高二物理光的衍射教案

时间：2021-09-09 10:40:05 物理教案我要投稿

高二物理光的衍射教案

　　一、教材分析

高二物理光的衍射教案

　　《光的颜色色散》是人教版高中物理选修3-4第13章第五节的教学内容，主要认识光的衍射以及衍射光栅的原理。

　　二、教学目标

　　1、知识目标

　　(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.

　　2、能力目标

　　(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.

　　3、情感、态度和价值观目标：

　　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.

　　三、教学重点难点

　　1、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.

　　2、教学难点

　　衍射条纹成因的初步说明.

　　四、学情分析(根据个人情况写)

　　五、教学方法

　　1.通过机械波衍射现象类比推理，提出光的衍射实验观察设想.

　　2.通过观察分析实验，归纳出产生明显衍射现象的条件以及衍射是光的波动性的表现.

　　3.通过对比认识衍射条纹的特点及变化，加深对衍射图象的了解.

　　六、教学用具

　　JGQ型氦氖激光器25台，衍射单缝(可调缝宽度)，光屏、光栅衍射小圆孔板，两支铅笔(学生自备)，日光灯(教室内一般都有)，直径5 mm的自行车轴承用小钢珠，被磁化的钢针(吸小钢珠用)，投影仪(本节课在光学实验室进行).

　　七、课时安排：1课时

　　八、教学过程

　　(一)预习检查、总结疑惑

　　复习水波的衍射

　　[投影水波衍射图片(试验修订本第二册P14图1026，1027)]

　　[师]请大家看这几幅图片，回忆一下相关内容，回答下面两个问题：

　　1.什么是波的衍射?

　　2.图1027中哪一幅衍射现象最明显?说明原因.

　　[生1](议论后，一人发言)波能绕过障碍物的现象叫波的衍射.图1027中丙图衍射最明显，因为这里的孔宽度最小.

　　[师]前一个问题回答得很好，后一个问题有没有同学还有其他看法?

　　[生2]我认为丙图中孔的尺寸虽然是最小，但不一定就是发生明显衍射现象的原因，我们应该用它跟波长比.

　　[师]很好，大家一起来说说发生明显衍射现象的条件是什么?

　　[生总结]障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多.

　　(二)情景导入、展示目标

　　光的衍射实验

　　[师]通过上一节课光的干涉的学习，我们知道光是具有波动性的，光既然是一种波，那么在传播过程中也应该具有衍射的现象，大家有没有见过光的衍射现象呢?能举出例子吗?

　　(学生讨论后，一致认为，光波也应有衍射本领，但无法举出例子)

　　[师]根据我们刚才复习的明显衍射现象的条件，大家说说看，为什么平时我们不易观察到光的衍射?

　　[生]可能是因为光波波长很短，而平常我们遇到的障碍物或孔的尺寸比较大，所以不易观察到光的衍射现象.

　　[师]很有道理，大家来想想办法解决这一问题.

　　(三)合作探究、精讲点拨

　　(学生讨论，设计出多种实验观察方案，绝大部分着眼于发生明显衍射现象的条件，教师加以肯定鼓励)

　　[实验观察]

　　安排学生根据上面的设想，自制单缝和小孔.

　　1.用单缝观察日光灯光源.

　　2.用小孔观察单色点光源.

　　[师]请大家认真观察，然后告诉我你看到的现象.

　　(学生回答基本上有两类现象，一是观察到了单一的一条亮线或一个圆形亮点，二是观察到比较模糊的明暗相间的线状或环状条纹)

　　[师]大家做得很认真，有几位同学已成功地观察到了光的衍射现象，现在我们再用更好的装置来一起观察一下光的衍射现象.

　　[教师演示]

　　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2019所示.

　　调节单缝宽度演示，得出下列结果.

　　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

　　[师]请大家将我们的实验结果与课本图208的几幅照片比较，总结一下光要发生明显的衍射应满足什么条件.

　　[生]当狭缝的宽度比波长小或跟波长差不多时，光偏离了直线传播方向，发生了明显的衍射.

　　光的衍射现象

　　[师]大家通过实验观察看到，光在传播过程中能离开直线绕过障碍物到达阴影里去，这一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.其实，不仅单缝，还有圆孔，多条平行狭缝以及各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射.同机械波的衍射一样，光发生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小.

　　[师]下面我们再来观察一下圆孔和光栅的衍射现象.

　　(教师演示，将单缝分别换成圆孔和光栅，可以在屏上观察到清楚的明暗相间的圆环和清晰的明暗相间的条纹.)

　　[师]同学们已经注意到，在衍射现象中，常有一些亮线和暗线，据此大家来猜猜原因.

　　[生]在干涉现象中我们也观察到明暗相间的条纹，我想这里的道理应该跟在干涉现象中差不多.

　　[师]猜想有道理.其实在光的衍射现象中，来自单缝或圆孔上不同位置的光，到光屏处的路程差满足一定的.特点，叠加时加强或减弱，形成明暗相间的条纹，这确实跟光的干涉原理是相似的，大家再考虑一下，如果用白光做衍射实验，条纹会怎样呢?

　　[生]条纹应该是彩色的，因为不同色光波长不同，在叠加时形成条纹位置也不一样，叠合时形成彩色.

　　[师]回答得非常好，大家明白了吗?

　　[生]明白.(教师指导学生用两支铅笔并拢观察日光灯衍射条纹)

　　光的衍射现象证明光具有波动性

　　[师]在光的本性认识的历史上有过一个泊松亮斑的故事，请大家来读一读.(学生阅读课文后的阅读材料)

　　[师]大家想不想看看这个亮斑?

　　[生]想.