《波的衍射和干涉》教学设计5篇

《波的衍射和干涉》教学设计5篇

教学设计，包括教材简析和学生分析、教学目的、重难点、教学准备、教学过程及练习设计等。以下是WTT整理的《波的衍射和干涉》教学设计，供您阅读,参考。希望对您有所帮助!

《波的衍射和干涉》教学设计1 一、预习目标

通过预习并且联系生活中的一些实例，达到简单的了解一下波的叠加和干涉，达到感性认识的地步。

二、预习内容

1.在介质中常常有几列波同时传播，例如把两块石子在不同的地方投入池塘的水里，就有两列波在水面上传播.两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，都能改变原来的运动状态呢?

2.预习完毕后，用自己的语言描述一下波的叠加这现象。

3.什么叫做波的干涉，两列波发生干涉的条是什么啊?

4.用自己的话说一说波的叠加和波的干涉的关系。

三、提出疑惑

同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中疑惑点疑惑内容

课内探究学案

一、学习目标

(1).知道波的叠加原理. (2).知道什么是波的干涉现象和干涉图样.

(3).知道干涉现象也是波特有的现象.

二、学习过程

1、波的叠加

【演示】在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，就分别有两个凸起状态1和2在绳上相向传播.(参见课本图10-28)我们可以看到，两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响. 仔细观察两列相遇的水波，也可以看到两列水波相遇后，彼此穿过，仍然保持各自的运动状态继续传播，就像没有跟另一列水波相遇一样.

(1).位移特点

当两个波源产生的两列波在同一介质中传播时，介质中的每个质点都要同时参与两个分运动，在任一时刻，第一列波使某个质点a振动所产生的位移是x1，第二列波同时使质点a振动所产生的位移是x2，则质点a的位移就是这两列波分别产生的位移的矢量和.

如果位移x1，x2的方向相同，则质点a的振动位移的大小为X=

方向与。

如图10-18所示.如果位移x1，x2方向相反，则质点a的振动位移的大小为X=

;方向。

(2).波的独立性特点

n列波在同一介质中传播，在介质中某一点(或某一区域)相遇时，每一列波都能够

;好像没有遇到另一列波一样，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，每个质点仍然是在各自的平衡位置附近做简谐振动.质点振动的位移。

( 3).叠加原理

两列相同的波相遇时，在它们重叠的区域里

2、波的干涉

【演示】把两根金属丝固定在同一个振动片上，当振动片振动时，两根金属丝周期性地触动水面，形成两个波源.这两个波源的振动频率和振动步调相同，它们发出的波是频率相同的波.现象：

解释：由实验分析可知，波干涉有如下特点：

3.波的干涉特点.

振幅最小振幅

位移

4.产生干涉的条

任何情况下两列波相遇都会产生干涉现象，而要产生稳定的干涉图样则需要一定的条，其条是：

不仅水波、声波，一切波都可发生干涉现象.

5.波的干涉与衍射一样，也是波特有的现象.

6.当堂检测

(1)插在水中的细棒对水波的传播没有影响，这是波的(衍射)现象;在墙外听到墙内人讲话，这是波的(衍射)现象;一个人在两个由同一声源带动的扬声器之间走动时，听到的声音时强时弱，这是波的(干涉)现象.

(2)以下关于波的衍射的说法，正确的是：(c)A.波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象

B.当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显

C.当孔的大小比波长小时，衍射现象很明显

D.只有当障碍物的尺寸与波长差不多时，才会发生明显的衍射现象

(3)当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇.下列说法正确的是：(ABD)A.质点P的振动始终是加强的

B.质点P的振幅

C.质点P的位移始终

D.质点P的位移有时为零

(4)在水平方向上有两个振动情况完全相同的振源S1、S2，S1、S2相距7m，振动所形成的波的波长为1m，则S1、S2的连线上有几个振动加强的点?(c)A.只有中点

B.6个点

C.13个点

D.无数个点

(5)两列波在某区域相遇，下列说法正确的是：(AB)A.两波相遇时能保持各自状态互不干扰

B.两波相遇时引起质点的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和

C.任何两列波叠加后都能使某些区域振动始终加强，某些区域振动始终减弱，得到稳定的干涉图样

D.频率相同的两列波相干涉时，加强区域和减弱区域交替变换.

(6)两个频率、振幅相同的波在介质中传播发生干涉得到稳定的干涉图样，则下列叙述正确的是：(B)A.振动加强的点的位移总是处于值

B.振动加强的点的位移可能为零

C.振动减弱的点再经过T/2振动变为加强

D.振动减弱的点的位移总是零

《波的衍射和干涉》教学设计2

高二物理教案：波的干涉和衍射

第三节波的干涉和衍射

三维教学目标

1、知识与技能

(1)知道波的叠加原理，知道什么是波的干涉条、干涉现象和干涉图样;

(1)知道什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条;

(2)知道干涉现象、波的衍射现象都是波所特有的现象。

2、过程与方法：

3、情感、态度与价值观：

教学重点：波的叠加原理、波的干涉条、干涉现象和干涉图样、波发生明显衍射现象的条。

教学难点：波的干涉图样

教学方法：实验演示

教学教具：长绳、发波水槽(电动双振子)、音叉

(一)引入新课大家都熟悉“闻其声不见其人”的物理现象，

这是什么原因呢?通过这节课的学习，我们就会知道，原来波遇到

狭缝、小孔或较小的障碍物时会产生一种特有得现象，这就是波

的衍射。

(二)进行新课

波在向前传播遇到障碍物时，会发生波线弯曲，偏离原来的

直线方向而绕到障碍物的背后继续转播，这种现象就叫做波的衍射。

1.波的衍射

(1)波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波

的衍射。

哪些现象是波的衍射现象?(在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石头、芦苇的细小的障碍物，会绕过它们继续传播。)实验：下面我们用水波槽和小挡板来做，请大家认真观察。

现象：水波绕过小挡板继续传播。将小挡板换成长挡板，

重新做实验：

现象：水波不能绕到长挡板的背后传播。这个现象说明发生衍生的条与障碍物的大小有关。

(2)衍射现象的条

演示：在水波槽里放两快小挡板，当中留一狭缝，观察波源发出的水波通过窄缝后怎样传播。

第

一、保持水波的波长不变，该变窄缝的宽度(由窄到宽)，观察波的传播情况有什么变化。观察到的现象：在窄缝的宽度跟波长相差不多的情况下，发生明显的衍射现象。水波绕到挡板后面继续传播。(参见课本图10-26甲)在窄缝的宽度比波长大得多的情况下，波在挡板后面的传播就如同光线沿直线传播一样，在挡板后面留下了“阴影区”。(参见课本图10-26乙)第二、保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长(由小到大)，将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。可以看到：在窄缝不变的情况下，波长越长，衍射现象越明显。

将课本图10-27中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上，它们是做衍射实验时拍下的照片。甲中波长是窄缝宽度的3/10，乙中波长是窄缝宽度的5/10，丙中波长是窄缝宽度的7/10。

通过对比可以看出：窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象。

窄缝宽度比波长大得多时，衍射现象越不明显。窄缝宽度与波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象。

结论：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。一切波都能发生衍射，衍射是波的特有现象。

2、波的叠加

我们有这样的生活经验：将两块石子投到水面上的两个不同地方，会激起两列圆形水波。它们相遇时会互相穿过，各自保持圆形波继续前进，与一列水波单独传播时的情形完全一样，这两列水波互不干扰。

3、波的干涉

一般地说，振动频率、振动方向都不相同的几列波在介质中叠加时，情形是很复杂的。我们只讨论一种最简单的但却是最重要的情形，就是两个振动方向、振动频率都相同的波源所发出的波的叠加。

演示：在发波水槽实验装置中，振动着的金属薄片AB，使两个小球S1、S2同步地上下振动，由于小球S1、S2与槽中的水面

保持接触，构成两个波源，水面就产生两列振动方向相同、频率也相同的波，这样的两列波相遇时产生的现象如课本图10-29所示。为什么会产生这种现象呢?我们可以用波的叠加原理来解释。

课本图10-30所示的是产生上述现象的示意图。S1和S2表示两列波的波源，它们所产生的波分别用两组同心圆表示，实线圆弧表示波峰中央，虚线圆弧表示波谷中央。

某一时刻，如果介质中某点正处在这两列波的波峰中央相遇处[课本图10-30所示中的a点]，则该点(a点)的位移是正向值，等于两列波的振幅之和。经过半个周期，两列波各前进了半个波长的距离，a点就处在这两列波的波谷中央相遇处，该点(a点)的位移就是负向值。再经过半个周期，a点又处在两列波的波峰中央相遇处。这样，a点的振幅就等于两列波的振幅之和，所以a点的振动总是的。这些振动的点都分布在课本图10-30中画出的粗实线上。

某一时刻，介质中另一点如果正处在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇处[课本图10-30中的b点]，该点位移等于两列波的振幅之差。经过半个周期，该点就处在一列波的波谷中央和另一列波的波峰中央相遇处，再经过半个周期，该点又处在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇处。这样，该点振动的振幅就等于两列波的振幅之差，所以该点的振动总是最弱的。如果两列波的振幅相等，这一点的振幅就等于零。这就是为什么在某些区域水面呈现平静的原因。这些振动最弱的点都分布

在课本图10-30中画出的粗虚线上。可以看出，振动的区域和振动最弱的区域是相互间隔开的。

频率相同的波，叠加时形成某些区域的振动始终加强，另一些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔，这种现象叫做波的干涉(inerference)。形成的图样叫做干涉图样。

只有两个频率相同、振动方向相同的波源发出的波，叠加时才会获得稳定的干涉图样，这样的波源叫做相干波源，它们发出的波叫做相干波。不仅水波，一切波都能发生干涉，干涉现象是一切波都具有的重要特征之一。

演示：敲击音叉使其发声，然后转动音叉，就可以听到声音忽强忽弱。这就是声波的干涉现象。

(1)做波的干涉：频率相同的波，叠加时形成某些区域的振动始终加强，另一些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔，这种现象叫做波的干涉。形成的图样叫做干涉图样。

(2)特点：干涉现象是一切波都具有的现象。

(3)产生条：两列波的频率必须相同。

《波的衍射和干涉》教学设计3

(-)引入新课

通过机械波的干涉和衍射现象产生的条和现象引入光的干涉和衍射

(二)教学过程(需要重点强调的主要知识点)

1、实现新旧知识迁移是掌握双缝干涉的关键

干涉和衍射是波的特有现象，确定某种物理过程是不是波动，就看它有没有干涉现象和衍射现象产生，只有观察到光的干涉现象和衍射现象，才能确认光具有波动性在学习双缝干涉前，应回顾下列有关机械波的知识： A、两列波彼此相遇后，仍像相遇以前一样，各自保持原有的波形，继续向前传播;

B、在两列波重叠的区域里，任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移矢量和;

C、频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉;

D、要得到稳定的干涉图样，两个波源必须是相干波源

2、掌握了上述波的共同性后，再分析光的特殊性.

由于物质发光的特殊性，任何两个独立的光源发出的光相叠加均不能产生干涉现象怎样才能得到相干光源呢?双缝干涉就是成功的一例.在双缝干涉实验中，光从单缝射到双缝上，形成了两个振动情况总是相同的相干光源，它们在光屏上叠加就出现干涉图样. 上述思维过程，不仅能顺利地掌握双缝干涉，同时为研究薄膜干涉打好了基础

(1)双缝干涉

两个独立的光源发出的光不是相干光，双缝干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光，在光屏上相通形成稳定的干涉条纹.

在双缝干涉实验中，光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时，该点出现亮条纹;光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时，该点出现暗条纹.

A、对干涉图样的研究可知：相邻两条明条纹(暗条纹)中心距离

与屏到双缝的距离L成正比;与双缝间距离d成反比;与照射光的波长成正比. B、在实验装置不变的情况下化、d不变)，由于红光的波长大于紫光的波长，所以红光产生的干涉条纹间距较大，紫光产生的干涉条纹间距较小;初步了解通过双缝干涉测波长的原理.

C、用白光进行干涉实验，各种单色光在光屏中央均为明纹，中央亮纹是各色光复合而成，所以是白色的.各色光由于波长不同，在光屏上产生的其它各级亮纹的位置均不相同，所以其它各级亮纹是彩色的.

(2)薄膜干涉让一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉.

A、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干涉中同一明条纹(暗条纹)应出现在膜的厚度相等

的地方.由于光波波长极短，所以微薄膜干涉时，介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹.

B、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹，阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉.

C、薄膜于涉在技术上可以检查镜面和精密部表面形状;精密光学过镜上的增透膜(当增透膜的厚度是入射光在膜中波长的1/4时，透镜上透光损失的能量最小，增强了透镜的透光能力.)3、光的衍射

光离开直线路径绕到障碍物几何阴影里去的现象叫光的衍射.只有当小孔、单缝或小屏的尺寸小于波长或和波长差不多时，才能观察到明显的衍射现象.

A、白光通过小孔或单缝时，屏上出现的衍射图样中央是白色亮纹，它各级亮纹是彩色的;用单色光进行单缝衍射时，屏上出现明暗相间的衍射条纹.

B、光的衍射现象中出现明暗相间的条纹，实际上是干涉的结果，说明光的干涉和衍射现象有密切关系.

C、干涉和衍射是波的基本特性，光的干涉和衍射现象征明了光是一种波.干涉和衍射现象产生的机理不同，产生的图样也有区别.干涉图样的中央亮纹和其它各级亮纹的宽度基本相等，而衍射图样各级亮纹的宽度各不相同，中央亮纹的宽度差不多是其它各级亮纹宽度的两倍.

D、白光干涉、衍射现象中出现的彩色条纹与白光色散的彩色条纹产生的机理不同，前者由光的叠加产生的

《波的衍射和干涉》教学设计4教学设计示例教学重点：波的叠加及发生波的干涉的条.

教学难点：对稳定的波的干涉图样的理解.

教学方法：实验讨论法

教学仪器：水槽演示仪，长条橡胶管，计算机多媒体

新课引入：

问题1：上节课我们研究了波的衍射现象，什么是波的衍射现象呢?(波绕过障碍物的现象)问题2：发生明显的衍射现象的条是什么?(障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多)这节课我们研究波的干涉现象，如果同时投入两个小石子，形成了两列波，当它们相遇在一起时又会怎样?请学生注意观察演示实验.

一、波的干涉

观察现象：①在水槽演示仪上有两个振源的条下，单独使用其中的一个振源，水波按该振源的振动方式向外传播;再单独使用另一个振源，水波按该振源的振动方式向外传播.

现象结论：每一个波源都按其自己的方式，在介质中产生振动，并能使介质将这种振动向外传播.

②找两个同学拉着一条长绳，让他们同时分别抖动一下绳的端点，则会从两端各产生一个波包向对方传播.当两个波包在中间相遇时，形状发生变化，相遇后又各自传播.(由于这种现象一瞬

间完成，学生看不清楚，教师可用计算机多媒体演示)现象结论：波相遇时，发生叠加.以后仍按原来的方式传播，是独立的.

1.波的叠加：

在前面的现象的观察的基础上，向学生说明什么是波的叠加.

教师板书：两列波相遇时，在波的重叠区域，任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和.

结合图下图解释此结论.

让学生思考和讨论，并在分析的基础上，给出干涉的定义：

(教师板书)频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉，形成的图样叫做波的干涉图样.

请学生反复观察水槽中的水波的干涉，分清哪些区域为振动加强的区域，哪些区域为振动减弱的区域.

最后应帮助学生分析清楚：介质中某点的振动加强，是指这个质点以较大的振幅振动;而某点的振动减弱，是指这个质点以较小的振幅振动，这与只有一个波源的振动在介质中传播时，各质点均按此波源的振动方式振动是不同的.

问题：任何两列波进行叠加都可以产生干涉现象吗?(不可以)为什么?(干涉是一种特殊的叠加.任何两列波都可以进行叠加，但只有两列频率相同)总结：干涉是波特有的现象.

二、应用

请学生思考和讨论在我们生活中是否遇到过波的干涉现象，举例说明：例1、水波的干涉现象.

例2、声波的干涉现象.

三、课堂小结

今天，我们学习了波特有的现象：波的干涉.请同学再表达一下：什么叫波干涉?什么条下可能发生波的干涉? 课后的任务是认真阅读课本.

《波的衍射和干涉》教学设计5

光的衍射--重庆第二外国语学校

刘海军

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、--

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2

mm的缝a和宽度约为0.5

mm的缝b;如图2所示卡片上制作直径约为2

mm的圆孔c和直径约为1 mm的圆孔d;如图3所示卡片上制

作线度都约为1

mm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1 m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?

生答：波要发生明显衍射，必须满足一定的条：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。

师问：怎样才能观察到光的衍射现象呢?

生答：光的波长很短，而可见光的波长实际上只有十分之几微米，一般物体的尺寸都比它大得多，因此，很难看到光的衍射现象。但是若障碍物或缝的尺寸很小，与光波波长差不多时，就应该观察到明显的衍射现象。

3.实验验证

实验一：如图4所示装置，把激光笔发出的激光分别照在单缝b、d上，观察屏上的图样。

现象及分析：当激光照在宽缝a上时，光沿着直线方向通过缝，在屏上产生一条跟缝的宽度相当的亮线;当激光照在窄缝b上时，光通过缝后就明显地偏离了直线传播方向照到了屏上相当宽的地方，并且出现了明暗相间的条纹，如图5所示，这就是光的衍射现象。

实验二：在上述实验中，把挡板换成图2所示卡片，把激光笔发出的激光分别照在圆孔c、d上，观察屏上的图样。

现象和分析：当激光照在直径较大的孔c上时，在屏上得到

一个圆形亮斑，圆的大小跟按光沿直线传播规律作图得到的一

样。当激光照在直径较小的孔d上时，屏上得到一些明暗相间的

圆环，这些圆环达到的范围远远超过了光沿直线传播所对应照明

的区域，如图6所示。

小结：上述两个实验说明：当缝或孔较大(比光波波长大得多)时，衍射现象不明显(肉眼很难直接观察到);当缝或孔很小(与光

波波长接近或比光波波长更小)时，衍射现象十分明显。

4.知识延伸

师问：同学们，试比较上面单缝衍射和圆孔衍射图样，有那

些相同点，又有哪些不同点?

生答：相同点都是明暗相间的条纹。不同点是圆孔衍射条

纹为圆环形状，而单缝衍射条纹是直线形状。

师问：通过比较，说明衍射图样的形状与什么有关?

生答：衍射图样的形状与障碍物的形状有关。

师问：如果用其他形状的孔，发生衍射时得到的衍射图样又

怎样呢?

实验：在图4所示装置中，把挡板换成如图3所示卡片，依

次演示激光通过正三角形孔e、正方形孔f、正多边形孔g发生的衍射现象，其衍射图样分别为如图7、8、9所示。

师问：通过比较、分析衍射图样与障碍物的形状，这些实验进一步说明了衍射图样与光通过的小孔的形状有关的结论，得出这一结论有什么作用呢?

学生讨论。

师问：能不能通过衍射图样，反过来推知小孔形状(或障碍物的结构)呢?

生答：由实验可知，衍射图样和孔的形状是一一对应的，因此，由衍射图样可以推知小孔的形状。

5.实际应用

师介绍：在现代应用光学分析技术中，科学家根据衍射图样与障碍物的结构间一一对应的关系，利用x射线穿过晶体后发生晶格衍射时，不同的晶体产生不同的衍射图样，仔细分析得到的衍射图样，从而推理得出组成晶体的原子是排列的。

师问：同学们想一想，为什么要利用x射线呢?

生答：一方面x射线穿透能力强，另一方面其波长与晶体分子大小差不多，因此，x射线通过晶体时能够发生明显的衍射现象，从而得到清晰的衍射图样。

师介绍dna的双螺旋结构的发现过程：弗兰克林这位具有非凡才能的物理化学家，成功地拍摄了不同温度下dna晶体的x射线衍射照片，如图10所示，把这些各种局部的结构形状汇总。

dna的衍射图片越来越清晰，越来越全面。此时，沃森和克里克也在剑桥大学进行dna结构的形究，他们看了那张照片后，很