《13.5光的衍射》教学设计

石流

教学目标：

1.知识与技能

（1）认识光的衍射现象，使学生对光的波动性有进一步的了解；

（2）了解光产生明显衍射的条件，及衍射图样与波长、缝宽的定性关系。

2.过程与方法

（1）通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力；

（2）通过观察实验培养学生观察、表述物理现象，概括规律特征的能力，学生亲自做实验培养学生动手的实践能力。

3.态度、情感、价值观

通过对“泊松亮斑”的讲述，使学生认识到任何理论都必须通过实践检验，实验是检验理论是否正确的标准。

教学重点：

通过众多的光的衍射实验事实和衍射图片来认识光的波动性；光的衍射现象与干涉现象根本上讲都是光波的相干叠加。

教学难点：

正确认识光发生明显衍射的条件；培养学生动手实验能力，教育学生重视实验，重视实践。

教学过程：

一、复习引入

1.什么是波的衍射现象？

2.机械波发生衍射的现象及条件

3.干涉和衍射是波特有的现象，那么光能发生干涉，说明光是一种波。这就说明光应该也能发生衍射，那么，光如果能发生衍射，那光的衍射现象又该是什么样的呢？

4.为什么我们在日常生活中观察不到光的衍射？

二、光的衍射现象

演示实验：观察单缝衍射

在不透明的屏上装有一个宽度可以调节的单缝，用氦氖激光器照射单缝，在缝后适当距离处放一光屏，如右图所示。

调节单缝宽度演示，得出下列结果.

实验现象记录：

1.光的衍射

光在传播过程中遇到障碍物时，偏离了直线传播的方向绕到障碍物阴影区的现象，叫做光的衍射现象。衍射时产生的明暗条纹叫做衍射图样。

请大家将我们的实验结果与课本图20—8的几幅照片比较，总结一下光要发生明显的衍射应满足什么条件。

2.光波发生明显衍射的条件

障碍物的尺寸与光波的波长相差不多或比光波的波长更小。

提出问题：衍射图样有什么特点呢？

3.衍射图样的特点

中间一条亮纹较宽较亮，两边是对称的明暗相间的条纹，亮条纹亮度向两边逐渐减弱且较快，白光单缝衍射条纹中间是白色的，两边是减弱很快的彩色条纹。

提出问题：请大家猜想一下形成衍射的原因是什么？光波的叠加。

4.形成衍射的原因

来自单缝或圆孔上不同位置的光，到光屏处的路程差满足一定的特点，叠加时加强或减弱，形成明暗相间的条纹。[光的衍射现象说明了什么问题呢？

三、光波衍射的物理意义

（1）证明光具有波动性。

（2）光沿直线传播，只是一种特殊情况。

光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，也可以认为光是沿直线传播的。但是，在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比波长还小的时候，衍射现象十分明显，这时就不能说光沿直线传播了。

提出问题：单缝衍射图样和双缝干涉图样都是亮暗相间的条纹，两者比较有什么不同呢？

四、单缝衍射图样与双缝干涉图样的区别

1.单色光的双缝干涉图样是等距的亮暗相间的条纹，亮条纹强度向两边逐渐减弱且较慢；

2.单色光的衍射图样中间一条亮纹较宽较亮，两边是对称的明暗相间的条纹，亮条纹强度向两边逐渐减弱且较快；

3.白光单缝衍射条纹中间是白色的，两边是减弱很快的彩色条纹。

下面我们再来观察一下圆孔、光栅以及圆屏的衍射现象。

五、思考与讨论

1.你能解释光学显微镜的放大率为什么会受到限制吗

（1）人眼最小分辨距离约为0.2mm

（2）由于人视网膜宽度有限，为增加放大率就应物镜及目镜的孔径。当孔径小到一定程度可见光将发生衍射，在这种情况下再增大放大率已不能提高清晰度。所示光学显微镜的放大率受到限制。只能达到上千倍。

（3）为避免上述现象就必须降低光的波长，人眼就无法识别且有害。必须进行光电转换。这就是光电显微镜。

2.你能解释交通灯为什么用红、黄两色作为安全信号吗

为避免云雾小水滴阻挡光的传播（红光波长长易发生衍射）

六、课后思考

分析以下现象产生的原因。

1.通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光

2.菜汤上的油花呈现彩色

3.隔着幔帐看较远处的灯，见到周围辐射彩色的光芒；

4.光线照在花布上，可以看见花布上的图样

七、小結

1.光的衍射现象

2.产生明显衍射的条件

3.衍射图样与波长、缝宽的定性关系

4.干涉、衍射图样的对比。圆孔和泊松亮斑的图样对比