2019-2020年高中物理 《光學(xué)光的衍射》教案 滬科版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 光學(xué)光的衍射教案 滬科版選修3-4一、教學(xué)目標(biāo)1認(rèn)識光的衍射現(xiàn)象，使學(xué)生對光的波動性有進(jìn)一步的了解2了解光產(chǎn)生明顯衍射的條件，及衍射圖樣與波長、縫寬的定性關(guān)系3通過觀察實(shí)驗培養(yǎng)學(xué)生觀察、表述物理現(xiàn)象，概括其規(guī)律特征的能力，學(xué)生親自做實(shí)驗培養(yǎng)學(xué)生動手的實(shí)踐能力4通過對“泊松亮斑”的講述，使學(xué)生認(rèn)識到任何理論都必須通過實(shí)踐檢驗，實(shí)驗是檢驗理論是否正確的標(biāo)準(zhǔn)二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1通過眾多的光的衍射實(shí)驗事實(shí)和衍射圖片來認(rèn)識光的波動性2光的衍射現(xiàn)象與干涉現(xiàn)象根本上講都是光波的相干疊加3正確認(rèn)識光發(fā)生明顯衍射的條件4培養(yǎng)學(xué)生動手實(shí)驗?zāi)芰Γ逃龑W(xué)生重視實(shí)驗，重視實(shí)踐三、教具1演示水波衍射現(xiàn)象頻率可調(diào)的振源，發(fā)波水槽及相應(yīng)配件，水波衍射圖樣示意掛圖2演示光的單縫、圓孔衍射現(xiàn)象光的干涉、衍射演示儀，激光干涉、衍射演示儀(及相關(guān)的配件)，單絲白熾燈、紅燈、藍(lán)色燈，自制的單縫衍射片，光波圓孔衍射管，游標(biāo)卡尺四、主要教學(xué)過程 (一)引入光的干涉現(xiàn)象反映了光的波動性，而波動性的另一特征是波的衍射現(xiàn)象，光是否具有衍射現(xiàn)象呢？提出問題：什么是波的衍射現(xiàn)象？演示水波的衍射現(xiàn)象，讓學(xué)生回答并描述衍射現(xiàn)象的特征，喚起學(xué)生對機(jī)械波衍射的回憶，然后再舉聲波的衍射例子指出一切波都能發(fā)生衍射，通過衍射把能量傳到陰影區(qū)域，能夠發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸跟波長差不多水波、聲波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象，那么光是否也會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象？衍射圖樣可能是什么樣呢？(二)光的單縫衍射(1)單縫衍射實(shí)驗教師用光的干涉、衍射儀做單色光的單縫衍射，或用激光源來做單縫衍射實(shí)驗實(shí)驗過程中展示縫較寬時：光沿著直線傳播，陰影區(qū)和亮區(qū)邊界清晰；減小縫寬，在縫較狹時：陰影區(qū)和亮區(qū)的邊界變得模糊；繼續(xù)減小縫寬光明顯地偏離直線傳播進(jìn)入幾何陰影區(qū)，屏幕上出現(xiàn)明暗相間的衍射條紋(2)簡單分析衍射的形成展示衍射現(xiàn)象實(shí)驗示意圖，當(dāng)光傳播到狹縫時，可把狹縫S看成許許多多個點(diǎn)光源，這些點(diǎn)光源發(fā)出的光在空間傳播相遇疊加決定了屏幕上各點(diǎn)位置的明暗情況(3)單縫衍射條紋的特征(單色光的衍射圖樣)中央亮紋寬而亮兩側(cè)條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗(4)學(xué)生動手觀察單縫衍射教師分發(fā)單縫衍射觀察片，每片觀察片刻有二條寬度不同的單縫讓學(xué)生通過單縫分別觀察設(shè)在教室前、后的紅色燈、藍(lán)色燈的衍射現(xiàn)象；讓學(xué)生仔細(xì)觀察：同一縫紅色衍射條紋與藍(lán)色衍射條紋是否有區(qū)別？同一種色光，單縫寬度不同衍射條紋是否有區(qū)別？然后讓學(xué)生通過單縫觀察白熾燈的衍射圖樣引導(dǎo)學(xué)生分析歸納最后總結(jié)規(guī)律：波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大單縫不變時，光波波長的(紅光)中央亮紋越寬，條紋間隔越大白熾燈的單縫衍射條紋為中央亮兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，靠近光源的內(nèi)側(cè)為紫色(三)光的圓孔衍射(1)圓孔衍射實(shí)驗教師用激光干涉衍射儀做圓孔衍射實(shí)驗，實(shí)驗過程中展示孔較大時，光沿直線傳播，陰影區(qū)和亮區(qū)邊界清晰，逐漸減小圓孔大小，當(dāng)圓孔減小到一定程度時出現(xiàn)環(huán)狀明暗相間同心圓的衍射圖樣(2)教師分發(fā)給學(xué)生手持“光波衍射”管，讓學(xué)生將小孔對準(zhǔn)教室前、后的紅色燈光源、藍(lán)色燈光源，觀察圓孔衍射圖樣(3)教師用激光干涉衍射儀裝上儀器配備的不同形狀小孔，演示光的衍射現(xiàn)象；讓學(xué)生觀察、記錄、描繪各式的衍射圖樣，讓學(xué)生認(rèn)識到光的衍射是一個極普遍的物理現(xiàn)象(四)演示：“泊松亮斑”教師向?qū)W生指出：不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發(fā)生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過物體的邊緣而發(fā)生衍射的結(jié)果歷史上曾有一個著名的衍射圖樣泊松亮斑(1)然后教師介紹這個一波三折的歷史故事繼而教師用激光干涉衍射儀中相應(yīng)的配件演示“泊松亮斑”實(shí)驗，讓學(xué)生腦海中對“泊松亮斑”圖樣有深刻印象指出任何物理理論的正確與否都必須經(jīng)過實(shí)驗的檢驗，實(shí)驗是檢驗理論的標(biāo)準(zhǔn)(2)讓學(xué)生用自制的光波衍射管前端換上小圓屏并對準(zhǔn)光源觀察，在管內(nèi)除看到光環(huán)外還可看到在不透明小圓屏背后陰影中心有一亮斑泊松亮斑(五)課堂小結(jié)1光的衍射現(xiàn)象進(jìn)一步證明了光具有波動性2光的衍射現(xiàn)象是光偏離了直線傳播方向繞到障礙物陰影區(qū)的現(xiàn)象，衍射光強(qiáng)按一定的規(guī)律分布，形成明暗相間的條紋，它的規(guī)律與縫寬、孔的大小及光的波長有關(guān)3對于光產(chǎn)生明顯衍射的條件的認(rèn)識，從上述的一系列衍射實(shí)驗雖然單縫、小孔和小圓屏的尺寸比光波大得多，仍能看到極好的衍射現(xiàn)象，只是縫或孔的尺寸越小，衍射現(xiàn)象越明顯，即障礙物尺寸是波長幾百倍時，對光波來說，仍可認(rèn)為衍射條件中的“差不多”實(shí)驗證明，對波長為的光波來說，障礙物或孔的尺寸的數(shù)量級在103以上時，衍射現(xiàn)象不明顯，可按直線傳播處理；在10210時，衍射現(xiàn)象顯著，出現(xiàn)明暗相間的花樣；在比波長還小時，衍射現(xiàn)象更為明顯4光的衍射現(xiàn)象在日常生活中極普遍，鼓勵學(xué)生用普通的其它材料，例如感應(yīng)圈兩極放電擊穿紙片，薄紗來觀察衍射圖樣，加深對光波動性的認(rèn)識