20~2 光的衍射

【教学目的】

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

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。

衍射图样和（杨氏）干涉图样是一样的吗？

☆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…

b*

a 一定，对于合适的θ = θ1 ，总可以找到

asin θ1 = 2

λ〃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）。这

样，一个半波带中的某个

点，总是可以在相临的半波带中找到波程差为2

λ

的一个对应点（譬如图1

中的A 1和B 1点），它们在

光屏上方位角为θ1的“点”的叠加是相消的。由

于相临半波上的点可以这样（成对地）寻找殆尽，故光屏上方位角为θ = θ1的“线”是（完全的）暗线。

对于合适的θ = θ2 ，总可以找到asin θ2 = 2

λ〃（2k －1） 此时，子波面可以划分为（2k －1）个半波带，相临半波带的子波在光屏上方位角为θ2的“点”的叠加相消，还有一个半波带在子波照射在光屏上。即：光屏上方位角为θ = θ2的“线”是亮线。

当asin θ3既不是2λ的2k 倍，也不是2

λ的（2k －1）倍时，没有被相消的子波不足半个波带，照在光屏上的能量比θ = θ2时要少，构成暗线和亮线的过渡区。

根据刚才的定量解释，单缝衍射的中央位置是亮纹还是暗纹？

☆学生：θ = 0 ，是亮纹。

如果将单缝换成尺寸很小的线或屏，定量的计算表明，这个结论也成立（中央是亮纹或亮点）。关于这一点，历史上有一个有趣的故事——

1818年，菲涅耳成功地用半波带理论解释了光的衍射现象，著名的数学家泊松根据菲涅耳的理论推算出，在不透明的小圆板的阴影中心应当出现一个亮斑。由于人们从未见过也从没听过这种现象，因此认为是十分荒谬的，所以泊松兴高烈地宣称他驳倒了菲涅耳的波动理论。但

实验证明盘影的中心硬实有亮斑。而这一亮斑居然被戏剧性地

1、按光源、障碍物、光屏的位置关系，衍射也分为菲涅尔衍射（有限距离）和夫琅和费衍射（无限距离）；

2、按障碍物的形状，可以分为单缝衍射、单孔衍射、直边衍射、圆屏衍射、光栅衍射等。 ☆学生：观察光栅衍射…

☆学生：观察直边衍射…

三、小结

光的衍射和干涉共同构成了光具有波动性的有力证明。但是，对于衍射的定量分析显然比干涉要难得多，所以，教材的要求也没有干涉那么高。我们通过本节的学习，主要是要定性的了解实现明显的光的衍射的条件、衍射图样和干涉图样的区别、进一步强化“光是一种波”的观念。

为了强化我们的所学，这里有两个思考题。

1、光能够发生衍射，是不是意味着“光沿直线传播”的结论是完全错误的？

☆学生：答问…

2、事实上，（单缝）衍射图样和（双缝）干涉图样的区别虽然是明显的，但它们也有一些共同的特点，我们可以通过教材的彩图2《光的干涉和衍射》找出它们的共同点吗？

“能力技巧训练”部分，做在书上

【板书设计】

【教后感】