衍射图样;乙同学分别用红、蓝二色粉笔画出同一缝宽时红灯与蓝灯的衍射图样。
经集体补充、修正得如下衍射图样:
同一光源(红光)的衍射图样:[见图2(a)]
同一单缝的衍射图样:见[图2(b)]
(3)教师问:通过狭缝观察白炽灯会看到什么现象?
部分学生根据对红灯、蓝灯的观察,结合板画会很快得出色散现象,明暗条纹将变成彩色条纹。
细心的学生还会推出彩条的外侧呈红色,靠近光源的内例呈紫色。
点亮白炽灯,检验分析结果,正确。
小结并板书:
(l)什么叫光的衍射?
光离开直线路径绕到障碍物阴影区里去的现象。
衍射光强按一定规律分布,形成明暗相间的条纹叫做衍射图样。
(2)衍射条件与规律:
障碍物的尺寸接近波长甚至比波长还要小时,就可以看到明显的衍射现象。
波长一定时,单缝越狭,中央条纹越宽,各条纹的间隔也越大;
单缝不变时,光波波长越大,中央条纹也越宽,各条纹间隔也越大(结合前面的板画及课本的插图归纳,学生理解这个结论)。
3.学生自制纸单缝观察白炽灯。
请小组长协助分发刀片、纸片、玻璃片。
教师先作示范,把纸片放到玻璃片上,用刀片划4~6刀,用力以刻透为度,用此纸单缝,学生一定能在一条或几条缝上,一处或多处立即看到色彩鲜艳的衍射图像。
观看时指导学生适当牵拉纸边以改变缝的宽度,注意衍射图样的变化,并与板书小结相对照。
三、图孔衍射
设问:狭缝会产生衍射,则圆孔会怎样呢?
1.把单缝衍射迁移到圆孔衍射,通过狭缝到小圆孔的几何演变,推测圆孔衍射图样。
光通过狭缝绕向左右两侧,通过小孔将绕向四周。
学生会猜测出圆孔衍射图样呈明暗环状分布。
2.当即分发圆孔衍射观察片,请学生观察,结果果然如此,和猜想一致。
这些孔径大小合适的观察片是怎样获得的?说明小孔的制作方法,并现场制作,活跃课堂气氛。
给感应圈通电,两放电极相距5~6厘米左右,插入纸片,放电数秒钟后纸片上会留下孔径大小不同的一些火花孔。
把现场制作的观察片分给学生,观察衍射现象。
3.教师:我们为什么不用钢针直接刺小孔,而用电火花打孔?
启发学生答出:针刺孔较大,衍射不明显,火花孔小衍射明显。
教师补充:针刺孔边缘有纤维毛、会
影响效果。
教师进一步指出:虽然孔或缝越小衍射越显著,条纹间距大,但事物总是辩证的,增大衍射条纹间距是以降低亮度为代价的。
通常我们是用眼睛观察衍射现象,因而孔或缝也不能太小,否则图像太暗不利于眼睛观察。
通过用不同孔径火花小孔的衍射观察,学生易理解这点。
四、利用常见材料观察光的衍射现象
除了单缝和小孔衍射外还有别的常见衍射吗?
从单缝、小孔启发学生寻找具有缝隙、小孔之类的物品。
学生会提到窗纱、筛网一类的物品,教师指出其缝太宽孔太大,从而引导到薄纱巾及丝袜,指出这些织物更精细,缝较窄孔较小。
纱巾孔、丝袜孔与单缝、圆孔有着一定的联系。
它们可能产生光的衍射吗?
教师先提供薄纱巾片、丝袜片再提供透明纸片,请学生观察,并请学生记录描画出它们的各式衍射图样:
多数学生感到新奇,这么普通的材料,竟能变出那么漂亮的图样,课堂气氛达到了高潮。
教师:光的衍射确实是一个很普遍的物理现象。
然而,却有许多应用,如电影电视中常见的十字光芒,它给画面增加了不少的生气。
不了解底细的人以为摄影师有什么特技,其实只需在镜头上蒙上一片或几片纱巾,利用了光的衍射。
大家不妨用这种简易方法拍摄街头夜影、舞台照片,很容易得到一幅光芒四射、色彩亮丽、别具风味的照片(出示照片)。
另外有一种CD唱机,把激光二极管产生的红外激光束经单缝衍射,利用中央光束拾取数据信号,二侧衍射光束进行循迹跟踪,设计简单巧妙,可谓一举二得。
五、泊松亮斑
教师:前面我们看到的衍射还算不上是最奇特的,光的衍射还有一个更不可思疑的奇异现象——泊松亮斑。
简要说明泊松亮斑的产生及衍射图样,指出光绕到了阴影区的中心,使得阴影中心出现亮斑。
然后请学生阅读课文233页及插页泊松亮斑照片。
教师:油松亮斑不但使我们欣赏到了一种奇异美,而且这个一波三折的历史故事还告诉了我们这样一个事实:任何物理理论都必须经过实验检验,实验是检验理论的标准。
这个道理是有普遍意义的,希望同学们重视实验,重视实践。
六、结束语
光的衍射在物理学中虽然是属于较高层次的知识,其成像原理我们高中阶段还无法分析,但是今天我们自己动手,却用简单的方法观察到了复杂的物理现象;用普通的材料获得了千姿百态、色彩缤纷的衍射图像,深深感受到了物理之美。
给我们留下了一份难忘的记忆。
今后,无论走到哪里,当你见到美丽的衍射图像时,自然会令你想起在高中时期,曾经有过一次难得的:“物理美”的享受。
同学们,物理并不遥远,它就在我们身边,我们利用身边的材料可以做出许多好的实验。
请大家去想一想、找一找,还有哪些常见材料也会产生漂亮、新奇的衍射图像。