2019-2020学年高中物理 第十三章 5光的衍射教案 新人教版选修3-4.doc
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13.5光的衍射物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。
教学目标(一)物理观念1.通过实验观察,让学生认识光的衍射现象,知道发生明显的光的衍射现象的条件,从而对光的波动性有进一步的认识.2.通常学习知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似规律.(二)科学思维、科学探究1.通过讨论和对单缝衍射装置的观察,理解衍射条件的设计思想.2.在认真观察课堂演示实验和课外自己动手观察衍射现象的基础上,培养学生比较推理能力和抽象思维能力.(三)科学态度与责任通过“泊松亮斑”等科学小故事的学习,培养学生坚定的自信心、踏实勤奋的工作态度和科学研究品德.教学重点单缝衍射实验和圆孔衍射实验的观察以及产生明显衍射现象的条件.教学难点衍射条纹成因的初步说明.课时安排:1课时一、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:缝宽较宽较窄很窄极窄关闭屏上现象一条较宽亮线一条较窄亮线亮线变宽、变暗并出现明暗相间条纹明暗条纹清晰、细小条纹消失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。
高中物理光的衍射教案新人教版选修3-4高中物理光的衍射教案新人教版选修3-4【教学目的】1.了解光的衍射概念及衍射现象与波长、缝宽的关系;2.培养学生的动手能力,并使学生明白利用日常普通材料也能做出高层次、高水平的好实验;3.使每位学生都获得一次难以忘怀的“物理美”的享受。
【教学重点】了解光的衍射概念及衍射条件,培养学生的动手能力与观察能力。
【教具准备】水波衍射挂图,感应圈及电源,单丝白炽灯、红灯、蓝灯各一盏,单面刀片,纸片,玻璃片,自制光的衍射观察片(包括铝箔单缝,纸小孔,薄纱巾片,丝袜片,透明纸等)。
【教学过程】一、导入课题1.出示水波衍射教学挂图,唤起学生对机械波衍射的回忆:“一切波都能发生衍射,通过衍射,把能量传到阴影区域。
”板书上述结论。
2.请学生解释“隔墙有耳”这句话的物理含义。
学生答:这是声波绕过了墙,使墙另一边的人听到了谈话声,是声波的衍射现象。
水波、声波都会发现衍射现象。
那么,光也会产生衍射现象吗?二、单缝衍射1.教师直接讲述光通过可调狭缝所发生的物理现象,并画出下列量变质变示意图:[见图1中(l)(2)(3)三图](l)缝较宽时,光沿着直线传播,阴影区和亮区的边界清晰;(2)缝较狭时,阴影区和亮区的边界变得模糊;(3)缝很狭时,光明显地偏离直线传播,进入几何阴影区,说明光通过很狭的缝也会产生衍射。
2.“耳听为虚,眼见为实”,现在请大家自己来观察光的衍射现象。
教师分发单缝衍射观察片,每片观察片刻有二条宽度不同的单缝。
并在讲台左右各放一盏红灯与蓝灯。
(l)先点亮红灯,请大家用二种宽度不同的单缝观察红灯,记录衍射图样;然后再点亮蓝灯,请大家用同一单缝分别观察红灯与蓝灯,同样记下衍射图样。
(2)邀请二位学生板画衍射图样,甲同学用红粉笔画出二种不同缝宽的衍射图样;乙同学分别用红、蓝二色粉笔画出同一缝宽时红灯与蓝灯的衍射图样。
经集体补充、修正得如下衍射图样:同一光源(红光)的衍射图样:[见图2(a)]同一单缝的衍射图样:见[图2(b)](3)教师问:通过狭缝观察白炽灯会看到什么现象?部分学生根据对红灯、蓝灯的观察,结合板画会很快得出色散现象,明暗条纹将变成彩色条纹。
5 光的衍射 - 人教版选修3-4教案一、教学目标1.理解光的衍射现象。
2.掌握计算单缝衍射、双缝衍射的衍射角的公式。
3.能够应用所学知识解释实际问题。
二、教学重点1.光的衍射的概念和特点。
2.单缝衍射和双缝衍射的计算。
三、教学难点1.双缝衍射的计算方法。
2.如何将所学知识应用到实际问题中。
四、教学方法1.讲授法:通过示例和公式等方式讲解单缝衍射和双缝衍射的计算方法。
2.实验法:通过实验中观察光的衍射现象,加深学生的理解。
五、教学内容与步骤1. 光的衍射(1)概念和特点光的衍射是指光线通过物体边缘或孔隙时,发生弯曲或偏离原来直线传播方向的现象。
光的衍射具有以下特点:•衍射现象只发生在波动光中,对于粒子性质的光没有衍射现象。
•衍射现象可以通过造成光束的交叉或干涉效应来解释。
•光的波长越小,衍射现象越明显。
•孔的直径或间隔越小,衍射现象越明显。
(2)实验展示可以通过实验观察光的衍射现象,例如将激光穿过狭缝,可以看到光的衍射现象。
2. 单缝衍射(1)计算公式单缝衍射的衍射角可用以下公式计算:$$\\theta = \\frac{\\lambda}{d}$$其中$$\\theta$$为衍射角,$$\\lambda$$为光的波长,d为单缝宽度。
(2)实验展示可以通过实验使用单缝装置观察单缝衍射现象。
3. 双缝衍射(1)计算公式双缝衍射的衍射角可用以下公式计算:$$\\theta = \\frac{\\lambda}{d} \\times \\frac{L}{D} $$其中$$\\theta$$为衍射角,$$\\lambda$$为光的波长,d为双缝间距,L为距双缝屏幕的距离,D为双缝到光源的距离。
(2)实验展示可以通过实验使用双缝装置观察双缝衍射现象。
六、作业1.计算单缝衍射和双缝衍射的衍射角,并画出示意图。
2.讲述光的衍射现象在日常生活中的应用。
七、教学评估通过学生的作业、课堂表现等方式进行评估,着重考察学生是否掌握了计算衍射角的方法和将所学知识应用到实际问题的能力。
5 光的衍射【教学目标】1、了解光的衍射现象,知道发生明显的光的衍射现象的条件。
2、认识衍射条纹和干涉条纹的区别,定性了解衍射条纹形成的原理。
3、知道实现光的衍射的途径是多种多样的,进一步强化对光的波动性的认识。
【教学重点】光的衍射现象、发生明显的光的衍射现象的条件。
【教学难点】光发生衍射后,为什么会有条纹形成。
【教具】激光器、可调单缝一个、宽度为0.025mm的单缝一个、光栅五个、剔须刀片一块【教学过程】○、复习&引入复习提问1:什么是波的衍射现象,发生明显衍射现象的条件是什么?☆学生:回忆、答问…引入:光的波长的数量级是多少?要光发生明显的衍射现象,容易吗?☆学生:10-7m ;不容易。
正因为实现光波的衍射比起机械波的衍射要难得多,所以在一个相当长的时期内,光能够发生衍射的观点根本不被人们所接受,光的波动说也就欠缺了说服力。
但是,功夫不负有心人,随着技术条件的进步、科学家们的不懈努力,关于光的衍射的研究终于获得了突破,而其中又以法国的菲涅尔、德国的夫琅和费等科学家最为成功。
演示:单缝衍射实验a、学生观察宽度为0.025mm的单缝、可调单缝;b、用可调单缝进行(菲涅尔衍射)实验(肉眼直接对着单缝观察);c、用0.025mm的单缝进行(夫琅和费衍射)实验;d、学生观察观察实验现象、表达实验结果。
总结:①光线离开直线路径绕过障碍物阴影里去;②衍射区域的光强有规则地分布。
过渡:衍射现象中,由于光强的规则分布,光屏上也出现了条纹,我们把它们称为衍射图样,衍射图样和(杨氏)干涉图样是一样的吗?☆学生:不同。
比较单色光的双缝干涉图样与单色光的单缝衍躯干图样,它们各有什么特点?☆学生:观察实验现象、参看教材彩图2《光的干涉和衍射》,比较衍射图样和干涉图样的差别…干涉:条纹间距基本相等,条纹的亮度衰减较小;我们已经知道了干涉图样是怎样形成的,并能够求出杨氏双缝干涉的条纹间距,那么,单缝衍射的图样又是怎样形成的呢?a、定性解释——b 、定量解释—— *a 一定,对于合适的θ = θ1 ,总可以找到asinθ1 = ·2k (图1展示了k = 1的情形)此时,将单缝出发的子波面划分为2k 个“半波带”(图1中,AB 是一个半波带、BC 是第二个)。
光的衍射-人教版选修3-4教案1. 前言本篇文档将介绍人教版选修3-4中的“光的衍射”教学内容,包括教学目标、教学难点、教学重点、教学方法、教学资源和教学过程等方面的详细内容。
2. 教学目标2.1 知识目标•理解光的波动性与粒子性,能够用波动模型解释光的衍射现象;•掌握单缝衍射、双缝干涉实验的原理和计算方法;•了解其他光学器件(如衍射光栅)的原理和应用。
2.2 能力目标•能够通过实验和计算,确定光的波长、光强、光源大小等参数;•能够用学过的知识解决相应的综合问题。
2.3 情感目标•养成科学探究的习惯,增强探究光的基本性质、现象与规律的兴趣;•发扬科学精神,认真学习、实验、探究、思考,在学习过程中培养自主学习的能力和合作学习的意识。
3. 教学难点•光的波动性与粒子性的统一理解;•单缝衍射、双缝干涉实验的原理和计算方法;•其他光学器件(如衍射光栅)的原理和应用。
4. 教学重点•光的波动性与粒子性;•单缝衍射、双缝干涉实验的原理和应用。
5. 教学方法本节课采用以下教学方法:•讲授:通过讲解,让学生理解光的波动性与粒子性的基本概念和衍射现象的基本原理;•实验:进行单缝衍射、双缝干涉等实验,让学生切身体验和认识相关光学现象,并在实验中培养观察、记录、分析和解决问题的能力;•讨论:通过组织讨论,让学生深入理解光学原理和应用,并发挥学生自主思考和合作学习的能力。
6. 教学资源•黑板、粉笔、教具(单缝、双缝、衍射光栅等)、实验器材(光源、暗盒、屏等)。
7. 教学过程7.1 导入介绍光的波动性和粒子性的基本概念,引出本节课的主题——光的衍射。
7.2 讲解通过示意图和公式等方式,讲解单缝衍射、双缝干涉等光学现象的原理和计算方法,并介绍其他光学器件(如衍射光栅)的原理和应用。
7.3 实验让学生进行单缝衍射、双缝干涉实验,并要求记录实验数据和相关观察结论。
老师及时纠正实验中存在的问题,引导学生分析问题原因和解决问题方法。
2020-2021学年高中物理第十三章光5 光的衍射教案2 新人教版选修3-4年级:姓名:光的衍射一、教学目标1、知识目标:⑴、认识光的衍射现象,使学生对光的波动性有进一步的了解。
⑵、理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、能力目标:通过本节学习,进一步认识光的直线传播的局限性,培养学生的发散思维能力,通过演示实验及学生实验,培养学生观察能力、动手能力及分析和解决问题的能力。
3、情感目标:通过简要介绍史料,使学生体会到在科学研究中必须重视理论的指导作用和实践的检验作用,对学生进行科学态度、科学精神的教育。
二、教学过程设计1、提出问题问:光的干涉现象反映了光的波动性,而波动性的另一特征是波的衍射现象,光是否具有衍射现象呢?回忆旧知:什么是波的衍射现象?演示水波的衍射现象让学生回答并描述衍射现象的特征,唤起学生对机械波衍射的回忆,然后再举声波的衍射例子.指出一切波都能发生衍射,通过衍射把能量传到阴影区域,能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多.问:衍射是波所特有的现象,因此水波、声波都会发生衍射现象,而光既然也是一种波,为什么在日常生活中没有观察到光的衍射现象?2、分析问题波要发生明显衍射,必须满足一定的条件,只有障碍物或缝的尺寸跟波长差不多,或者比光的波长更小时,才能观察到明显的衍射现象。
但是光的波长很短,而可见光的波长实际上只有十分之几微米,一般物体的尺寸都比它大得多,因此,很难看到光的衍射现象。
但是若障碍物或缝的尺寸很小,与光波波长差不多时,就应该观察到明显的衍射现象。
3、实验验证演示:单缝衍射实验用光的衍射仪做单色光的单缝衍射,或用激光源来做单缝衍射实验.实验过程中展示缝较宽时:光沿着直线传播,阴影区和亮区边界清晰;减小缝宽,在缝较狭时:阴影区和亮区的边界变得模糊;继续减小缝宽光明显地偏离直线传播进入几何阴影区,屏幕上出现明暗相间的衍射条纹.现象及分析:展示衍射现象实验示意图,当光传播到狭缝时,可把狭缝S看成许许多多个点光源,这些点源发出的光在空间传播相遇叠加决定了屏幕上各点位置的明暗情况;单缝衍射条纹的特征:①中央亮纹宽而亮.②两侧条纹具有对称性,亮纹较窄、较暗.③波长一定时,单缝窄的中央条纹宽,各条纹间距大.④单缝不变时,光波越长的(红光)中央亮纹越宽,条纹间隔越大.演示:圆孔衍射实验用干涉衍射仪做圆孔衍射实验,实验过程中展示孔较大时,光沿直线传播,阴影区和亮区边界清晰,逐渐减小圆孔大小,当圆孔减小到一定程度时出现环状明暗相间同心圆的衍射图样.演示:“泊松亮斑”不只是狭缝和圆孔,各种不同形状的物体都能使光发生衍射,以至使影的轮廓模糊不清,其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果.历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑;然后教师介绍这个一波三折的历史故事.用激光干涉衍射仪中相应的配件演示“泊松亮斑”实验,让学生脑海中对“泊松亮斑”图样有深刻印象.4、知识延伸问:请同学们比较单缝衍射和圆孔衍射图样,有哪些相同点,又有哪些不同点?相同点都是明暗相间的条纹,波长越长,条纹越宽,都是由衍射引起的。
课题:§13、5 光的衍射学习目标:1、观察光的衍射现象2、知道什么是光的衍射及产生明显衍射现象的条件3、能用衍射知识对生活中的现象进行解释和分析4、初步了解衍射光栅重点难点:重点是光的衍射的条件学习过程:复习与回顾: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?5、已知红光的折射率n=,请同学们计算红光在真空中的波长λ=?【导思】1、什么是光的衍射?2、产生明显光的衍射现象的条件是3、各种单色光的衍射条纹完全相同吗?4、“泊松亮斑”说明什么?5、能区分圆孔衍射和圆板衍射的图样【动动手】请同学们用手边的材料自制一个简易观察光的衍射现象的实验器材并亲自观察一下吧!【典例分析】1、光的衍射现象,下面说法正确的是()A、红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹.B、白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹C、光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射.D、光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿着直线传播,不存在光的衍射1、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【分析与解答】(1)(2)(3)(4)光线照在花布上看见花布的图样,是由于光的反射与吸收的结果。
花布是由各种颜色的花纹组成的,当白光照在花布上时红色花纹反射红光,吸收其他颜色的光,这样我们在该位置只看到红色。
同理可以看到各种花纹反射的颜色。
这样可以看到花布的图样。
【导练】1、在单缝衍射实验中,下列说法正确的是()A、将入射光由黄色换成绿色,衍射条纹间距变窄.B、使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄C、换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽.D、增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽.2、让烛光照射到一块遮光板上,板上有一个可自由收缩的三角形孔,当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时,试分析在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧光面)【分析与解】【点拨】小孔由大变小,光先沿直线传播,后发生明显的衍射现象,最后当孔闭合时,屏上就会一片黑暗。
13.5 光的衍射1、教学目标一、知识与技能(1)认识光的衍射现象,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。
二、过程与方法(1)通过观察实验,培养对物理现象的观察、表述、概括能力;(2)通过观察实验培养观察、表述物理现象,概括规律特征的能力,培养动手实践能力。
三、态度、情感、价值观通过对“泊松亮斑”的讲述,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。
2、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。
3、教学难点正确认识光发生明显衍射的条件;培养动手实验能力,重视实验,重视实践。
4、教学过程:1)课堂导入光的干涉现象反映了光的波动性,而波动性的另一特征是波的衍射现象,光是否具有衍射现象呢?如果有衍射现象,为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢?水波、声波都会发生衍射现象,它们发生衍射的现象特征是什么?一切波都能发生衍射,通过衍射把能量传到阴影区域,能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多.(播放视频)2)重点讲解一、光的衍射1、光的衍射:光离开直线路径绕过障碍物阴影里去的现象叫做光的衍射现象。
2、明显衍射的条件:障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。
3、物理意义:光的衍射现象证明光是一种波。
二、单缝衍射条纹的特征1、中央亮纹宽而亮.2、两侧条纹具有对称性,亮纹较窄、较暗.单缝衍射规律:1、波长一定时,单缝窄的中央条纹宽,各条纹间距大.2、单缝不变时,光波波长大的(红光)中央亮纹越宽,条纹间隔越大.3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白色,两侧为彩色条纹,且外侧呈红色,内侧为紫色.泊松亮斑:不只是狭缝和圆孔,各种不同形状的物体都能使光发生衍射,以至使影的轮廓模糊不清,其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果.历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑.三、衍射光栅衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学仪器。
光的衍射教学要求:1、知道光的衍射现象2.知道产生光的衍射现象的条件:障碍物或孔、缝的大小比光的波长小或与波长相仿时,才能观察到明显的衍射现象.3.知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似.重点和难点:产生光的衍射现象的条件课时:1课时基本教学过程光的干涉现象反映了光的波动性,而波动性的另一特征是波的衍射现象,光是否具有衍射现象呢?如果有衍射现象,为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢?水波、声波都会发生衍射现象,它们发生衍射的现象特征是什么?一切波都能发生衍射,通过衍射把能量传到阴影区域,能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多.(播放视频)一、光的衍射1、光的衍射:光离开直线路径绕过障碍物阴影里去的现象叫做光的衍射现象。
2、明显衍射的条件:障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。
3、物理意义:光的衍射现象证明光是一种波。
二、单缝衍射条纹的特征1、中央亮纹宽而亮.2、两侧条纹具有对称性,亮纹较窄、较暗.单缝衍射规律:1、波长一定时,单缝窄的中央条纹宽,各条纹间距大.2、单缝不变时,光波波长大的(红光)中央亮纹越宽,条纹间隔越大.3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白色,两侧为彩色条纹,且外侧呈红色,内侧为紫色.泊松亮斑:不只是狭缝和圆孔,各种不同形状的物体都能使光发生衍射,以至使影的轮廓模糊不清,其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果.历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑.三、衍射光栅衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学仪器。
可分为透射光栅和反射光栅。
干涉条纹与衍射条纹的区别:干涉:等距的明暗相间的条纹,亮条纹的亮度向两边减弱较慢。
衍射:中央有一条较宽亮条纹,两边是对称明暗相间的条纹,亮条纹的亮度向两边减弱得很快。
光的衍射现象说明光的直线传播是有条件的,只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下,光才可以看作是沿直线传播的。
四、练习例1:关于光的衍射现象,下面说法正确的是A、红光的单缝衍射图样是红黑相间的直条纹B、白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹C、光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射D、光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿直线传播,不存在光的衍射例2:用平行的单色光垂直照射到中央有孔的不透明圆板,当孔逐渐减小时,在圆板后面的屏上可以看到什么现象?例3:下面四种现象中,哪些不是光的衍射现象造成的A.通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管,会看到平行的彩色条纹B.不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑C.太阳光照射下,架在空中的电线在地面上不会留下影子D.用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环说明:1.课本只要求学生初步了解光的衍射现象,不做理论讨论,因此与机械波类比和观察实验现象是十分重要的.首先,要结合机械波的衍射,使学生明确光产生衍射的条件.2.除了演示实验外,要尽可能多地让学生自己动手做实验进行观察.包括节后的“做一做”,以及观察小孔衍射(在铝箔或胶片上打出尺寸不同的小孔,以小电珠作光源,距光源lm~2m,眼睛靠近小孔观察光通过小孔的衍射花样棗彩色圆环).还可让学生通过羽毛、纱巾观看发光的灯丝门4见到的彩色花样可不作解释)等等,以补学生对这一现象的不熟悉和帮助学生理解.3.在本节后的阅读材料中提到泊松亮斑——油松原以为这下子可以驳倒菲涅尔的波动理论了,可事与愿违,菲涅尔和阿拉果接受了泊松的挑战,用实验验证了这个理论结论,实验却成了波动理论极其精彩的实证,菲涅尔为此获得了科学奖金(1819年).这个科学小故事告诉我们,在科学研究上必须重视理论的指导作用和实践的检验作用;作为科研工作者,必须有坚定的自信心和踏实勤奋的工作态度.今天的学习,在掌握知识的同时,也应培养自己这方面的好品质、好作风.4.应该让学生了解,光的直进,是几何光学的基础,光的衍射现象并没有完全否定光的直进,而是指出了光的直进的适用范围或者说它的局限性.高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上,时间就是我们致胜的法宝,与其犹犹豫豫不知如何落笔,倒不如多学习答题技巧。
5 光的衍射互动课堂疏导引导1.光的衍射(1)衍射现象当光照射到孔或障碍物上时,光离开直线路径绕到孔或障碍物的阴影里去的现象,叫做光的衍射现象.(2)产生明显衍射的条件只有当孔径或障碍物的尺寸比光的波长小或者跟光的波长相差不多时,光在传播过程中才能发生明显的衍射现象.光的衍射现象表明,光的直线传播是一种近似规律.实际上,在任何条件下,光通过孔或障碍物时都会产生衍射,但只有满足一定的条件,才会发生明显的衍射现象.当光的波长比障碍物的尺寸或孔径小得多时,可以认为光是直进的,这时衍射现象不明显.当光的波长与障碍物的尺寸或孔径相差不多,或障碍物的尺寸或孔径比光的波长小时,光的衍射现象才明显,这时光的直线传播就不正确了.(3)常见的衍射实例及衍射图样①单缝衍射:一束光照到缝宽与光的波长相差不多的单缝上形成,衍射图样为中央宽又亮,两边逐渐变窄变暗的明暗相间的条纹.②圆孔衍射:光照到孔径与光的波长相差不多的圆孔上形成;衍射图样为中央是圆形亮斑、两边依次是变窄变暗的明暗相间的圆环.③泊松亮斑是光的衍射形成的.④在发生单缝或圆孔衍射时,缝或孔越小,衍射现象越明显,中央亮条纹越宽,但变暗.2.光的干涉和光的衍射的比较(1)联系:都是光束的叠加形成的,都说明光个有波动性.(2)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧其他条纹间距不等条纹中央是一条宽度大的亮衍射两边等间距的亮暗条纹中央亮条纹干涉分布规律不同成看作无数光线的叠加形衍射成只有两束光线的叠加形干涉形成条件不同区别,:,::: (3)干涉和衍射的图样有相似之处,都是明暗相间的条纹.只是干涉条纹宽度和亮纹亮度基本相同,衍射条纹中条纹宽度和亮纹亮度均不等,中央亮纹最宽最亮,如图13-5-1所示.图13-5-1活学巧用1.某同学以线状白炽灯为光源,利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后,总结出以下几点,你认为正确的是( )A.若狭缝与灯泡平行,衍射条纹与狭缝平行B.若狭缝与灯泡垂直,衍射条纹与狭缝垂直C.衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关D.衍射条纹的间距与光的波长有关思路解析:若狭缝与线状灯平行,衍射条纹与狭缝平行并且现象明显,故A 项对.若狭缝与线状灯垂直,衍射现象不明显,故B 项错.狭缝越窄,条纹越疏,故C 项对.波长越长,条纹间距越大,故D 项对.答案:ACD2.关于光的衍射现象,下列说法正确的是( )A.紫光的单缝衍射是紫黑相间的直条纹B.白光的单缝衍射是黑白相间的直条纹C.光照到不透明小圆屏上出现泊松高斑,说明光发生了衍射D.光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿直线传播,不存在光的衍射思路解析:单色光照到狭缝上产生的衍射图样是明暗相间的直条纹,白光的衍射图样是彩色条纹.当光照到不透明的小圆屏上,在其阴影处出现亮点光斑,是光的衍射现象.光的衍射现象只有明显和不明显之分,D 项中屏上大光斑的边缘部分很模糊,正是光的衍射造成的,不能认为不存在衍射现象,故A 、C 选项正确.答案:AC3.关于光的干涉、衍射及其应用,下列说法中正确的是( )A.在光的干涉和衍射现象中,都出现亮暗相同的条纹或彩色条纹,因此干涉现象和衍射现象是相同的B.水面上的油层在阳光的照射下出现彩色条纹是干涉现象,泊松亮斑是衍射现象C.增透膜增加透射光,减少反射光是利用了光的干涉D.激光防伪商标,看起来是彩色的,这是光的干涉现象思路解析:光的干涉和衍射虽然有很多共性,但属于不同的光现象,A 错误.油膜的彩色条纹是薄膜干涉产生的,泊松亮斑是很小的圆斑,是光衍射产生的,B 正确.增透膜的作用是增加透射光的强度,减小反射光的损失,厚度应等于光波在膜中波长的41,原理是光的干涉,C 正确.激光防伪商标的彩色条纹是薄膜干涉引起的,D 正确.答案:BCD。
2019-2020年高中物理 13.2《光的干涉》教案新人教版选修3-4一、教材分析1.国内以往教材对光的教学都是按光学的两大分支——利用几何学的概念和方法研究光的传播规律的几何光学和研究光的本性以及光与物质相互作用的规律的物理光学而分两章进行,两部分教学内容的处理相对独立.新课标下的光学教材,突出“光的本性”这条主线,将两部分内容整合为一,全章教材内容编排灵动活跃,贴近光学研究高新理念与成果,具有时代气息.2.教材将《光的干涉》安排在学生可感知的光折射现象研究(第1 节)之后,意在建立有层次的光本性认知平台.在光折射现象研究中得到折射定律后,教材及时引导学生作深层思考:从实验中得出的折射定律与从惠更斯原理得出的结论形式一致,是否可以推测光可能是一种波?“光线”是否应该是光波的波线?为将对光的认知同化至波的图式中去作了自然的铺垫,这样的编排与高中学生的认知水平相适应的,也顺乎人类对光本性认识的进程.3.本节围绕波的特征现象之一——光的干涉的研究展开,以完成“光是一种波”的推理与同化.教材着力于展示典型的光干涉实验及光干涉现象,分析光干涉图样的规律及发生光干涉的条件.教材贯穿了如下的科学方法:不完整的事实(折射定律与从惠更斯原理得出的结论形式一致)↓假说(光是一种波)↓可检验的依据(是波就会干涉)↓新事实的检验(双缝干涉图样)二、学情分析1.学生大多在生活中没有光的干涉现象的体验,但通过高中物理学习,已有水波、声波等机械波干涉的经验与理论,高二学生已有一定的自主构建新知识框架的能力,可以从已感知的机械波干涉现象与规律延伸至待认定的光是波的推想.2.高二学生已有一定的物理学科方法,如观察实验,控制实验,假说方法,从现象归纳规律等,可以实现教材渗透的方法教育意图.三、设计思想基于上述对教材意图与受体分析,本节教学着重向学生介绍作为光的波动说的重要实验支持——光的干涉现象.教学安排拟从回眸机械波的干涉导入,以课堂演示实验及学生随堂实验为依托,让学生“想”——体验逻辑推理的思维过程、“说”——外显思维活动过程、“看”——理性观察、“做”——体验科学探究活动、应用探究方法、“听”——接受前人总结知识,完成教材规定的教学要求.四、教学目标本课教学目标在以下三个领域具体为1.知识与技能◆会观察与描述光的双缝干涉现象,认识单色光双缝干涉条纹的特征.◆知道单色光双缝干涉亮、暗条纹形成的原理.◆知道产生光的干涉现象的条件.◆尝试获取相干光源.2.过程与方法※通过对实验观察分析,认识干涉条纹的特征,获得探究活动的体验.※尝试运用波动理论解释光的干涉现象.※体验观察到光的双缝干涉以支持光的波动说的假说上升为理论的方法.※通过机械波的干涉向光的干涉迁移,经历知识同化、抽象建模的物理思维过程.3.情感态度与价值观●体验探究自然规律的艰辛与喜悦.●欣赏光现象的奇妙和谐.●了解光干涉现象的发现对推动光学发展的意义.五、重点难点重点:1.观察与描述光的双缝干涉现象.2.知道产生光的干涉现象的条件,认识干涉条纹的特征.难点:用波动理论解释亮暗相间的干涉条纹.六、教学策略与手段从上一节所设伏笔“从实验中得出的折射定律与从惠更斯原理得出的结论形式一致,是否可以推测光可能是一种波?”切入,在复习水波的干涉现象及产生条件的基础上,引导学生提出用光是否具有干涉现象来作判断.在演示激光干涉图样之前,预期光干涉图样,介绍杨氏双缝干涉实验.对单色光双缝干涉亮、暗条纹的成因作定性解释.在学生活动《做一做》中,让学生用自制的双缝观察激光的干涉图样,通过双缝观看白炽灯灯丝出现彩色的干涉条纹作为学生的探究活动.作业设计:思考生活中所见过的光的干涉现象,力求使物理课堂学习贴近学生生活,尽量做到“从生活走向物理,从物理走向社会”.接受性学习与探究性学习穿插,完成本课目标.七、课前准备1.为了更好的展开教学内容,上节课后作业预埋一道背景为机械波的干涉的习题.2.教师在课前要做好充分的准备,对教材的内容进行深刻的分析,做好上课时需要的相关课件.做好实验是本堂课的关键,教师在课前要先做好演示实验.3.为了使实验现象明显,本节课要在有暗室条件的教室里上.4.教学用具:⑴实验装置演示光的干涉现象:激光器,双缝;20组学生电源、白炽灯,若干经过曝光的黑色摄影胶片、玻璃板,40只剃须刀,20把直尺.⑵多媒体课件水波干涉的视频,托马斯·杨双缝干涉实验原理示意图,分析出现亮暗相间条纹条件的PPT动画等.八、教学过程全课围绕光的双缝干涉实验展开教学活动.(动画显示课题后,教师引入)在光的折射一课中,从实验中得出的折射定律与从惠更斯原理得出的结论形式一致,是否可以推测光可能是一种波?学生思考与交流后得到:如果光是一种波,则要有波的特征现象作实验支持.干涉是波特有的现象,一切波都能发生干涉,因此可以用光是否具有干涉现象来判断光是不是一种波.(屏幕展示“水波干涉”的视频,通过已有知识的迁移让学生走进光的双缝干涉)让学生观察并描述稳定水波干涉现象的特征:即出现振动总是加强和振动总是减弱的区域,且加强区和减弱区互相间隔的现象;指出干涉现象是两列波在空间相遇叠加的结果;强调要得到稳定干涉图样需要两波源的振动情况完全相同.(板书)一、波的特征现象之一——干涉现象——振动加强与减弱的区域确定发生稳定干涉的条件——两列波的频率相同设问1:⑴预期的光(例如红光)的干涉图样是怎样的?要求回答:单色光的干涉现象是亮暗相间的条纹.(从机械波迁移至光波)设问2:⑵日常生活中为什么不易看到光的干涉现象?如何通过实验控制而获得光的干涉现象?学生交流后教师归总:要产生光的干涉现象必须要有两个振动情况完全相同的光源,实验控制的关键在获取振动情况完全相同的光源,让两个完全相同的“相干光源”发出的光在同一空间叠加,用屏在叠加区域接收,应可得到预期的现象.(板书)二、双缝干涉实验1.物理学家这样做——托马斯·杨双缝干涉实验(屏幕切换显示托马斯·杨双缝干涉实验原理示意图,如图1所示,介绍杨氏实验)教师强调以下两点:单缝的作用是获取单一频率的光源;双缝屏上的两条狭缝离的很近,到前一条狭缝的距离相等,所以两条狭缝处光的振动情况完全相同.说明杨氏最初的实验所用的不是狭缝,而是小孔,后来,他发现改用狭缝后干涉图样更加明亮,于是后人把他的实验叫做双缝干涉实验.杨氏实验成功获得亮暗相间的干涉图样,证明光的确是一种波.(板书)2.双缝干涉演示实验(教师采用激光作为光源演示双缝干涉实验)教师操作:⑴打开激光器,直接把激光打到后背的墙(光屏)上(易观察).要求学生说出观察到的现象——激光沿直线传播,打到墙上是一个亮斑.⑵在激光器前加一双缝,让学生再观察实验现象,并引导学生描述观察到的现象.学生活动:①在加双缝前,请一学生来观察双缝,因为双缝间距太小,大约0.1mm左右,一般很难看出是双缝,可以让其他同学帮助想办法,如将双缝屏迎着光去看便可看出.②仔细观察实验现象,并描述加双缝前、后在光屏上观察到的现象:光到达屏上的范围比不加双缝时大了;屏上出现了亮(红)暗相间的条纹;条纹间距相等;还可以请刚才观察双缝的学生说出,亮暗相间的条纹走向与双缝的方向平行.(板书)双缝干涉图样的特征⑴亮暗相间的条纹;⑵条纹间距相等;⑶光到达的范围比“直线传播”的大.教师设问:为什么会出现这样的图样?怎样用波动理论解释光的干涉现象.(板书)强强弱弱强图1SSS1单色光单缝屏双缝屏光屏三、研究双缝干涉图样的成因(屏幕显示用波面描述相干波叠加的原理图,如图2所示)教师讲解要点:⑴说明示意图是两列波某一时刻峰谷位置分布图.⑵说明两列波的振动情况完全相同,在两列波峰峰、谷谷相遇位置均是加强点;而峰谷相遇位置均是减弱点.⑶先分析S1、S2连线中垂线上的点,这些点到两波源的路程差为0,是加强点,并说明此直线上的点均是加强点.⑷再分析S1、S2连线中垂线两侧最靠近中垂线对称位置上的点,即两列波峰谷相遇点,这些点到两波源的路程差为,为减弱区域.⑸再分析远离中垂线上的点,又是加强区域…….小结:通过以上分析可知:振动加强区与减弱区的分布是相互间隔的,而且是稳定的.结合干涉图样分析:叠加加强区,光能量较强——亮;叠加减弱区,光能量较弱——暗.于是得到亮暗相间的干涉图样.(板书)1. 当屏上某点到双缝S1、S2的路程差是光波波长的整数倍时,即,在这些地方出现亮条纹;2. 当屏上某点到双缝S1、S2的路程差是光波半波长的奇数倍时,即,在这些地方出现暗条纹.学生活动:用自制的器材来观察双缝干涉现象.取经过曝光的黑色摄影胶片,放在玻璃板上.把两只剃须刀片并拢,以刀刃的前端沿直尺在胶片上一次划出两道细缝,缝间距离要小于0.1mm.这样就做成了双缝.学生做好双缝后,教师请若干学生把做好的双缝放到激光器前,让其他同学用白纸在自己座位上就近接收干涉图样.描述各图样及教师演示的实验现象有何异同.教师引导学生总结:干涉条纹的间距与双缝的间距有关,干涉条纹的间距与双缝至屏的距离有关.学生活动:通过自制的双缝观看相距0.5m左右的白炽灯的灯丝,描述观察到的实验现象?思考为什么会出现彩色的干涉条纹?干涉现象是波的特征现象,双缝干涉实验的成功说明光的确是一种波.双缝干涉实验最重要的控制是获得两个完全相同的光源!教室里的两盏白炽灯不是完全相同的两个光源,所以发出的光不会发生干涉;我们刚才的实验中,通过双缝获得了可以产生干涉图样的光源.(板书)四、相干光源如果两个光源发出的光能够产生干涉,这样的两个光源叫做相干光源.(全课总结、提升)1.托马斯·杨在历史上第一次解决了相干光源问题,成功做出了光的干涉实验.光的干涉现象是微粒说无法解释的,使人们认识到光具有波动性.2.两个相干光源发出的光在屏上某处叠加时,如果同相光就加强,如果反相光就减弱,于是产生亮暗条纹,其特征是在中央亮纹两侧对称地分布着亮暗相间的各级干涉条纹,且相邻亮纹和相邻暗纹的间距相等.3.亮暗相间条纹反映光的能量在空间分布情况.暗条纹处光能量几乎是零,表明两列光波叠加彼此相互抵消,这并不是光能量损耗了或变成其它形式能量,而是按波的传播规律,没有能量传到该处;亮条纹处的光能量比较强,光能量增加,也不是光的干涉可以产生能量,而是按波的传播规律,到达该处的能量比较集中.九、作业设计1.认真阅读课本,预习第3节:用双缝干涉测量光的波长.2.例举生活中见过的光的干涉现象.3.探讨:⑴在用自制的双缝观看白炽灯丝时,为什么会看到灯丝两侧细密地分布着彩色的干涉条纹?⑵以下是两个关于光的干涉的实验,试分析在这些实验设计中,是如何获得相干光源的,并作图求出干涉区域:洛埃镜实验 实验示意如图3所示,S 1为狭缝光源,其一部分光直射到光屏,另一部分几乎与镜面平行地射向镜面,然后反射光到达屏上. 菲涅耳双面镜实验 菲涅尔双镜是两个交角很小的平面镜,如图4所示,从狭缝S 发出的光,经平面镜M 1和M 2发生反射. S2E 'E图4O'。
实验:用双缝干涉测光的波长寄语:细节决定成败。
【实验目的】:了解光波产生稳定的干涉现象的条件;观察双缝干涉图样;了解测量头的构造及使用方法;测定单色光的波长。
【实验原理】:光源发出的光经滤光片成为单色光,单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,干涉条纹可从屏上观察到。
图样中相邻两条亮(暗)纹间的距离△x 与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ之间满足。
通过测量d、L、Δx就可计算出光的波长。
一.请同学们证明由于两缝之间的距离远远小于缝到屏的距离,所以有另一方面化简得因为当两列波的路程差为波长的整数倍时,屏上出现亮纹。
所以亮条纹中心的位置为:相邻两个亮条纹或暗纹的中心间距是:二 . 条纹间距的测量1.测量头的构成及使用:由、、等构成。
转动手轮,分划板会移动。
测量时,应使分划板中心刻线对齐条纹的(如图),记下此时手轮上的读数。
转动,使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心,记下此时手轮上的读数。
两次读数之差就表示这两条条纹间的距离。
1.数据的处理方法:测出n个亮纹间的距离a,然后求出相邻两个亮条纹间的距离。
【实验器材】:双缝干涉仪、米尺、测量头。
【实验步骤】:一、观察双缝干涉图样:1.如图所示,把直径约10cm、长约1m的遮光简水平放在光具座上,筒的一端装有双缝,另一端装有毛玻璃屏。
2.取下双缝,打开光源,调节光源的高度,使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。
3.放好单缝和双缝,单缝和双缝间的距离约为5 cm~10 cm,使缝相互平行,中心大致位于遮光筒的轴线上,这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。
4. 在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的双缝干涉图样。
5.分别改变滤光片和双缝,观察干涉图样的变化。
二、测定单色光的波长:6.已知双缝间的距离d,用米尺测出双缝到屏的距离L,用测量头测出相邻两条亮(暗)纹间的距离△x,由,算单色光的波长。
为了减小误差,可测出n条亮纹(暗)纹间的距离a,则可以求出相邻两条亮(暗)纹间的距离△x=a/(n-1)。
班级:姓名:物理:13.5 光的衍射导学案(人教版选修3—4)编写人:邱佳佳审核:高二物理组寄语:奇妙的世界要用我们的双眼去发现。
【学习目标】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.【学习重点】1.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.2.正确认识光发生明显衍射的条件.【学习难点】认识光的衍射现象与干涉现象根本上讲都是光波的相干叠加.【知识链接】光的干涉现象反映了光的波动性,而波动性的另一特征是波的衍射现象.问题1:什么是波的衍射现象?问题2:能发生明显的衍射现象的条件是什么?问题3:我们常说“光沿直线传播”,那么光是否会产生衍射现象?为什么生活中我们观察不到光的衍射呢?【新课学习】一、光的单缝衍射1。
单缝衍射实验.用平行单色光照射狭缝,当缝较宽时,光沿着传播,阴影区和亮区边界清晰;减小缝宽,在缝较窄时,阴影区和亮区的边界变得模糊;继续减小缝宽,当缝足够窄时,尽管亮条纹的亮度有所,但是宽度反而。
光明显地偏离直线传播进入几何阴影区。
这就是光的衍射现象。
2.光的衍射的形成.如图所示,当光传播到狭缝时,可把狭缝S看成许许多多个点光源,这些点光源发出的光在空间传播相遇叠加时加强或者削弱,屏幕上就出现了明暗相间的条纹。
说明:其实,干涉、衍射都是波的叠加现象,从本质上讲,两者并无区别。
区分干涉、衍射,是一种习惯说法。
在实际中,干涉、衍射常常出现于同一现象中.【思考与讨论】(1)既然光能绕过障碍物继续传播发生衍射现象,那么这与我们平时说的“光沿直线传播”不是矛盾了吗?该如何解释这两种现象呢?(2)课本62页第3题3.单缝衍射条纹的特征.(单色光的衍射图样)①明暗相间的条纹。
②中央亮纹最、最,从中央往两侧亮条纹变、变。
【思考与讨论】(1)光的单缝衍射图样和双缝干涉图样有什么异同?(2)光的单缝衍射实验中,减小缝宽,衍射图样如何变化?如果增大入射光的波长,衍射图样又如何变化?(提示:单缝越窄,入射光波长越长越容易发生衍射)二、泊松亮斑请同学们阅读课本61页“科学足迹”了解泊松亮斑,进一步认识光的衍射现象。
13.5光的衍射【学习目标】1.了解光的衍射现象及观察方法.2.理解光产生衍射的条件.3.知道几种不同衍射现象的图样.知识回顾:1. 为什么我们朝着一个方向说话在其他方向也能听见声音? 答:因为声波在传播过程中发生了衍射2. 为什么我们用手电筒朝着一个方向照射,在它的周围也会感觉很亮? 答:因为光发生了衍射3. 什么能够发色个衍射?答:波知识点一、光的衍射三种衍射现象和图样特征:(1) 单缝衍射:①单缝衍射现象:如图所示,点光源S 发出的光经过单缝后照射到光屏上,若缝较宽,则光沿着直线传播,传播到光屏上的AB 区域;若缝足够窄,则光的传播不再沿直线传播,而是传到几何阴影区,在AA BB ''、区还出现亮暗相间的条纹,即发生衍射现象.要点诠释:衍射是波特有的一种现象,只是有的明显,有的不明显而已.②图样特征.单缝衍射条纹分布是不均匀的,中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同:用单色光照射单缝时,光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹,中央条纹宽度大,亮度也大,如图所示,与干涉条纹有区别.用白光照射单缝时,中间是白色亮条纹,两边是彩色条纹,其中最靠近中央的色光是紫光,最远离中央的是红光.(2)圆孔衍射:①圆孔衍射的现象.如图甲所示,当挡板AB上的圆孔较大时,光屏上出现图乙中所示的情形,无衍射现象发生;当挡板AB上的圆孔很小时,光屏上出现图丙中所示的衍射图样,出现亮、暗相间的圆环.②图样特征.衍射图样中,中央亮圆的亮度大,外面是亮、暗相间的圆环,但外围亮环的亮度小,用不同的光照射时所得图样也有所不同,如果用单色光照射时,中央为亮圆,外面是亮度越来越暗的亮环.如果用白光照射时,中央亮圆为白色,周围是彩色圆环.(3)圆板衍射.在1818年,法国物理学家菲涅耳提出波动理论时,著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆板后面的中央应出现一个亮斑,这看起来是一个荒谬的结论,于是在同年,泊松在巴黎科学院宣称他推翻了菲涅耳的波动理论,并把这一结果当作菲涅耳的谬误提了出来但有人做了相应的实验,发现在圆板阴影的中央确实出现了一个亮斑,这充分证明了菲涅耳理论的正确性,后人把这个亮斑就叫泊松亮斑.小圆板衍射图样的中央有个亮斑——泊松亮斑,图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小.衍射光栅:(1)构成:由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器.(2)特点:它产生的条纹分辨程度高,便于测量.(3)种类:⎧⎨⎩透射光栅反射光栅衍射现象与干涉现象的比较种类项目单缝衍射双缝干涉不同点产生条件只要狭缝足够小,任何光都能发生频率相同的两列光波相遇叠加条纹宽度条纹宽度不等,中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间不等各相邻条纹等间距亮度中央条纹最亮,两边变暗清晰条纹,亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象,属于波的叠加;干涉、衍射都有明暗相间的条纹三种衍射图样的比较:如图所示是光经狭缝、小孔、小圆屏产生的衍射图样的照片.由图可见:(1)光经不同形状的障碍物产生的衍射图样的形状是不同的.(2)衍射条纹的间距不等.(3)仔细比较乙图和丙图可以发现小孔衍射图样和小圆屏衍射图样的区别:①小圆屏衍射图样的中央有个亮斑——著名的“泊松亮斑”;②小圆屏衍射图样中亮环或暗环间距随着半径的增大而减小,而圆孔衍射图样中亮环或暗环间距随半径增大而增大;③乙图背景是黑暗的,丙图背景是明亮的.例题1.关于光的衍射现象,下面说法正确的是().A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹B.白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射D.光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿着直线传播,不存在光的衍射现象【思路点拨】根据光波发生明显衍射的条件进行判断。
2019-2020学年高中物理第十三章 5光的衍射教案新人教版选修
3-4
教学要求:
1、知道光的衍射现象
2.知道产生光的衍射现象的条件:障碍物或孔、缝的大小比光的波长小或与波长相仿时,才能观察到明显的衍射现象.
3.知道“几何光学”中所说的光沿直线传播是一种近似.
重点和难点:产生光的衍射现象的条件
课时:1课时
基本教学过程
光的干涉现象反映了光的波动性,而波动性的另一特征是波的衍射现象,光是否具有衍射现象呢?如果有衍射现象,为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢?
水波、声波都会发生衍射现象,它们发生衍射的现象特征是什么?
一切波都能发生衍射,通过衍射把能量传到阴影区域,能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多.(播放视频)
一、光的衍射
1、光的衍射:光离开直线路径绕过障碍物阴影里去的现象叫做光的衍射现象。
2、明显衍射的条件:障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。
3、物理意义:光的衍射现象证明光是一种波。
二、单缝衍射条纹的特征
1、中央亮纹宽而亮.
2、两侧条纹具有对称性,亮纹较窄、较暗.
单缝衍射规律:
1、波长一定时,单缝窄的中央条纹宽,各条纹间距大.
2、单缝不变时,光波波长大的(红光)中央亮纹越宽,条纹间隔越大.
3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白色,两侧为彩色条纹,且外侧呈红色,内侧为紫色.
泊松亮斑:
不只是狭缝和圆孔,各种不同形状的物体都能使光发生衍射,以至使影的轮廓模糊不清,其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果.历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑.
三、衍射光栅
衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学仪器。
可分为透射光栅和反射光栅。
干涉条纹与衍射条纹的区别:
干涉:等距的明暗相间的条纹,亮条纹的亮度向两边减弱较慢。
衍射:中央有一条较宽亮条纹,两边是对称明暗相间的条纹,亮条纹的亮度向两边减弱得很快。
光的衍射现象说明光的直线传播是有条件的,只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的
情况下,光才可以看作是沿直线传播的。
四、练习
例1:关于光的衍射现象,下面说法正确的是
A、红光的单缝衍射图样是红黑相间的直条纹
B、白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹
C、光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑,说明发生了衍射
D、光照到较大圆孔上出现大光斑,说明光沿直线传播,不存在光的衍射
例2:用平行的单色光垂直照射到中央有孔的不透明圆板,当孔逐渐减小时,在圆板后面的屏上可以看到什么现象?
例3:下面四种现象中,哪些不是光的衍射现象造成的
A.通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管,会看到平行的彩色条纹
B.不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑
C.太阳光照射下,架在空中的电线在地面上不会留下影子
D.用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环
说明:
1.课本只要求学生初步了解光的衍射现象,不做理论讨论,因此与机械波类比和观察实验现象是十分重要的.首先,要结合机械波的衍射,使学生明确光产生衍射的条件.
2.除了演示实验外,要尽可能多地让学生自己动手做实验进行观察.包括节后的“做一做”,以及观察小孔衍射(在铝箔或胶片上打出尺寸不同的小孔,以小电珠作光源,距光源lm~2m,眼睛靠近小孔观察光通过小孔的衍射花样棗彩色圆环).还可让学生通过羽毛、纱巾观看发光的灯丝门4见到的彩色花样可不作解释)等等,以补学生对这一现象的不熟悉和帮助学生理解.
3.在本节后的阅读材料中提到泊松亮斑——油松原以为这下子可以驳倒菲涅尔的波动理论了,可事与愿违,菲涅尔和阿拉果接受了泊松的挑战,用实验验证了这个理论结论,实验却成了波动理论极其精彩的实证,菲涅尔为此获得了科学奖金(1819年).这个科学小故事告诉我们,在科学研究上必须重视理论的指导作用和实践的检验作用;作为科研工作者,必须有坚定的自信心和踏实勤奋的工作态度.今天的学习,在掌握知识的同时,也应培养自己这方面的好品质、好作风.
4.应该让学生了解,光的直进,是几何光学的基础,光的衍射现象并没有完全否定光的直进,而是指出了光的直进的适用范围或者说它的局限性.。