物理人教版 (2019)第四章 光5 光的衍射教案

这是一份物理人教版 (2019)第四章 光5 光的衍射教案，共8页。教案主要包含了光的衍射，光发生明显衍射的条件，衍射光栅，光的干涉和光的衍射的比较等内容，欢迎下载使用。


课题
光的衍射
单元
4
学科
物理
年级
高二
教材分析
光的衔射现象进一步证明了光具有波动性， 对发展光的波动理论起了重要的作用。
教材讲述光的行射的思路是:首先提出问题， 让学生思考般情况下不容易观察到光的衔射现象的原因;然后再观察衍射实验，说明光的衔射现象及发生行射的条件。由于行射现象产生的物理过程分析起来比较复杂，教材只进行了定性分析。
在分析产生明显衍射现象条件的教学中，教师可以通过复习机械波衍射的知识，使学生认识光发生明显衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长差不多。在这里，教师可以安排一个讨论环节， 先让学生体会“明显”“差不多” 的含义，再指明由于光的波长很短， 要产生明显的行射现象，障碍物或小孔必须很小。
做好此的行射现象实验在本节课的教学中至关重要，它是学生认识光的行射的基础。
教学目标与核心素养
物理观念：知道光的衍射现象和产生明显衍射的条件。
科学探究与思维：了解如何通过实验观察光的衍射现象，并可以区分几种不同的衍射图样。
科学态度与价值观：能解释日常生活中的衍射并初步了解衍射光栅。
重点
知道光的衍射现象和产生明显衍射的条件。
难点
了解如何通过实验观察光的衍射现象，并可以区分几种不同的衍射图样。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如，声音能够绕过障碍物传播。
既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说光沿直线传播”呢?
分组体验手影小游戏。
体会光沿直线传播，思考为什么光不会衍射。
从小游戏入手，提高课堂参与度，激发学生思考问题，引入新课。
讲授新课
问题：什么是波的衍射现象？
产生明显衍射现象的条件是：
障碍物或缝、孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多
一、光的衍射
取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，在缝后适当距离处放一个像屏，用平行的单色光照射。
调节狭缝的宽窄，如果能在光屏上观察到比狭缝的宽度宽得多的亮区，就证明了光的衍射现象存在。
1.单缝衍射
单缝衍射图样的光强分布
白光单缝衍射条纹：
中间是白色的条纹，两边是减弱很快的彩色条纹。
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
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，波长越长的中央亮纹越宽，条纹间隔越大．
单色光的衍射图样:
①中间亮纹最宽最亮。
②两边是对称的明暗相间条纹。
③亮条纹强度和宽度向两边逐渐减小。
2.圆孔衍射
光通过圆孔(小到一定程度)在屏上会出现：中间较亮，周围明暗相间的圆环，且亮度小。这些圆环达到的范围远远超过根据光的直线传播所应照明的面积。
3.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．
二、光发生明显衍射的条件
思考：类比波发生明显衍射的条件，思考光发生明显衍射的条件。
在障碍物的尺寸比光的波长小或跟光的波长相差不多的时候出现明显的衍射现象。
课堂练习1、(多选)抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则下列描述正确的是( )
A．这是利用光的干涉现象
B．这是利用光的衍射现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了
解析：上述现象符合光的衍射产生的条件，故B正确；由衍射产生的条件可知：丝越细衍射现象越明显，故D也正确。
答案：BD
三、衍射光栅
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握此制成的。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。在一块很平的玻璃上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(图4.5-5)。 如果在高反射率的金属上刻痕，就可以做成反射光栅。
四、光的干涉和光的衍射的比较
相同点：干涉、衍射都有明暗相间的条纹，条纹都是光波叠加是加强或者削弱的结果。干涉、衍射都是波特有的现象，表明光是一种波。
课堂练习2、一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹。现将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到( )
A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些
B．与原来不相同的明暗相间的条纹，而中央明条纹变宽些
C．只有一条与缝宽对应的明条纹
D．无条纹，只存在一片红光
解析：衍射图样和干涉图样的异同点：中央都出现明条纹，但衍射图样的中央明条纹较宽，两侧都出现明暗相间的条纹；干涉图样为等间隔的明暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间隔的明暗相间的条纹且亮度迅速减弱。所以本题正确选项为B。
答案：B
回顾波的衍射现象和发生明显衍射的条件。
观察光的衍射现象。
通过观察不同颜色光的衍射现象，总结光的衍射图样的特点。
思考光波发生明显衍射的条件。
完成课堂练习。
了解科技前沿。
对比光的干涉和衍射现象的区别和共同点。
完成课堂练习。
回顾旧知识，引导学生类比波的衍射来学习光的衍射。
让学生观察现象，加强对光的衍射现象的感性认识。
引导学生观察现象，总结规律。
类比机械波的明显衍射条件，总结光发生明显衍射的条件，学会类比的学习方法。
让学生了解我国科学技术的发展，提高学生的民族自豪感和爱国情怀。
拓展提高
1、(多选)对于光的衍射现象的定性分析，下列说法正确的是( )
A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比甚至比波长还要小的时候，才能产生明显的衍射现象
B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果
C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论
D．光的衍射现象说明了光具有波动性
解析：光的衍射现象说明了光具有波动性，而小孔成像说明了光沿直线传播，要出现小孔成像，孔不能太小，光的直线传播规律只是近似的(只有在光的波长比障碍物小的情况下，光才可以看成是沿直线传播的)，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，它们是在不同条件下出现的两种现象，故选项C错误。选项A、B、D正确。
答案：ABD
2、如图所示的4幅明暗相间的条纹，分别是红光经过间距不同的双缝及宽度不同的单缝所形成的。则在下面的四幅图中(甲、乙、丙、丁)依次对应的是( )
A．双缝宽间距，双缝窄间距，宽单缝，窄单缝
B．双缝窄间距，双缝宽间距，窄单缝，宽单缝
C．宽单缝，窄单缝，双缝宽间距，双缝窄间距
D．窄单缝，宽单缝，双缝窄间距，双缝宽间距
解析：双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故甲、乙两个是双缝干涉图样，根据双缝干涉条纹间距Δx＝eq \f(L,d)λ可知双缝间距越窄，Δx越大，故甲是双缝宽间距，乙是双缝窄间距；单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而单缝越窄，中央亮条纹越宽，故丙是宽单缝，丁是窄单缝；故选A。
答案：A
3、如图中单色光照射的不是一个狭缝，并且观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样(黑线为暗纹)，那么障碍物是( )
A．很小的不透明的圆板
B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C．很大的不透明圆板
D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
分析：没有分清圆板衍射和圆孔衍射的图样的差别，而错选A。要注意很小的不透明的圆板产生的图样中心也是亮点，但其周围有一个大的阴影区，在影区的边沿有明暗相间的圆环，它与圆孔衍射的图样是不同的。
答案：D
完成拓展提高练习题。
通过完成练习题，巩固基础知识。
课堂小结
一、衍射现象
1、单缝衍射
2、小孔衍射
3、泊松亮斑
二、产生明显衍射的条件
三、衍射光栅
总结本节课所学知识。
帮助学生梳理基础知识，形成知识框架。
板书