光的衍射教案

教學(xué)目的

（一）知識目的1、懂得幾何光學(xué)中所說的光沿直線傳播是一種近似．2、懂得光通過狹縫和圓孔的衍射現(xiàn)象．3、懂得觀測到明顯衍射的條件（二）能力目的理解單縫衍射、小孔衍射，并能用有關(guān)知識對生活中的有關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行解釋和分析．（三）情感目的1、讓學(xué)生懂得科學(xué)研究必須重視理論的指導(dǎo)和實(shí)踐的勤奮作用；2、必須有自信心和踏實(shí)勤奮的態(tài)度；3、在學(xué)習(xí)中也要有好品質(zhì)、好作風(fēng)．教學(xué)提議有關(guān)光的衍射的教學(xué)提議應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生理解，光的直進(jìn)，是幾何光學(xué)的基礎(chǔ)，光的衍射現(xiàn)象并沒有完全否認(rèn)光的直進(jìn)，而是指出了光的直進(jìn)的合用范圍或者說它的局限性．書本只規(guī)定學(xué)生初步理解光的衍射現(xiàn)象，不做理論討論，因此與機(jī)械波類比和觀測試驗(yàn)現(xiàn)象是十分重要的．首先，要結(jié)合機(jī)械波的衍射，使學(xué)生明確光產(chǎn)生衍射的條件．講光的衍射要配合演示試驗(yàn)、要讓學(xué)生能辨別干涉圖樣與衍射圖樣的區(qū)別．單色光干涉圖樣條紋等間距，衍射圖樣中間寬兩邊窄．除了演示試驗(yàn)外，要盡量多地讓學(xué)生自己動(dòng)手做試驗(yàn)進(jìn)行觀測．包括節(jié)后的小試驗(yàn)2，以及觀測小孔衍射(在鋁箔或膠片上打出尺寸不一樣的小孔，以小電珠作光源，距光源1～2米，眼睛靠近小孔觀測光通過小孔的衍射把戲--彩色圓環(huán))．還可讓學(xué)生通過羽毛、紗巾觀看發(fā)光的燈絲(對見到的彩色把戲可不作解釋)等等，以補(bǔ)學(xué)生對這一現(xiàn)象的不熟悉和協(xié)助學(xué)生理解．在本節(jié)教材中提到泊松亮斑--泊松原認(rèn)為這下子可以駁倒菲涅爾的波動(dòng)理論了，事與愿違，菲涅爾和阿拉果接受了泊松的挑戰(zhàn)，用試驗(yàn)驗(yàn)證了這個(gè)理論結(jié)論，試驗(yàn)卻成了波動(dòng)理論極其精彩的實(shí)證，菲涅爾為此獲得了科學(xué)獎(jiǎng)金(18)．這個(gè)科學(xué)小故事告訴我們，在科學(xué)研究上必須重視理論的指導(dǎo)作用和實(shí)踐的檢查作用；作為科研工作者，必須有堅(jiān)定的自信心和踏實(shí)勤奮的工作態(tài)度．今天的學(xué)習(xí)，在掌握知識的同步，也應(yīng)培養(yǎng)自己這方面的好品質(zhì)、好作風(fēng)．有關(guān)演示試驗(yàn)的教學(xué)提議光的衍射試驗(yàn)，可以將演示和學(xué)生試驗(yàn)同步在一節(jié)課內(nèi)完畢單縫衍射仍用激光演示儀．演示時(shí)可以再將雙縫干涉演示一下，讓學(xué)生從中對比干涉條紋等間距，衍射條紋中間寬、兩邊窄，然后讓學(xué)生用游標(biāo)下尺觀測日光燈通過卡尺兩測腳形成的窄縫產(chǎn)生的衍涉條紋．試驗(yàn)中要讓學(xué)生仔細(xì)觀測兩側(cè)腳間距從大到小逐漸變化．本試驗(yàn)也可用線狀白熾燈使縫與燈絲平行，眼睛靠近狹縫可以觀測到狹縫兩側(cè)的彩色條紋．教學(xué)設(shè)計(jì)示例（－）引入新課一、光的衍射現(xiàn)象上節(jié)研究了光的干涉現(xiàn)象，闡明光具有波動(dòng)性．衍射現(xiàn)象也是波的重要特性之一，假如我們能通過試驗(yàn)觀測到光的明顯的衍射現(xiàn)象，那么也就能更充足地闡明光具有波動(dòng)性．（二）教學(xué)過程

所謂光的衍射現(xiàn)象，是當(dāng)光在它傳播的方向上碰到障礙物或孔（其大小可以與光的波長相比或比光的波長?。r(shí)，光繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象．演示：下面我們用試驗(yàn)進(jìn)行觀測．取一種不透光的屏，在它的中間裝上一種寬度可以調(diào)整的狹縫，用平行的單色光照射，在縫后合適距離處放一種像屏（如圖）．我們看到，當(dāng)縫比較寬時(shí)，在像屏上是一條幾乎與縫同樣寬的亮線，除了這一條光線外，像屏上出現(xiàn)了陰影．這時(shí)光可視為是沿直線傳播的．接著逐漸縮小縫的寬度，當(dāng)縫調(diào)到很窄（縫寬與光波的波長相稱時(shí)）在像屏的原陰影區(qū)內(nèi)觀測到了明暗相間的條紋．這試驗(yàn)表明光在其前進(jìn)的途中遇上大小相稱于光的波長的障礙物或孔時(shí)，偏離了直線傳播方向，即光產(chǎn)生了衍射現(xiàn)象．上述衍射現(xiàn)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(xiàn)明暗相間的條紋，但圖案不一樣．干涉條紋是等間隔的，衍射條紋間隔不等．白光照射單縫時(shí)，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一樣，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(diǎn)光源來照射有較大圓孔AB的屏，在像屏MN上出現(xiàn)一種光亮的圓，這闡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．不過，圓孔縮到很小時(shí)，在像屏MN上原陰影區(qū)就形成某些明暗相間的圓環(huán)，這些圓環(huán)到達(dá)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了光按直線傳播所能照到的范圍，這就是光通過小孔產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象．光的衍射現(xiàn)象深入證明了光具有波動(dòng)性，對確定光的波動(dòng)說的對的性起了重要作用．有關(guān)這個(gè)問題，歷史上曾有過一段趣事．18，當(dāng)法國物理學(xué)家菲漢耳提出光的波動(dòng)理論時(shí)，著名數(shù)學(xué)家泊松根據(jù)菲涅耳的理論推算出：把一種不透光的小的圓盤狀物放在光束中，在距這個(gè)圓盤一定距離的像屏上，圓盤的陰影中心應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一種亮斑．人們從未看過和聽說過這種現(xiàn)象，因而認(rèn)為這是荒唐的，因此泊松興高采烈地宣稱他駁倒了菲涅耳的波動(dòng)理論，菲涅耳接受了這一挑戰(zhàn)，精心研究，“奇跡”終于出現(xiàn)了，試驗(yàn)證明圓盤陰影中心確實(shí)有一種亮斑，這就是著名的泊松亮斑．光沿直線傳播只是一種近似的規(guī)律：當(dāng)光的波長比障礙物或孔的尺寸小得多時(shí)，可認(rèn)為光是沿直線傳播的，當(dāng)光的波長與障礙物或孔的尺寸可以相比擬時(shí)將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象提問：當(dāng)光通過小孔或者狹縫時(shí)，在背面的光屏上會(huì)得到什么樣的圖案？學(xué)生回答的基礎(chǔ)上老師總結(jié)．當(dāng)縫很大時(shí)