高中物理光的衍射教案大全
光的衍射和光的干涉一樣證明了光具有波動(dòng)性。接下來是小編為大家整理的高中物理光的衍射教案大全，希望大家喜歡!
高中物理光的衍射教案大全一
光的衍射教學(xué)設(shè)計(jì)
在中學(xué)物理教學(xué)中，將所學(xué)知識應(yīng)用到實(shí)際生活中去，有利于幫助學(xué)生加深對物理知識的理解，有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，有利于提高學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)物理知識的興趣。筆者在“光的衍射”一節(jié)教學(xué)中進(jìn)行了嘗試，收到了良好的教學(xué)效果。
一、教學(xué)設(shè)計(jì)
現(xiàn)行人教版高中《物理》教材中，對“光的衍射”一節(jié)的處理是基于單縫衍射和圓孔衍射兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，而且以此說明光發(fā)生明顯衍射的條件和現(xiàn)象。在教學(xué)過程中，通過在教材中兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸、拓展，引導(dǎo)學(xué)生對比分析發(fā)現(xiàn)：光通過不同形狀的障礙物發(fā)生衍射時(shí)，其衍射圖樣不一樣。再進(jìn)一步演示和觀察光通過正三角形孔、正方形孔、正多邊形孔的衍射現(xiàn)象加以驗(yàn)證，并介紹光的衍射在現(xiàn)代技術(shù)上的應(yīng)用，如X射線通過晶體發(fā)生晶格衍射。反過來，用對應(yīng)的衍射圖樣來推測晶體的微觀結(jié)構(gòu)。讓學(xué)生分析為什么光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)受到限制，以及對光在介質(zhì)中沿直線傳播規(guī)律進(jìn)一步再認(rèn)識，使學(xué)生對光的衍射現(xiàn)象的認(rèn)識得到升華。
二、實(shí)驗(yàn)器材及操作
光源選用激光筆，縫和孔的具體制作過程簡述如下：
用刀片、縫衣針等工具在不透光的塑料卡片(如電話卡)上，分別刻制出不同寬度的縫和不同大小、不同形狀的孔。如圖1所示卡片上制作寬度約為2 mm的縫a和寬度約為0.5 mm的縫b;如圖2所示卡片上制作直徑約為2 mm的圓孔c和直徑約為1 mm的圓孔d;如圖3所示卡片上制作線度都約為1 mm的正三角形孔e、正方形體正多邊形孔g。
演示時(shí)，把有孔或縫的卡片固定在支架上作為擋板，在相距1 m左右的位置，把激光筆光源照射到縫或孔上，在光屏(可以把白色墻壁作為光屏)上可看到相應(yīng)的衍射現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示。
三、教學(xué)過程
1.提出問題
師問：衍射是波所特有的現(xiàn)象，既然光也是一種波，為什么在日常生活中沒有觀察到光的衍射現(xiàn)象?
學(xué)生討論。
2.分析問題
師問：衍射是波繞過障礙物傳播的現(xiàn)象。波要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象(也即人們?nèi)庋勰苤苯佑^察到波的衍射現(xiàn)象)必須滿足什么條件?
生答：波要發(fā)生明顯衍射，必須滿足一定的條件：只有障礙物或縫的尺寸跟波長差不多，或者比光的波長更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。
師問：怎樣才能觀察到光的衍射現(xiàn)象呢?
生答：光的波長很短，而可見光的波長實(shí)際上只有十分之幾微米，一般物體的尺寸都比它大得多，因此，很難看到光的衍射現(xiàn)象。但是若障礙物或縫的尺寸很小，與光波波長差不多時(shí)，就應(yīng)該觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。
3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
實(shí)驗(yàn)一：如圖4所示裝置，把激光筆發(fā)出的激光分別照在單縫b、d上，觀察屏上的圖樣。
現(xiàn)象及分析：當(dāng)激光照在寬縫a上時(shí)，光沿著直線方向通過縫，在屏上產(chǎn)生一條跟縫的寬度相當(dāng)?shù)牧辆€;當(dāng)激光照在窄縫b上時(shí)，光通過縫后就明顯地偏離了直線傳播方向照到了屏上相當(dāng)寬的地方，并且出現(xiàn)了明暗相間的條紋，如圖5所示，這就是光的衍射現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)二：在上述實(shí)驗(yàn)中，把擋板換成圖2所示卡片，把激光筆發(fā)出的激光分別照在圓孔c、d上，觀察屏上的圖樣。
現(xiàn)象和分析：當(dāng)激光照在直徑較大的孔C上時(shí)，在屏上得到一個(gè)圓形亮斑，圓的大小跟按光沿直線傳播規(guī)律作圖得到的一樣。當(dāng)激光照在直徑較小的孔d上時(shí)，屏上得到一些明暗相間的圓環(huán)，這些圓環(huán)達(dá)到的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了光沿直線傳播所對應(yīng)照明的區(qū)域，如圖6所示。
小結(jié)：上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說明：當(dāng)縫或孔較大(比光波波長大得多)時(shí)，衍射現(xiàn)象不明顯(肉眼很難直接觀察到);當(dāng)縫或孔很小(與光波波長接近或比光波波長更小)時(shí)，衍射現(xiàn)象十分明顯。
4.知識延伸
師問：同學(xué)們，試比較上面單縫衍射和圓孔衍射圖樣，有那些相同點(diǎn)，又有哪些不同點(diǎn)?
生答：相同點(diǎn)都是明暗相間的條紋。不同點(diǎn)是圓孔衍射條紋為圓環(huán)形狀，而單縫衍射條紋是直線形狀。
師問：通過比較，說明衍射圖樣的形狀與什么有關(guān)?
高中物理光的衍射教案大全二
一、教材分析
《光的顏色 色散》是人教版高中物理選修3-4第13章第五節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，主要認(rèn)識光的衍射以及衍射光柵的原理。
二、教學(xué)目標(biāo)
1、知識目標(biāo)
(1)通過實(shí)驗(yàn)觀察，讓學(xué)生認(rèn)識光的衍射現(xiàn)象，知道發(fā)生明顯的光的衍射現(xiàn)象的條件，從而對光的波動(dòng)性有進(jìn)一步的認(rèn)識.
(2)通常學(xué)習(xí)知道“幾何光學(xué)”中所說的光沿直線傳播是一種近似規(guī)律.
2、能力目標(biāo)
(1)通過討論和對單縫衍射裝置的觀察，理解衍射條件的設(shè)計(jì)思想.
(2)在認(rèn)真觀察課堂演示實(shí)驗(yàn)和課外自己動(dòng)手觀察衍射現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生比較推理能力和抽象思維能力.
3、情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)：
通過“泊松亮斑”等科學(xué)小故事的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)定的自信心、踏實(shí)勤奮的工作態(tài)度和科學(xué)研究品德.
三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)
1、教學(xué)重點(diǎn)
單縫衍射實(shí)驗(yàn)和圓孔衍射實(shí)驗(yàn)的觀察以及產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.
2、教學(xué)難點(diǎn)
衍射條紋成因的初步說明.
四、學(xué)情分析(根據(jù)個(gè)人情況寫)
1.通過機(jī)械波衍射現(xiàn)象類比推理，提出光的衍射實(shí)驗(yàn)觀察設(shè)想.
2.通過觀察分析實(shí)驗(yàn)，歸納出產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件以及衍射是光的波動(dòng)性的表現(xiàn).
3.通過對比認(rèn)識衍射條紋的特點(diǎn)及變化，加深對衍射圖象的了解.
六、教學(xué)用具
JGQ型氦氖激光器25臺，衍射單縫(可調(diào)縫寬度)，光屏、光柵衍射小圓孔板，兩支鉛筆(學(xué)生自備)，日光燈(教室內(nèi)一般都有)，直徑5 mm的自行車軸承用小鋼珠，被磁化的鋼針(吸小鋼珠用)，投影儀(本節(jié)課在光學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行).
七、課時(shí)安排：1課時(shí)
八、教學(xué)過程
(一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
復(fù)習(xí)水波的衍射
[投影水波衍射圖片(試驗(yàn)修訂本第二冊P14圖10—26，10—27)]
[師]請大家看這幾幅圖片，回憶一下相關(guān)內(nèi)容，回答下面兩個(gè)問題：
1.什么是波的衍射?
2.圖10—27中哪一幅衍射現(xiàn)象最明顯?說明原因.
[生1](議論后，一人發(fā)言)波能繞過障礙物的現(xiàn)象叫波的衍射.圖10—27中丙圖衍射最明顯，因?yàn)檫@里的孔寬度最小.
[師]前一個(gè)問題回答得很好，后一個(gè)問題有沒有同學(xué)還有其他看法?
[生2]我認(rèn)為丙圖中孔的尺寸雖然是最小，但不一定就是發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的原因，我們應(yīng)該用它跟波長比.
[師]很好，大家一起來說說發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是什么?
[生總結(jié)]障礙物或孔的尺寸比波長小或者跟波長相差不多.
(二)情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)
光的衍射實(shí)驗(yàn)
[師]通過上一節(jié)課光的干涉的學(xué)習(xí)，我們知道光是具有波動(dòng)性的，光既然是一種波，那么在傳播過程中也應(yīng)該具有衍射的現(xiàn)象，大家有沒有見過光的衍射現(xiàn)象呢?能舉出例子嗎?
(學(xué)生討論后，一致認(rèn)為，光波也應(yīng)有衍射本領(lǐng)，但無法舉出例子)
[師]根據(jù)我們剛才復(fù)習(xí)的明顯衍射現(xiàn)象的條件，大家說說看，為什么平時(shí)我們不易觀察到光的衍射?
[生]可能是因?yàn)楣獠úㄩL很短，而平常我們遇到的障礙物或孔的尺寸比較大，所以不易觀察到光的衍射現(xiàn)象.
[師]很有道理，大家來想想辦法解決這一問題.
(三)合作探究、精講點(diǎn)撥
(學(xué)生討論，設(shè)計(jì)出多種實(shí)驗(yàn)觀察方案，絕大部分著眼于發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，教師加以肯定鼓勵(lì))
[實(shí)驗(yàn)觀察]
安排學(xué)生根據(jù)上面的設(shè)想，自制單縫和小孔.
1.用單縫觀察日光燈光源.
2.用小孔觀察單色點(diǎn)光源.
[師]請大家認(rèn)真觀察，然后告訴我你看到的現(xiàn)象.
(學(xué)生回答基本上有兩類現(xiàn)象，一是觀察到了單一的一條亮線或一個(gè)圓形亮點(diǎn)，二是觀察到比較模糊的明暗相間的線狀或環(huán)狀條紋)
[師]大家做得很認(rèn)真，有幾位同學(xué)已成功地觀察到了光的衍射現(xiàn)象，現(xiàn)在我們再用更好的裝置來一起觀察一下光的衍射現(xiàn)象.
[教師演示]
在不透明的屏上裝有一個(gè)寬度可以調(diào)節(jié)的單縫，用氦氖激光器照射單縫，在縫后適當(dāng)距離處放一光屏，如右圖20—19所示.
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調(diào)節(jié)單縫寬度演示，得出下列結(jié)果.
縫寬 較寬 較窄 很窄 極窄 關(guān)閉 屏上現(xiàn)象 一條較寬亮線 一條較窄亮線 亮線變寬、變暗并出現(xiàn)明暗相間條紋 明暗條紋清晰、細(xì)小 條紋消失 [師]請大家將我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與課本圖20—8的幾幅照片比較，總結(jié)一下光要發(fā)生明顯的衍射應(yīng)滿足什么條件.
高中物理光的衍射教案大全三
教學(xué)目標(biāo)：
(一)知識與技能
1、通過實(shí)驗(yàn)觀察，讓學(xué)生認(rèn)識光的衍射現(xiàn)象，知道發(fā)生明顯的光的衍射現(xiàn)象的條件，從而對光的波動(dòng)性有進(jìn)一步的認(rèn)識。
2、通過學(xué)習(xí)知道“幾何光學(xué)”中所說的光沿直線傳播是一種近似規(guī)律。
(二)過程與方法
1、通過討論和對單縫衍射裝置的觀察，理解衍射條件的設(shè)計(jì)思想。
2、在認(rèn)真觀察課堂演示實(shí)驗(yàn)和課外自己動(dòng)手觀察衍射現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生比較推理能力和抽象思維能力。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過“泊松亮斑”等科學(xué)小故事的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)定的自信心、踏實(shí)勤奮的工作態(tài)度和科學(xué)研究精神。
教學(xué)重點(diǎn)：
單縫衍射實(shí)驗(yàn)和圓孔衍射實(shí)驗(yàn)的觀察以及產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。
教學(xué)難點(diǎn)：
衍射條紋成因的初步說明。
教學(xué)方法：
1、通過機(jī)械波衍射現(xiàn)象類比推理，提出光的衍射實(shí)驗(yàn)觀察設(shè)想。
2、通過觀察分析實(shí)驗(yàn)，歸納出產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件以及衍射是光的波動(dòng)性的表現(xiàn)。
3、通過對比認(rèn)識衍射條紋的特點(diǎn)及變化，加深對衍射圖象的了解。
教學(xué)用具：
頻率可調(diào)的振源、發(fā)波水槽及相應(yīng)配件、水波衍射圖樣示意掛圖、光的干涉衍射演示儀、激光干涉衍射演示儀(及相關(guān)的配件)、單絲白熾燈、紅燈、藍(lán)色燈，自制的單縫衍射片、光波圓孔衍射管、游標(biāo)卡尺、激光發(fā)生器、小圓屏。
教學(xué)過程：
(一)引入新課
光的干涉現(xiàn)象反映了光的波動(dòng)性，而波動(dòng)性的另一特征是波的衍射現(xiàn)象，光是否具有衍射現(xiàn)象呢?
提出問題：什么是波的衍射現(xiàn)象?
演示水波的衍射現(xiàn)象，讓學(xué)生回答并描述衍射現(xiàn)象的特征，喚起學(xué)生對機(jī)械波衍射的回憶，然后再舉聲波的衍射例子。指出一切波都能發(fā)生衍射，通過衍射把能量傳到陰影區(qū)域，能夠發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸跟波長差不多。
水波、聲波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象，那么光是否也會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象?若會產(chǎn)生，那么衍射圖樣可能是什么樣呢?
(二)新課教學(xué)
1、單縫衍射實(shí)驗(yàn)
(1)教師用光的干涉、衍射儀做單色光的單縫衍射，或用激光源來做單縫衍射實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中展示縫較寬時(shí)：光沿著直線傳播，陰影區(qū)和亮區(qū)邊界清晰;減小縫寬，在縫較狹時(shí)：陰影區(qū)和亮區(qū)的邊界變得模糊;繼續(xù)減小縫寬光明顯地偏離直線傳播進(jìn)入幾何陰影區(qū)，屏幕上出現(xiàn)明暗相間的衍射條紋。
(2)分析：展示衍射現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)示意圖，當(dāng)光傳播到狹縫時(shí)，可把狹縫S看成許許多多個(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決定了屏幕上各點(diǎn)位置的明暗情況.
(3)特征：(單色光的衍射圖樣)
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?、趦蓚?cè)條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗.
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