2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章光5光的衍射教案新人教版選擇性必修第一冊(cè)

PAGE1-光的衍射教學(xué)目標(biāo)學(xué)問(wèn)與技能1、知道什么是光的衍射現(xiàn)象，及光通過(guò)狹縫和圓孔等衍射條紋的特點(diǎn)，知道光產(chǎn)生明顯衍射的條件。2、能用相關(guān)學(xué)問(wèn)對(duì)生活中的有關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行說(shuō)明和分析，能區(qū)分干涉條紋和衍射條紋過(guò)程與方法引導(dǎo)學(xué)生與以前學(xué)過(guò)的機(jī)械波的衍射進(jìn)行類(lèi)比，通過(guò)試驗(yàn)并結(jié)合幻燈片分析講解，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思索、培育學(xué)生視察實(shí)力、想象力、動(dòng)手實(shí)力及分析和解決問(wèn)題的實(shí)力。情感看法與價(jià)值觀通過(guò)光的衍射現(xiàn)象的視察，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中體會(huì)物理學(xué)問(wèn)之美；另外通過(guò)學(xué)習(xí)泊松亮斑的故事讓學(xué)生知道科學(xué)探討必需重視理論的指導(dǎo)和實(shí)踐的檢驗(yàn)作用教學(xué)重難點(diǎn)1.光的衍射條紋特點(diǎn)及發(fā)生明顯的光的衍射現(xiàn)象的條件。2.光的干涉條紋和衍射條紋的異同?！秾W(xué)科指導(dǎo)看法（2025版）》的表述通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的視察、說(shuō)明、培育學(xué)生視察生活，探究學(xué)問(wèn)的實(shí)力。教學(xué)過(guò)程【教學(xué)過(guò)程】引入在上一節(jié)中，我們通過(guò)楊氏干涉試驗(yàn)學(xué)習(xí)了光的干涉，證明白光是一種波，請(qǐng)大家回憶兩個(gè)問(wèn)題1、若用紅光來(lái)做干涉試驗(yàn)，視察到的干涉圖樣是怎樣的？白光呢？2、條紋間距的公式是怎樣的？既然光是一種波,為什么我們?nèi)粘Ｉ钪幸暡觳坏焦獾难苌洮F(xiàn)象,而經(jīng)常看到的是光沿著直線(xiàn)傳播的呢?我們這節(jié)課就來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。新課教學(xué)光的衍射現(xiàn)象問(wèn)題1：什么是波的衍射？問(wèn)題2：產(chǎn)生明顯的波的衍射現(xiàn)象要具備什么樣的條件？（波產(chǎn)生明顯衍射的條件是障礙物或小孔的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)還?。唬├蠋煟汗獾难苌浜筒ǖ难苌漕?lèi)似，當(dāng)光在傳播過(guò)程中遇到障礙物或小孔是會(huì)偏離直線(xiàn)傳播的路徑到達(dá)障礙物后面這種現(xiàn)象就是光的衍射現(xiàn)象。1.光的衍射：光在傳播過(guò)程中遇到障礙物或小孔是會(huì)偏離直線(xiàn)傳播的路徑到達(dá)障礙物后面這種現(xiàn)象就是光的衍射現(xiàn)象。問(wèn)題3：為什么平常我們看到的都是光的直線(xiàn)傳播現(xiàn)象，沒(méi)看到過(guò)光的衍射現(xiàn)象呢？（因?yàn)榭梢?jiàn)光的波長(zhǎng)只有特別之幾微米，一般的障礙物或孔都比光波的波長(zhǎng)大得多，衍射現(xiàn)象不明顯）2.發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或小孔的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)還小。問(wèn)題4：怎樣才能視察到光的衍射現(xiàn)象呢？小孔或障礙物有什么要求呢?（必需使光源發(fā)出的光通過(guò)特別小的孔或是特別窄的狹縫才行。）老師：下面我們就來(lái)試一下看狹縫特殊窄時(shí)，會(huì)不會(huì)有衍射現(xiàn)象發(fā)生。常見(jiàn)的光的衍射現(xiàn)象1.單縫衍射演示試驗(yàn)：在不透光的擋板上安裝有一個(gè)寬度可以調(diào)整的狹縫，縫后放一個(gè)光屏，用平行單色光照耀狹縫，不斷減小縫寬，學(xué)生視察會(huì)有怎樣的現(xiàn)象。學(xué)生：通過(guò)對(duì)視頻和圖片的視察歸納（1）條紋特征：明暗相間的條紋。①中心條紋最亮、最寬②兩邊的亮紋亮度漸暗，寬度漸窄③條紋關(guān)于中心明紋對(duì)稱(chēng)。（2）條紋間距的變更規(guī)律：①縫寬a=0.4mm和a=0.8mm的衍射圖樣對(duì)比結(jié)論：縫越窄，中心亮紋越寬條紋間距越大②縫寬均為a=0.4mm的紅光和藍(lán)光的衍射圖樣對(duì)比結(jié)論：波長(zhǎng)越長(zhǎng)，中心亮紋越寬條紋間距越大③問(wèn)題：條紋間距除了和縫的寬度及光波的波長(zhǎng)有關(guān)外，還可能和什么有關(guān)呢？結(jié)論：還與縫屏間距有關(guān)，縫屏間距越大，中心亮紋越寬條紋間距越大（3）白光的衍射圖樣的特點(diǎn)：學(xué)生探討：白光的單縫衍射圖樣應(yīng)當(dāng)是怎樣的，請(qǐng)說(shuō)出緣由？（白光是由七種色光組成的，每種顏色的光通過(guò)狹縫后會(huì)形成自己的衍射圖樣，由于七種色光的波長(zhǎng)不同，形成的衍射條紋間距就不同，疊加后就會(huì)形成彩色條紋，而每種顏色的光的衍射圖樣中心都是亮紋，所以疊加后白光的干涉圖樣中心肯定是白色的。）老師：下面就請(qǐng)同學(xué)們檢驗(yàn)一下你的推理是否正確。學(xué)生試驗(yàn)：用兩只筆平行日光燈放置視察日光燈，漸漸減小兩只筆之間的縫的寬度，視察現(xiàn)象。學(xué)生看圖片總結(jié)白光的衍射圖樣的特點(diǎn)問(wèn)題：比較圖中紅光的衍射和干涉條紋有什么異同？學(xué)生：歸納總結(jié)（4）光的衍射條紋和干涉條紋的異同同：都是明暗相間的條紋，中心都是明紋，條紋都關(guān)于中心明紋對(duì)稱(chēng)。異：干涉圖樣是等距條紋，亮度減弱較慢衍射圖樣中心條紋又寬又亮，兩側(cè)條紋窄且寬，亮度減弱較快老師：下面我們?cè)賮?lái)探討光在傳播的過(guò)程中遇到小孔的狀況2、小孔衍射（1）圓孔衍射演示試驗(yàn)：用平行單色光照耀小圓孔，不斷減小圓孔的大小。學(xué)生：總結(jié)視察到的現(xiàn)象①條紋特征：明暗相間的圓環(huán)，圓心處為一亮斑。②條紋間距的變更規(guī)律學(xué)生：視察孔漸漸縮小得到的三張圖片，總結(jié)規(guī)律孔越小中間亮圓越大，亮紋間距越大，亮度越暗老師：亮度越來(lái)越來(lái)越暗是什么緣由孔越小通過(guò)孔的能量越小所以越暗老師：衍射現(xiàn)象是否明顯，我們應(yīng)當(dāng)關(guān)注亮度還是傳播的范圍（2）其它形態(tài)的小孔衍射學(xué)生視察圖片老師：這些是光通過(guò)其它形態(tài)的孔的衍射圖樣，看來(lái)衍射圖樣和孔的形態(tài)有關(guān)，為什么是這樣的圖樣中學(xué)階段沒(méi)法計(jì)算，這些圖樣不要求大家記住，但他卻給我們一個(gè)啟發(fā)，就是我們可以依據(jù)圖樣來(lái)反推孔的形態(tài)，這方面應(yīng)用我們一會(huì)兒會(huì)提到。3、多孔衍射學(xué)生試驗(yàn)：通過(guò)紗布視察蠟燭和日光燈的衍射現(xiàn)象老師：前面我們探討了縫和孔的衍射，下面我們來(lái)看看光傳播的過(guò)程中遇到障礙物又會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？4、圓盤(pán)衍射——泊松亮斑學(xué)生:聽(tīng)泊松亮斑的故事錄音老師：這個(gè)故事告知我們?cè)囼?yàn)是理論的極其完備的論證。物理理論離不開(kāi)試驗(yàn)的驗(yàn)證，物理試驗(yàn)也離不開(kāi)物理理論的指導(dǎo)，科學(xué)探討必需重視理論的指導(dǎo)作用和實(shí)踐的檢驗(yàn)作用。老師：同學(xué)們可能已經(jīng)留意到，在泊松亮斑的四周還有一些明暗相間的圓環(huán)，而且在單縫衍射和圓孔衍射的圖樣中，都有一些亮線(xiàn)和暗線(xiàn)．這是由于當(dāng)光傳播到狹縫或圓孔上時(shí)，可把狹縫或小孔看成許很多多個(gè)點(diǎn)光源，這些點(diǎn)光源發(fā)出的光在空間傳播相遇疊加，光振動(dòng)加強(qiáng)的地方就是明條紋光振動(dòng)減弱的地方就是暗條紋，這個(gè)道理和光干涉時(shí)的道理相像。5、其它衍射：（1）學(xué)生視察幾幅影子的圖片總結(jié)得出光的衍射現(xiàn)象會(huì)使影的邊緣出現(xiàn)明暗相間的條紋模糊不清，這也是一種衍射現(xiàn)象。（2）路燈照片中的衍射（3）消逝的橫線(xiàn)衍射現(xiàn)象的利與弊1.應(yīng)用（1）衍射光柵用于光譜分析①衍射光柵是由很多等寬的狹縫等距離的排列起來(lái)形成的光學(xué)儀器?？煞譃橥干涔鈻藕头瓷涔鈻?②利用衍射光柵進(jìn)行光譜分析（2）利用衍射現(xiàn)象分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)2.防止:電子顯微鏡的獨(dú)創(chuàng)問(wèn)題：通過(guò)前面的學(xué)習(xí)我們知道光的確能發(fā)生衍射現(xiàn)象那么光的衍射現(xiàn)象與我們前面所學(xué)的光沿直線(xiàn)傳播相沖突嗎？光的直線(xiàn)傳播的條件：①光在沒(méi)有障礙物的勻稱(chēng)介質(zhì)中是沿直線(xiàn)傳播的②在障礙物的尺寸比光的波長(zhǎng)大得多的狀況下，衍射現(xiàn)象不明顯，也可認(rèn)為光是沿直線(xiàn)傳播的，但是，在障礙物的尺寸可以跟光的波長(zhǎng)相比，甚至比光的波長(zhǎng)還小的時(shí)候，衍射現(xiàn)象特別明顯，這時(shí)就不能說(shuō)光沿直線(xiàn)傳播了．板書(shū)設(shè)計(jì)光的衍射（1）光在入射到兩種介質(zhì)的交界面處時(shí)，通常一