光的衍射物理教案

　　教學(xué)目標

　�。ㄒ唬┲�識目標 1、知道幾何光學(xué)中所說(shuō)的光沿直線(xiàn)傳播是一種近似． 2、知道光通過(guò)狹縫和圓孔的衍射現象． 3、知道觀(guān)察到明顯衍射的條件

　�。ǘ�）能力目標 了解單縫衍射、小孔衍射，并能用相關(guān)知識對生活中的有關(guān)現象進(jìn)行解釋和分析．

　�。ㄈ�）情感目標 1、讓學(xué)生知道科學(xué)研究必須重視理論的指導和實(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)習中也要有好品質(zhì)、好作風(fēng)．

　　教學(xué)建議

　　有關(guān)光的衍射的教學(xué)建議

　　應該讓學(xué)生了解，光的直進(jìn)，是幾何光學(xué)的基礎，光的衍射現象并沒(méi)有完全否定光的直進(jìn)，而是指出了光的直進(jìn)的適用范圍或者說(shuō)它的局限性．課本只要求學(xué)生初步了解光的衍射現象，不做理論討論，因此與機械波類(lèi)比和觀(guān)察實(shí)驗現象是十分重要的．首先，要結合機械波的衍射，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實(shí)驗、要讓學(xué)生能區分干涉圖樣與衍射圖樣的區別．單色光干涉圖樣條紋等間距，衍射圖樣中間寬兩邊窄． 除了演示實(shí)驗外，要盡可能多地讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗進(jìn)行觀(guān)察．包括節后的小實(shí)驗2， 以及觀(guān)察小孔衍射(在鋁箔或膠片上打出尺寸不同的小孔，以小電珠作光源，距光源1～2米 ，眼睛靠近小孔觀(guān)察光通過(guò)小孔的衍射花樣--彩色圓環(huán))．還可讓學(xué)生通過(guò)羽毛、紗巾觀(guān)看發(fā)光的燈絲(對見(jiàn)到的彩色花樣可不作解釋)等等， 以補學(xué)生對這一現象的不熟悉和幫助學(xué)生理解． 在本節教材中提到泊松亮斑--泊松原以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，用實(shí)驗驗證了這個(gè)理論結論， 實(shí)驗卻成了波動(dòng)理論極其精彩的實(shí)證，菲涅爾為此獲得了科學(xué)獎金(1819年)．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作用和實(shí)踐的檢驗作用；作為科研工作者，必須有堅定的自信心和踏實(shí)勤奮的工作態(tài)度．今天的學(xué)習，在掌握知識的同時(shí)，也應培養自己這方面的好品 質(zhì)、好作風(fēng)．

　　關(guān)于演示實(shí)驗的教學(xué)建議

　　光的衍射實(shí)驗，可以將演示和學(xué)生實(shí)驗同時(shí)在一節課內完成 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)生用游標下尺觀(guān)察日光燈通過(guò)卡尺兩測腳形成的窄縫產(chǎn)生的衍涉條紋．實(shí)驗中要讓學(xué)生仔細觀(guān)察兩側腳間距從大到小逐漸變化．本實(shí)驗也可用線(xiàn)狀白熾燈使縫與燈絲平行，眼睛靠近狹縫可以觀(guān)察到狹縫兩側的彩色條紋．

　　教學(xué)設計示例

　�。ǎ�）引入新課 一、光的衍射現象

　　上節研究了光的干涉現象，說(shuō)明光具有波動(dòng)性．衍射現象也是波的主要特征之一，如果我們能通過(guò)實(shí)驗觀(guān)察到光的明顯的衍射現象，那么也就能更充分地說(shuō)明光具有波動(dòng)性．

　�。ǘ�）教學(xué)過(guò)程

　　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(cháng)相比或比光的波長(cháng)�。�時(shí)，光繞到障礙物陰影里去的現象．

　　演示：

　　下面我們用實(shí)驗進(jìn)行觀(guān)察．

　　取一個(gè)不透光的`屏，在它的中間裝上一個(gè)寬度可以調節的狹縫，用平行的單色光照射，在縫后適當距離處放一個(gè)像屏（如圖）．

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

　　這實(shí)驗表明光在其前進(jìn)的途中遇上大小相當于光的波長(cháng)的障礙物或孔時(shí)，偏離了直線(xiàn)傳播方向，即光產(chǎn)生了衍射現象．上述衍射現象是通過(guò)單縫形成的，我們稱(chēng)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(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(diǎn)光源來(lái)照射有較大圓孔AB的屏，在像屏 MN上出現一個(gè)光亮的圓，

　　這說(shuō)明光是沿直線(xiàn)傳播的．逐漸縮小孔的直徑，可以看到屏上的亮圓也逐漸減�。�但是，圓孔縮到很小時(shí)，在像屏MN上原陰影區就形成一些明暗相間的圓環(huán)，這些圓環(huán)達到的范圍遠遠超過(guò)了光按直線(xiàn)傳播所能照到的范圍，這就是光通過(guò)小孔產(chǎn)生的衍射現象．

　　光的衍射現象進(jìn)一步證明了光具有波動(dòng)性，對確定光的波動(dòng)說(shuō)的正確性起了重要作用．

　　關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，歷史上曾有過(guò)一段趣事．1818年，當法國物理學(xué)家菲漢耳提出光的波動(dòng)理論時(shí)，著(zhù)名數學(xué)家泊松根據菲涅耳的理論推算出：把一個(gè)不透光的小的圓盤(pán)狀物放在光束中，在距這個(gè)圓盤(pán)一定距離的像屏上，圓盤(pán)的陰影中心應當出現一個(gè)亮斑．人們從未看過(guò)和聽(tīng)說(shuō)過(guò)這種現象，因而認為這是荒謬的，所以泊松興高采烈地宣稱(chēng)他駁倒了菲涅耳的波動(dòng)理論，菲涅耳接受了這一挑戰，精心研究，“奇跡”終于出現了，實(shí)驗證明圓盤(pán)陰影中心確實(shí)有一個(gè)亮斑，這就是著(zhù)名的泊松亮斑．

　　光沿直線(xiàn)傳播只是一個(gè)近似的規律：當光的波長(cháng)比障礙物或孔的尺寸小得多時(shí)，可認為光是沿直線(xiàn)傳播的，當光的波長(cháng)與障礙物或孔的尺寸可以相比擬時(shí)將產(chǎn)生明顯的衍射現象

　　提問(wèn)：當光通過(guò)小孔或者狹縫時(shí)，在后面的光屏上會(huì )得到什么樣的圖案？

　　學(xué)生回答的基礎上老師總結．

　　當縫很大時(shí)——直線(xiàn)傳播（得到影）

　　當縫減小時(shí)——逐漸會(huì )出現小孔成像的現象

　　繼續減小縫的大小——會(huì )出現光的衍射現象．

　　探究活動(dòng)

　　1、用游標卡尺觀(guān)察光的衍射現象．

　　2、考察光的衍射現象在人們的日常生活中的體現．