精選高中物理光的衍射教學方案

精選高中物理光的衍射教學方案

教案能夠展現出教師在備課中的思維過程，並且顯示出教師對課標、教材、學生的理解和把握的水平以及運用有關教育理論和教學原則組織教學活動的能力。接下來是本站小編為大家整理的精選高中物理光的衍射教學方案，希望大家喜歡!

2020高中物理光的衍射教案一

三維目標

(一)知識與技能

1、知道幾何光學中所說的光沿直線傳播是一種近似.?

2、知道光通過狹縫和圓孔的衍射現象.?

3、知道觀察到明顯衍射的條件

(二)過程與方法

瞭解單縫衍射、小孔衍射，並能用相關知識對生活中的有關現象進行解釋和分析.

(三)情感態度價值觀

1、讓學生知道科學研究必須重視理論的指導和實踐的勤奮作用;

2、必須有自信心和踏實勤奮的態度;

3、在學習中也要有好品質、好作風.

?教學重點、難點

通過眾多的光的衍射實驗事實和衍射圖片來認識光的波動性.?

2.光的衍射現象與干涉現象根本上講都是光波的相干疊加.?

3.正確認識光發生明顯衍射的條件.?

4.培養學生動手實驗能力，教育學生重視實驗，重視實踐.?

教具?

?1.演示水波衍射現象.?

頻率可調的振源，發波水槽及相應配件，水波衍射圖樣示意掛圖.?

2.演示光的單縫、圓孔衍射現象.?

光的干涉、衍射演示儀，鐳射干涉、衍射演示儀(及相關的配件)，單絲白熾燈、紅燈、藍色燈，自制的單縫衍射片，光波圓孔衍射管，遊標卡尺.?

3.演示泊松亮斑，鐳射發生器，小圓屏.

教學方法：探究法?

?教學設計示例

(-)引入新課

提出問題：什麼是波的衍射現象

演示水波的衍射現象，讓學生回答並描述衍射現象的特徵，喚起學生對機械波衍射的回憶，然後再舉聲波的衍射例子.指出一切波都能發生衍射，通過衍射把能量傳到陰影區域，能夠發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、聲波都會發生衍射現象，那麼光是否也會產生衍射現象?若會產生，那麼衍射圖樣可能是什麼樣呢

(二)教學過程

(一)、　所謂光的衍射現象，是當光在它傳播的方向上遇到障礙物或孔(其大小可以與光的波長相比或比光的波長小)時，光繞到障礙物陰影裡去的現象.

演示：

下面我們用實驗進行觀察.

取一個不透光的屏，在它的中間裝上一個寬度可以調節的狹縫，用平行的單色光照射，在縫後適當距離處放一個像屏(如圖).

我們看到，當縫比較寬時，在像屏上是一條几乎與縫一樣寬的亮線，除了這一條光線外，像屏上出現了陰影.這時光可視為是沿直線傳播的.接著逐漸縮小縫的寬度，當縫調到很窄(縫寬與光波的波長相當時)在像屏的原陰影區內觀察到了明暗相間的條紋.

這實驗表明光在其前進的途中遇上大小相當於光的波長的障礙物或孔時，偏離了直線傳播方向，即光產生了衍射現象.上述衍射現象是通過單縫形成的，我們稱之為光的單縫衍射.

單色光的干涉與衍射都出現明暗相間的條紋，但圖案不同.干涉條紋是等間隔的，衍射條紋間隔不等.白光照射單縫時，可以在像屏上得到彩色條紋，它與雙縫干涉的彩色條紋也不同，中央一級是又亮又寬的白色條紋，兩邊是較窄較暗的彩色條紋.

用點光源來照射有較大圓孔AB的屏，在像屏 MN上出現一個光亮的圓，

這說明光是沿直線傳播的.逐漸縮小孔的直徑，可以看到屏上的亮圓也逐漸減小.但是，圓孔縮到很小時，在像屏MN上原陰影區就形成一些明暗相間的圓環，這些圓環達到的範圍遠遠超過了光按直線傳播所能照到的範圍，這就是光通過小孔產生的衍射現象.

光的衍射現象進一步證明了光具有波動性，對確定光的波動說的正確性起了重要作用.

關於這個問題，歷史上曾有過一段趣事.1818年，當法國物理學家菲漢耳提出光的波動理論時，著名數學家泊松根據菲涅耳的理論推算出：把一個不透光的小的圓盤狀物放在光束中，在距這個圓盤一定距離的像屏上，圓盤的陰影中心應當出現一個亮斑.人們從未看過和聽說過這種現象，因而認為這是荒謬的，所以泊松興高采烈地宣稱他駁倒了菲涅耳的波動理論，菲涅耳接受了這一挑戰，精心研究，“奇蹟”終於出現了，實驗證明圓盤陰影中心確實有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑.

光沿直線傳播只是一個近似的規律：當光的波長比障礙物或孔的尺寸小得多時，可認為光是沿直線傳播的，當光的波長與障礙物或孔的尺寸可以相比擬時將產生明顯的衍射現象

提問：當光通過小孔或者狹縫時，在後面的光屏上會得到什麼樣的圖案?

學生回答的基礎上老師總結.

當縫很大時——直線傳播(得到影)

當縫減小時——逐漸會出現小孔成像的現象

繼續減小縫的大小——會出現光的衍射現象.

?(二)光的單縫衍射?

(1)單縫衍射實驗.?

教師用光的干涉、衍射儀做單色光的單縫衍射，或用鐳射源來做單縫衍射實驗.實驗過程中展示縫較寬時：光沿著直線傳播，陰影區和亮區邊界清晰;減小縫寬，在縫較狹時：陰影區和亮區的邊界變得模糊;繼續減小縫寬光明顯地偏離直線傳播進入幾何陰影區，螢幕上出現明暗相間的衍射條紋.?

(2)簡單分析衍射的形成.?

展示衍射現象實驗示意圖，當光傳播到狹縫時，可把狹縫S看成許許多多個點光源，這些點光源發出的光在空間傳播相遇疊加決定了螢幕上各點位置的明暗情況.?

(3)單縫衍射條紋的特徵.(單色光的衍射圖樣)?

①中央亮紋寬而亮.?

②兩側條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗.?

(4)學生動手觀察單縫衍射.?

教師分發單縫衍射觀察片，每片觀察片刻有二條寬度不同的單縫.讓學生通過單縫分別觀察設在教室前、後的紅色燈、藍色燈的衍射現象;讓學生仔細觀察：①同一縫紅色衍射條紋與藍色衍射條紋是否有區別?②同一種色光，單縫寬度不同衍射條紋是否有區別

然後讓學生通過單縫觀察白熾燈的衍射圖樣.?

引導學生分析歸納最後總結規律：?

2020高中物理光的衍射教案二

【教學目標】

(一)知識與技能

1.通過實驗觀察，讓學生認識光的衍射現象，知道發生明顯的光的衍射現象的條件，從而對光的波動性有進一步的認識。

2.通過學習知道“光沿直線傳播”是一種近似規律。

(二)過程與方法

1.通過討論和對單縫衍射裝置的觀察，理解衍射條件的設計思想。

2.在認真觀察課堂演示實驗和課外自己動手觀察衍射現象的基礎上，培養學生比較推理能力和抽象思維能力。

(三)情感、態度與價值觀

通過“泊松亮斑”等科學小故事的學習，培養學生堅定的自信心、踏實勤奮的工作態度和科學研究品德。

【教學重點】

單縫衍射實驗的觀察以及產生明顯衍射現象的條件。

【教學難點】

衍射條紋成因的初步說明。

【教學方法】

1.通過機械波衍射現象類比推理，提出光的衍射實驗觀察設想。

2.通過觀察分析實驗，歸納出產生明顯衍射現象的條件以及衍射是光的波動性的表現。

3.通過對比認識衍射條紋的特點及變化，加深對衍射圖象的瞭解。

【教學用具】

JGQ型氦氖鐳射器25臺，衍射單縫(可調縫寬度)，光屏、光柵衍射小圓孔板，兩支鉛筆(學生自備)，日光燈(教室內一般都有)，直徑5 mm的自行車軸承用小鋼珠，被磁化的鋼針(吸小鋼珠用)，投影儀(本節課在光學實驗室進行)

【教學過程】

(一)引入新課

複習水波的衍射

[投影水波衍射圖片(如圖1、圖2所示)]

圖1

圖2

師：請大家看這幾幅圖片，回憶一下相關內容，回答下面兩個問題：

1.什麼是波的衍射?

2.圖2中哪一幅衍射現象最明顯?說明原因。

生1：(議論後，一人發言)波能繞過障礙物的現象叫波的衍射.圖2中丙圖衍射最明顯，因為這裡的孔寬度最小。

師：前一個問題回答得很好，後一個問題有沒有同學還有其他看法?

生2：我認為丙圖中孔的尺寸雖然是最小，但不一定就是發生明顯衍射現象的原因，我們應該用它跟波長比。

師：很好，大家一起來說說發生明顯衍射現象的條件是什麼?

學生一起總結：障礙物或孔的尺寸比波長小或者跟波長相差不多。

師：光也是一種波，也能夠發生衍射。這節課我們來認識光的衍射。

(二)進行新課

1.光的衍射

師：通過前面對光的干涉的學習，我們知道光是具有波動性的，光既然是一種波，那麼在傳播過程中也應該具有衍射的現象，大家有沒有見過光的衍射現象呢?能舉出例子嗎?

(學生討論後，一致認為，光波也應有衍射本領，但無法舉出例子)

師：根據我們剛才複習的明顯衍射現象的條件，大家說說看，為什麼平時我們不易觀察到光的衍射?

生：可能是因為光波波長很短，而平常我們遇到的障礙物或孔的尺寸比較大，所以不易觀察到光的衍射現象.

師：很有道理，大家來想想辦法解決這一問題.

(學生討論，設計出多種實驗觀察方案，絕大部分著眼於發生明顯衍射現象的條件，教師加以肯定鼓勵)

[實驗觀察]

安排學生根據上面的設想，自制單縫和小孔.

1.用單縫觀察日光燈光源.

2.用小孔觀察單色點光源.

師：請大家認真觀察，然後告訴我你看到的現象.

(學生回答基本上有兩類現象，一是觀察到了單一的一條亮線或一個圓形亮點，二是觀察到比較模糊的明暗相間的線狀或環狀條紋)

師：大家做得很認真，有幾位同學已成功地觀察到了光的衍射現象，現在我們再用更好的裝置來一起觀察一下光的衍射現象.

[教師演示]

在不透明的屏上裝有一個寬度可以調節的單縫，用氦氖鐳射器照射單縫，在縫後適當距離處放一光屏，如圖所示.

EMBED MSPhotoEd.3

調節單縫寬度演示，得出下列結果.

縫寬 較寬 較窄 很窄 極窄 關閉 屏上現象 一條較寬亮線 一條較窄亮線 亮線變寬、變暗並出現明暗相間條紋 明暗條紋清晰、細小 條紋消失 師：請大家將我們的實驗結果與課本插圖的幾幅照片比較，總結一下光要發生明顯的衍射應滿足什麼條件.

生：當狹縫的寬度比波長小或跟波長差不多時，光偏離了直線傳播方向，發生了明顯的衍射.

(點評：通過實驗探究，獲取必要的感性認識。為以後從理論上認識光的衍射奠定基礎。)

師：大家通過實驗觀察到，光在傳播過程中能離開直線繞過障礙物到達陰影裡去，這一現象叫做光的衍射現象.衍射時產生的明暗條紋叫做衍射圖樣.其實，不僅單縫，還有圓孔，多條平行狹縫以及各種不同形狀的障礙物都能使光發生衍射.同機械波的衍射一樣，光發生明顯衍射現象的條件是：障礙物或孔的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比光的波長還小.

師：下面我們再來觀察一下圓孔和光柵的衍射現象.

(教師演示，將單縫分別換成圓孔和光柵，可以在屏上觀察到清楚的明暗相間的圓環和清晰的明暗相間的條紋.)

師：同學們已經注意到，在衍射現象中，常有一些亮線和暗線，據此大家來猜猜原因.

生：在干涉現象中我們也觀察到明暗相間的條紋，我想這裡的道理應該跟在干涉現象中差不多.

師：猜想有道理.其實在光的衍射現象中，來自單縫或圓孔上不同位置的光，到光屏處的路程差滿足一定的特點，疊加時加強或減弱，形成明暗相間的條紋，這確實跟光的干涉原理是相似的，大家再考慮一下，如果用白光做衍射實驗，條紋會怎樣呢?

生：條紋應該是彩色的，因為不同色光波長不同，在疊加時形成條紋位置也不一樣，疊合時形成彩色.

師：回答得非常好，大家明白了嗎?

生：明白.(教師指導學生用兩支鉛筆併攏觀察日光燈衍射條紋)

師：光的衍射現象表明，我們平時說的“光沿直線傳播”只是一種特殊情況。在障礙物的尺寸比波長大得多的情況下，光的傳播是沿直線，當障礙物的尺寸可以與光的波長相比擬時，光的衍射現象就十分顯著，這時就不能說光沿直線傳播了。

師：在光的衍射現象中，歷史上有過一個“泊松亮斑”的故事，請大家來閱讀課本66頁“科學足跡”欄目中的短文――泊松亮斑.

師：大家想不想看看這個亮斑?

生：想.

(教師演示，用被磁化的鋼針吸一粒鋼珠，懸起，使鐳射束與鋼珠球心在同一直線上，如圖所示，就能在屏上觀察到鋼珠暗影中心有一亮斑，即泊松亮斑.)

EMBED MSPhotoEd.3

2020高中物理光的衍射教案三

教學要求：

1、知道光的衍射現象

2.知道產生光的衍射現象的條件：障礙物或孔、縫的大小比光的波長小或與波長相仿時，才能觀察到明顯的衍射現象.

3.知道“幾何光學”中所說的光沿直線傳播是一種近似.

重點和難點：產生光的衍射現象的條件

課時：1課時

基本教學過程

光的干涉現象反映了光的波動性，而波動性的另一特徵是波的衍射現象，光是否具有衍射現象呢?如果有衍射現象，為什麼在日常生活中我們沒有觀察到光的衍射現象呢?

水波、聲波都會發生衍射現象，它們發生衍射的現象特徵是什麼?

一切波都能發生衍射，通過衍射把能量傳到陰影區域，能夠發生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸跟波長差不多.(播放視訊)

一、光的衍射

1、光的衍射：光離開直線路徑繞過障礙物陰影裡去的現象叫做光的衍射現象。

2、明顯衍射的條件：障礙物或狹縫的尺寸比波長小或者跟波長相差不多。

3、物理意義：光的衍射現象證明光是一種波。

二、單縫衍射條紋的特徵

1、中央亮紋寬而亮.

2、兩側條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗.

單縫衍射規律：

1、波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大.

2、單縫不變時，光波波長大的(紅光)中央亮紋越寬，條紋間隔越大.

3、白熾燈的單縫衍射條紋為中央亮條紋為白色，兩側為彩色條紋，且外側呈紅色，內側為紫色.

泊松亮斑：

不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發生衍射，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生衍射的結果.歷史上曾有一個著名的衍射圖樣——泊松亮斑.

三、衍射光柵

衍射光柵是由許多等寬的狹縫等距離的排列起來形成的光學儀器。可分為透射光柵和反射光柵。

干涉條紋與衍射條紋的區別：

干涉：等距的明暗相間的條紋，亮條紋的亮度向兩邊減弱較慢。