高中物理选修3-4光的衍射现象
【最新人教版】【人教版】(高考)高中物理(选修3-4)：13.5《光的衍射》精品教案(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。
(3)分类:衍射光栅通常分为透射光栅和反射光栅两种。
1.光的衍射是不是说明光不能沿直线传播?解答:光的衍射与直线传播是在不同条件下的表现,都是正确的。
2.光的衍射能证明光的哪种学说是正确的?解答:波动说。
3.衍射现象中,如果增加狭缝的个数有什么现象?解答:衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加。
高二物理选修3-4光的衍射课件
图样分析
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，光波越长的（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，两侧为 彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为 紫色．
圆孔衍射
A S
1、孔较大时——屏 上出现清晰的光斑
B
2、 孔较小时——屏 上出现衍射花样
答案 :正确的顺序是：D、E、A．D．C 点拨:弄清光的直线传播规律，小孔成像的原理，光
波发生明显衍射现象的条件．
［例4］在做单缝衍射实验中，下列说法中正确的是 A．将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄 B．使单缝宽度变小，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
例3.使太阳光垂直照射到一块遮光板上，板上有可 以自由收缩的正方形孔，孔的后面放置一个光屏，在 正方形孔逐渐变小直至闭合的过程中，光屏上依次可 以看到几种不同的现象，试把下列现象依次排列：
A．圆形光斑 B．明暗相间的彩色条纹 C．变暗 消失 D．正方形光斑 E．正方形光斑由大变小
解析:由于光的波长很短，因此当孔很大时，不会使光 发生明显的衍射现象，此时光的传播可看做直线，可 在屏上得到孔的影；当孔继续减小时，虽不能使光发 生明显的衍射现象，但可以在屏上成一太阳的像；孔 继续减小时，光开始发生明显的衍射现象，出现明暗 相间的彩色条纹；孔进一步减小直至闭合，则由于进 光量的减小而使光线变暗消失．
光的衍射
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？
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-选修3-4-《光的衍射》PPT课件
四、双缝干涉与单缝衍射的比较.
15
【课堂训练与检测】 见学案“典题分类剖析”
【作业布置】 1、见学案“课后演练提升” 2、见学案“课时作业”
.
16
1、单缝衍射 1)单缝衍射现象
用平行光照射狭缝，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。
激
调 节
光
狭
束
缝
宽
窄
.
像屏
5
2)图样特征 (1)单色光的衍射条纹？ 亮暗相间，中央条纹亮度大; 分布不均匀，中央条纹宽度大; (2)白光的衍射条纹？ 中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹;
不 同 点
条纹 距离
条纹 间距
条纹宽度相等 各相邻条纹等间距
条纹宽度不等， 中央最宽
各相邻条纹间距 不等
衍 射 的
亮度
清晰条纹，亮度基 本相等
中央条纹最亮， 两边变暗
比 较
相同点
波特有的现象，属于波的叠加； 都有明暗相间的条纹
.
14
【课堂小结】
一、产生明显衍射现象的条件——
障碍物或孔的尺寸跟波长相近或者比光的波长还要小
(其中最靠近中央的色光是紫色，最远离中央的 是红光)
.
6
1)缝越窄，亮纹的亮度_降__低___，
但条纹宽度__变_宽___。
2)入射光的波长越短，条纹宽度__越_窄___。
.
7
2、圆孔衍射
1)圆孔衍射现象
S
用点光源照射圆孔，
在屏上产生一个圆形
亮斑。但是，当圆孔
缩小到一定程度时，
光所达到的范围会远
远超过它沿直线传播
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：。
高中物理人教版(选修3-4)第十三章光第5节光的衍射+课件(共30张PPT)
巩固练习
5.关于衍射下列说法正确的是（ ABD ）
A.衍射现象中衍射花样有亮暗条纹的出现是光的叠加 的结果 B.双缝干涉中也存在着光的衍射现象 C.影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实 D.一切波都可以产生衍射
巩固练习
6.如下图所示，是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日 光灯光源时所看到的四个现象。当游标卡尺两测脚间 的狭缝宽度从0.8mm逐渐变小时,所看到的四个图像的
11、一个好的教师，是一个懂得心理学和教育学的人。2021/7/262021/7/262021/7/26Jul-2126-Jul-21
12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。2021/7/262021/7/262021/7/26Monday, July 26, 2021
9、要学生做的事，教职员躬亲共做 ；要学 生学的 知识， 教职员 躬亲共 学；要 学生守 的规则 ，教职 员躬亲 共守。2 021/7 /2620 21/7/ 26Mon day, July 26, 2021
10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/7/262021/7/262021/7/267/26/2021 2:34:52 AM
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？条件是什么？
新课内容
一、光的衍射现象
如何才能观察到光的衍射现象呢？ 波长很短：400nm--700nm
取一个不透光的屏，
激
在它的中间装上一个
光
宽度可以调节的狭缝，
束
用平行的单色光照射，
在缝后适当距离处放
一个像屏。
新课内容
一、光的衍射现象
17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/7/262021/7/262021/7/262021/7/26
鲁科版高中物理选修(3-4)第2节《光的衍射》ppt课件
2
k 1,2,...
（10-13）
单缝衍射的光强分布曲线如图10-11所示。曲线上的极大值 对应着式（10-13）的明条纹的位置，而光强的极小值则对应着 式（10-13）的暗条纹的位置。
+ 对一定波长的光，如果已知单缝的宽度，并能测定第k级
暗条纹或明条纹相对应的角度，就可以计算出入射光的波 长； + 对一定波长的光，单缝的宽度越小，产生各级明暗条纹所 对应的衍射角越大。因此在距离一定的光屏上，中央亮带 的宽度和各明条纹或暗条纹间的距离也将增大，光的衍射 现象越显著。反之，单缝如果很宽，则衍射现象很难观察 出来，这时即可将光看作是沿直线进行； + 如果单缝的宽度一定，则入射光的波长越短，各级明条纹 所对应的衍射角也越小，入射光的波长越长，各级明条纹 所对应的衍射角也越大。
利用这样的半波带来分析衍射图样的方法叫做半波带法。
上述明暗条纹的形成条件,可用数学式子表示.即当最大光 程差 a sin 适合于下式
2 时,出现暗条纹,式中正负号表示P点在 P 0 的两侧。 a sin 2k
k
k 1,2,...
（10-12）
a sin (2k 1)
光的衍射现象是光的波动性的的又一种表现， 通过对这一现象的研究，可以从另一个侧面认 识光的本质。
1．光的衍射现象
当点（或线）光源发出的光波，通过小圆孔、单狭缝或其它障碍物 而到达屏幕上时，只要这些障碍物足够小时，就可以发现屏上的不到这 些物体清晰的几何投影，而是有光进入阴影区内；影外区域的光强分布 也不再均匀，这种现象叫做光的衍射（diffraction of light）。
例如，一个强的单色点 光源，经过开在薄板中央的 小孔，在适当距离的光屏上 就可以看到如图10-7所示的 衍射图样：在与小孔形状相 同的亮斑的周围，围绕着明 暗相间的同心圆状的环纹， 这些环纹就叫做衍射条纹 （diffraction fringe）。
高中物理选修3-4光的衍射ppt课件
(2)圆孔衍射：中间是大且亮的 圆形亮斑 ，周围分布着明 暗相间的 同心圆环 ，且越靠外，圆形亮条纹的亮度 越弱 ， 宽度 越小 。
(3)泊松亮斑：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。
二、衍射光栅 由许多 等宽 的狭缝 等距离 地排列起来形成的光学元件。 和单缝衍射相比，衍射光栅的衍射条纹的间距 变窄 ，亮度 增加 。分为 透射光栅 和 反射光栅 两类。
答案：D
②衍射条纹特点：衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央 条纹最宽、最亮，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越小，亮度 越低。
(2)光产生明显衍射现象的条件 障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多。
2．三种衍射图样的特点比较 (1)单缝衍射图样 ①中央条纹最亮、越向两边越暗，条纹间距不等。越靠 外，条纹间距越小。 ②缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮纹 的亮度降低。
1．为什么日常生活中很难观察到光的衍射现象？ 提示：由于光波的波长很小，日常生活中的挡光物体尺寸 远大于光的波长，难以满足光发生明显衍射现象的条件，所以 日常生活中很难观察到光的衍射现象。
2．如何理解“光沿直线传播”这一规律？ 提示：光是一种波，衍射是它基本的传播方式，但在一般 情况下，由于障碍物都比较大(相对光的波长来说)，衍射现象 很不明显，故光可近似地看做是沿直线传播。所以，光沿直线 传播只是近似规律。
(3)不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑) ①中央是亮斑。 ②周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。
3．单缝衍射与双缝干涉的比较
4.衍射光栅 (1)衍射光栅的结构：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形 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。
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光的衍射现象
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 ( )
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( )
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1、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.
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。
后人称此亮斑为泊松亮斑。
泊松指望这
一预言能推翻光的波动学说，因此他要求菲涅耳做实验。
菲涅耳接受挑战，他完成了实验，证实了这一亮斑的存在。
4、你能解释光学显微镜的放大率为什么会受到限制吗？
（1）人眼最小分辨距离约为0.2mm
（2）由于人视网膜宽度有限，为增加放大率就应物镜及目镜的孔径。
当孔径小到一定程度可见光将发生衍射，在这种情况下再增大放大率已不能提高清晰度。
所示光学显微镜的放大率受到限制。
只能达到上千倍。
（3）为避免上述现象就必须降低光的波长，人眼就无法识别且有害。
必须进行光电转换。
这就是光电显微镜。
5、你能解释交通灯为什么用红、黄两色作为安全信号吗？
为避免云雾小水滴阻挡光的传播（红光波长长易发生衍射）
例1、有些动物在夜间几乎什么都看不到，而猫头鹰在夜间有很好的视力.，(1)其原因是( )
A.不需要光线，也能看到目标
B.自身眼睛发光，照亮搜索目标
C.可对红外线产生视觉
D.可对紫外线产生视觉。