第一篇：13.5 光的衍射教案范文

衡陽縣一中高二物理組

全新課標理念，集體智慧結晶

第五節 光的衍射

教學目標：

（一）知識與技能

1、通過實驗觀察，讓學生認識光的衍射現象，知道發生明顯的光的衍射現象的條件，從而對光的波動性有進一步的認識。

2、通過學習知道“幾何光學”中所說的光沿直線傳播是一種近似規律。

（二）過程與方法

1、通過討論和對單縫衍射裝置的觀察，理解衍射條件的設計思想。

2、在認真觀察課堂演示實驗和課外自己動手觀察衍射現象的基礎上，培養學生比較推理能力和抽象思維能力。

（三）情感態度與價值觀

通過“泊松亮斑”等科學小故事的學習，培養學生堅定的自信心、踏實勤奮的工作態度和科學研究精神。教學重點：

單縫衍射實驗和圓孔衍射實驗的觀察以及產生明顯衍射現象的條件。教學難點：

衍射條紋成因的初步說明。教學方法：

1、通過機械波衍射現象類比推理，提出光的衍射實驗觀察設想。

2、通過觀察分析實驗，歸納出產生明顯衍射現象的條件以及衍射是光的波動性的表現。

3、通過對比認識衍射條紋的特點及變化，加深對衍射圖象的了解。教學用具：

頻率可調的振源、發波水槽及相應配件、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(及相關的配件)、單絲白熾燈、紅燈、藍色燈，自制的單縫衍射片、光波圓孔衍射管、游標卡尺、激光發生器、小圓屏。教學過程：

(一)引入新課

衡陽縣一中高二物理組

全新課標理念，集體智慧結晶

光的干涉現象反映了光的波動性，而波動性的另一特征是波的衍射現象，光是否具有衍射現象呢？

提出問題：什么是波的衍射現象？

演示水波的衍射現象，讓學生回答并描述衍射現象的特征，喚起學生對機械波衍射的回憶，然后再舉聲波的衍射例子。指出一切波都能發生衍射，通過衍射把能量傳到陰影區域，能夠發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、聲波都會發生衍射現象，那么光是否也會產生衍射現象？若會產生，那么衍射圖樣可能是什么樣呢？

（二）新課教學

1、單縫衍射實驗

（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驗。實驗過程中展示縫較寬時：光沿著直線傳播，陰影區和亮區邊界清晰；減小縫寬，在縫較狹時：陰影區和亮區的邊界變得模糊；繼續減小縫寬光明顯地偏離直線傳播進入幾何陰影區，屏幕上出現明暗相間的衍射條紋。

（2）分析：展示衍射現象實驗示意圖，當光傳播到狹縫時，可把狹縫S看成許許多多個點光源，這些點光源發出的光在空間傳播相遇疊加決定了屏幕上各點位置的明暗情況．

（3）特征：(單色光的衍射圖樣)①中央亮紋寬而亮．

②兩側條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗．（4）學生動手觀察單縫衍射：

教師分發單縫衍射觀察片，每片觀察片刻有二條寬度不同的單縫．讓學生通過單縫分別觀察設在教室前、后的紅色燈、藍色燈的衍射現象；讓學生仔細觀察：

①同一縫紅色衍射條紋與藍色衍射條紋是否有區別？ 衡陽縣一中高二物理組

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②同一種色光，單縫寬度不同衍射條紋是否有區別？

然后讓學生通過單縫觀察白熾燈的衍射圖樣，引導學生分析歸納最后總結規律：

①波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大。②單縫不變時，光波波長的(紅光)中央亮紋寬，條紋間隔大。

③白熾燈的單縫衍射條紋為中央亮兩側為彩色條紋，且外側呈紅色，靠近光源的內側為紫色。

2、光的圓孔衍射

（1）圓孔衍射實驗

教師用激光干涉衍射儀做圓孔衍射實驗，實驗過程中展示孔較大時，光沿直線傳播，陰影區和亮區邊界清晰，逐漸減小圓孔大小，當圓孔減小到一定程度時出現環狀明暗相間同心圓的衍射圖樣。

（2）教師分發給學生手持“光波衍射”管，讓學生將小孔對準教室前、后的紅色燈光源、藍色燈光源，觀察圓孔衍射圖樣。

（3）教師用激光干涉衍射儀裝上儀器配備的不同形狀小孔，演示光的衍射現象；讓學生觀察、記錄、描繪各式的衍射圖樣，讓學生認識到光的衍射是一個極普遍的物理現象。

3、演示：“泊松亮斑”

教師向學生指出：不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過物體的邊緣而發生衍射的結果。歷史上曾有一個著名的衍射圖樣——泊松亮斑。

（1）教師介紹這個一波三折的歷史故事。

（2）教師用激光干涉衍射儀中相應的配件演示“泊松亮斑”實驗，讓學生腦海中對“泊松亮斑”圖樣有深刻印象。指出任何物理理論的正確與否都必須經過實驗的檢驗，實驗是檢驗理論的標準。

（3）讓學生用自制的光波衍射管前端換上小圓屏并對準光源觀察，在管內除看到光環外還可看到在不透明小圓屏背后陰影中心有一亮斑——泊松亮斑。

4、衍射光柵

教師指導學生閱讀教材有關內容。了解衍射光柵的制作原理。衡陽縣一中高二物理組

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（三）課堂小結

讓學生自己總結本節課所學內容并與同學交流。

（四）布置作業

1、完成“問題與練習”中的題目。

2、課后閱讀“科學漫步”――X射線衍射與雙螺旋。

第二篇：光的衍射教案

教學目標

（一）知識目標

1、知道幾何光學中所說的光沿直線傳播是一種近似．

2、知道光通過狹縫和圓孔的衍射現象．

3、知道觀察到明顯衍射的條件

（二）能力目標

了解單縫衍射、小孔衍射，并能用相關知識對生活中的有關現象進行解釋和分析．

（三）情感目標

1、讓學生知道科學研究必須重視理論的指導和實踐的勤奮作用；

2、必須有自信心和踏實勤奮的態度；

3、在學習中也要有好品質、好作風．

教學建議

有關光的衍射的教學建議

應該讓學生了解，光的直進，是幾何光學的基礎，光的衍射現象并沒有完全否定光的直進，而是指出了光的直進的適用范圍或者說它的局限性．

課本只要求學生初步了解光的衍射現象，不做理論討論，因此與機械波類比和觀察實驗現象是十分重要的．首先，要結合機械波的衍射，使學生明確光產生衍射的條件．

講光的衍射要配合演示實驗、要讓學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．

除了演示實驗外，要盡可能多地讓學生自己動手做實驗進行觀察．包括節后的小實驗2，以及觀察小孔衍射(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，眼睛靠近小孔觀察光通過小孔的衍射花樣--彩色圓環)．還可讓學生通過羽毛、紗巾觀看發光的燈絲(對見到的彩色花樣可不作解釋)等等，以補學生對這一現象的不熟悉和幫助學生理解．

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理論了，事與愿違，菲涅爾和阿拉果接受了泊松的挑戰，用實驗驗證了這個理論結論，實驗卻成了波動理論極其精彩的實證，菲涅爾為此獲得了科學獎金(1819年)．這個科學小故事告訴我們，在科學研究上必須重視理論的指導作用和實踐的檢驗作用；作為科研工作者，必須有堅定的自信心和踏實勤奮的工作態度．今天的學習，在掌握知識的同時，也應培養自己這方面的好品 質、好作風．

關于演示實驗的教學建議

光的衍射實驗，可以將演示和學生實驗同時在一節課內完成

單縫衍射仍用激光演示儀．演示時可以再將雙縫干涉演示一下，讓學生從中對比干涉條紋等間距，衍射條紋中間寬、兩邊窄，然后讓學生用游標下尺觀察日光燈通過卡尺兩測腳形成的窄縫產生的衍涉條紋．實驗中要讓學生仔細觀察兩側腳間距從大到小逐漸變化．本實驗也可用線狀白熾燈使縫與燈絲平行，眼睛靠近狹縫可以觀察到狹縫兩側的彩色條紋．

教學設計示例

（－）引入新課

一、光的衍射現象

上節研究了光的干涉現象，說明光具有波動性．衍射現象也是波的主要特征之一，如果我們能通過實驗觀察到光的明顯的衍射現象，那么也就能更充分地說明光具有波動性．

（二）教學過程

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相比或比光的波長?。r，光繞到障礙物陰影里去的現象．

演示：

下面我們用實驗進行觀察．

取一個不透光的屏，在它的中間裝上一個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像屏（如圖）．

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

這實驗表明光在其前進的途中遇上大小相當于光的波長的障礙物或孔時，偏離了直線傳播方向，即光產生了衍射現象．上述衍射現象是通過單縫形成的，我們稱之為光的單縫衍射．

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，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．

用點光源來照射有較大圓孔AB的屏，在像屏 MN上出現一個光亮的圓，這說明光是沿直線傳播的．逐漸縮小孔的直徑，可以看到屏上的亮圓也逐漸減小．但是，圓孔縮到很小時，在像屏MN上原陰影區就形成一些明暗相間的圓環，這些圓環達到的范圍遠遠超過了光按直線傳播所能照到的范圍，這就是光通過小孔產生的衍射現象．

光的衍射現象進一步證明了光具有波動性，對確定光的波動說的正確性起了重要作用．

關于這個問題，歷史上曾有過一段趣事．1818年，當法國物理學家菲漢耳提出光的波動理論時，著名數學家泊松根據菲涅耳的理論推算出：把一個不透光的小的圓盤狀物放在光束中，在距這個圓盤一定距離的像屏上，圓盤的陰影中心應當出現一個亮斑．人們從未看過和聽說過這種現象，因而認為這是荒謬的，所以泊松興高采烈地宣稱他駁倒了菲涅耳的波動理論，菲涅耳接受了這一挑戰，精心研究，“奇跡”終于出現了，實驗證明圓盤陰影中心確實有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑．

光沿直線傳播只是一個近似的規律：當光的波長比障礙物或孔的尺寸小得多時，可認為光是沿直線傳播的，當光的波長與障礙物或孔的尺寸可以相比擬時將產生明顯的衍射現象

提問：當光通過小孔或者狹縫時，在后面的光屏上會得到什么樣的圖案？

學生回答的基礎上老師總結．

當縫很大時——直線傳播（得到影）

當縫減小時——逐漸會出現小孔成像的現象

繼續減小縫的大小——會出現光的衍射現象．

探究活動

1、用游標卡尺觀察光的衍射現象．

2、考察光的衍射現象在人們的日常生活中的體現．

物理教案－光的衍射

第三篇：13.5光的衍射教案范文

光的衍射教案

三維目標

（一）知識與技能

1、知道幾何光學中所說的光沿直線傳播是一種近似．

2、知道光通過狹縫和圓孔的衍射現象．

3、知道觀察到明顯衍射的條件

（二）過程與方法

了解單縫衍射、小孔衍射，并能用相關知識對生活中的有關現象進行解釋和分析．

（三）情感態度價值觀

1、讓學生知道科學研究必須重視理論的指導和實踐的勤奮作用；

2、必須有自信心和踏實勤奮的態度；

3、在學習中也要有好品質、好作風．

教學重點、難點

1． 通過眾多的光的衍射實驗事實和衍射圖片來認識光的波動性．

2．光的衍射現象與干涉現象根本上講都是光波的相干疊加．

3．正確認識光發生明顯衍射的條件．

4．培養學生動手實驗能力，教育學生重視實驗，重視實踐．

教具

1．演示水波衍射現象．

頻率可調的振源，發波水槽及相應配件，水波衍射圖樣示意掛圖．

2．演示光的單縫、圓孔衍射現象．

光的干涉、衍射演示儀，激光干涉、衍射演示儀(及相關的配件)，單絲白熾燈、紅燈、藍色燈，自制的單縫衍射片，光波圓孔衍射管，游標卡尺．

3．演示泊松亮斑，激光發生器，小圓屏． 教學方法：探究法

教學設計示例

（－）引入新課

提出問題：什么是波的衍射現象？

演示水波的衍射現象，讓學生回答并描述衍射現象的特征，喚起學生對機械波衍射的回憶，然后再舉聲波的衍射例子．指出一切波都能發生衍射，通過衍射把能量傳到陰影區域，能夠發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、聲波都會發生衍射現象，那么光是否也會產生衍射現象？若會產生，那么衍射圖樣可能是什么樣呢？

（二）教學過程

（一）、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相比或比光的波長小）時，光繞到障礙物陰影里去的現象．

演示：

下面我們用實驗進行觀察．

取一個不透光的屏，在它的中間裝上一個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像屏（如圖）．

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

這實驗表明光在其前進的途中遇上大小相當于光的波長的障礙物或孔時，偏離了直線傳播方向，即光產生了衍射現象．上述衍射現象是通過單縫形成的，我們稱之為光的單縫衍射．

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，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．

用點光源來照射有較大圓孔AB的屏，在像屏 MN上出現一個光亮的圓，這說明光是沿直線傳播的．逐漸縮小孔的直徑，可以看到屏上的亮圓也逐漸減小．但是，圓孔縮到很小時，在像屏MN上原陰影區就形成一些明暗相間的圓環，這些圓環達到的范圍遠遠超過了光按直線傳播所能照到的范圍，這就是光通過小孔產生的衍射現象．

光的衍射現象進一步證明了光具有波動性，對確定光的波動說的正確性起了重要作用．

關于這個問題，歷史上曾有過一段趣事．1818年，當法國物理學家菲漢耳提出光的波動理論時，著名數學家泊松根據菲涅耳的理論推算出：把一個不透光的小的圓盤狀物放在光束中，在距這個圓盤一定距離的像屏上，圓盤的陰影中心應當出現一個亮斑．人們從未看過和聽說過這種現象，因而認為這是荒謬的，所以泊松興高采烈地宣稱他駁倒了菲涅耳的波動理論，菲涅耳接受了這一挑戰，精心研究，“奇跡”終于出現了，實驗證明圓盤陰影中心確實有一個亮斑，這就是著名的泊松亮斑．

光沿直線傳播只是一個近似的規律：當光的波長比障礙物或孔的尺寸小得多時，可認為光是沿直線傳播的，當光的波長與障礙物或孔的尺寸可以相比擬時將產生明顯的衍射現象

提問：當光通過小孔或者狹縫時，在后面的光屏上會得到什么樣的圖案？

學生回答的基礎上老師總結．

當縫很大時——直線傳播（得到影）

當縫減小時——逐漸會出現小孔成像的現象

繼續減小縫的大小——會出現光的衍射現象．

(二)光的單縫衍射(1)單縫衍射實驗．

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驗．實驗過程中展示縫較寬時：光沿著直線傳播，陰影區和亮區邊界清晰；減小縫寬，在縫較狹時：陰影區和亮區的邊界變得模糊；繼續減小縫寬光明顯地偏離直線傳播進入幾何陰影區，屏幕上出現明暗相間的衍射條紋．(2)簡單分析衍射的形成．

展示衍射現象實驗示意圖，當光傳播到狹縫時，可把狹縫S看成許許多多個點光源，這些點光源發出的光在空間傳播相遇疊加決定了屏幕上各點位置的明暗情況．(3)單縫衍射條紋的特征．(單色光的衍射圖樣)①中央亮紋寬而亮．

②兩側條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗．(4)學生動手觀察單縫衍射．

教師分發單縫衍射觀察片，每片觀察片刻有二條寬度不同的單縫．讓學生通過單縫分別觀察設在教室前、后的紅色燈、藍色燈的衍射現象；讓學生仔細觀察：①同一縫紅色衍射條紋與藍色衍射條紋是否有區別？②同一種色光，單縫寬度不同衍射條紋是否有區別？ 然后讓學生通過單縫觀察白熾燈的衍射圖樣． 引導學生分析歸納最后總結規律：

①波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大．

②單縫不變時，光波波長的(紅光)中央亮紋越寬，條紋間隔越大．

③白熾燈的單縫衍射條紋為中央亮兩側為彩色條紋，且外側呈紅色，靠近光源的內側為紫色．

(三)光的圓孔衍射(1)圓孔衍射實驗．

教師用激光干涉衍射儀做圓孔衍射實驗，實驗過程中展示孔較大時，光沿直線傳播，陰影區和亮區邊界清晰，逐漸減小圓孔大小，當圓孔減小到一定程度時出現環狀明暗相間同心圓的衍射圖樣．

(2)教師分發給學生手持“光波衍射”管，讓學生將小孔對準教室前、后的紅色燈光源、藍色燈光源，觀察圓孔衍射圖樣．

(3)教師用激光干涉衍射儀裝上儀器配備的不同形狀小孔，演示光的衍射現象；讓學生觀察、記錄、描繪各式的衍射圖樣，讓學生認識到光的衍射是一個極普遍的物理現象．(四)演示：“泊松亮斑”．

教師向學生指出：不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過物體的邊緣而發生衍射的結果．歷史上曾有一個著名的衍射圖樣——泊松亮斑．

(1)然后教師介紹這個一波三折的歷史故事．

繼而教師用激光干涉衍射儀中相應的配件演示“泊松亮斑”實驗，讓學生腦海中對“泊松亮斑”圖樣有深刻印象．

指出任何物理理論的正確與否都必須經過實驗的檢驗，實驗是檢驗理論的標準．(2)讓學生用自制的光波衍射管前端換上小圓屏并對準光源觀察，在管內除看到光環外還可看到在不透明小圓屏背后陰影中心有一亮斑——泊松亮斑．(五)課堂小結

1．光的衍射現象進一步證明了光具有波動性．

2．光的衍射現象是光偏離了直線傳播方向繞到障礙物陰影區的現象，衍射光強按一定的規律分布，形成明暗相間的條紋，它的規律與縫寬、孔的大小及光的波長有關． 隨堂練習

1、聲波能繞過一般建筑物，而光波卻不能，這

是因為（）

A．光波傳播速度太大，偏離直線不明顯

B．聲波傳播速度小，而光波傳播速度大

C．建筑物對聲波吸收少，而對光波吸收多

D．聲波波長長，容易產生衍射；光波波長短，不易產生衍射 答D

2、對于單縫衍射實驗現象，以下正確的是（）A．縫的寬度越小，中央亮條紋的寬度越窄 B．縫的寬度越小，中央亮條紋的寬度越寬 C．縫的寬度越大，衍射現象越明顯 D．入射光的頻率越大，衍射現象越明顯

答B

3、一個不透光的薄板上有兩條平行的窄縫，有一頻率單一的紅光通過兩窄縫在與薄板平行的屏上呈現明暗相間的間隔均勻的紅色條紋，若將其中一窄縫擋住讓另一縫通過紅光，則在屏上可觀察到（）

A．明暗與原來相同，間隔均勻的紅色條紋 B．明暗與原來不相同，間隔不均勻的紅色條紋 C．一條紅色的條紋

D．既無條紋，也不是一片紅光，而是光源的像 答B

4、用單色光通過小圓盤和小圓孔做衍射實驗時，在光屏上得到衍射圖形，它們的特征是

（）

A．用小圓盤時中央是暗的，用小圓孔時中央是亮的 B．中央均為亮點的同心圓形條紋 C．中央均為暗點的同心圓形條紋

D．用小圓盤時中央是亮的，用小圓孔時中央是暗的 答B

5、在用單色平行光照射單縫以觀察衍射現象時，下面說法正確的是（）A．縫越窄，衍射現象越明顯 B．縫越寬，衍射現象越明顯

C．照射光的波長越短，衍射現象越明顯 D．照射光的波長越長，衍射現象越明顯 答AD

第四篇：2015-2016高中物理 第十三章 5光的衍射教案 新人教版選修3-4

光的衍射

教學要求：

1、知道光的衍射現象

2．知道產生光的衍射現象的條件：障礙物或孔、縫的大小比光的波長小或與波長相仿時，才能觀察到明顯的衍射現象．

3．知道“幾何光學”中所說的光沿直線傳播是一種近似． 重點和難點：產生光的衍射現象的條件 課時：1課時 基本教學過程

光的干涉現象反映了光的波動性，而波動性的另一特征是波的衍射現象，光是否具有衍射現象呢？如果有衍射現象，為什么在日常生活中我們沒有觀察到光的衍射現象呢？

水波、聲波都會發生衍射現象，它們發生衍射的現象特征是什么？

一切波都能發生衍射，通過衍射把能量傳到陰影區域，能夠發生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸跟波長差不多．（播放視頻）

一、光的衍射

1、光的衍射：光離開直線路徑繞過障礙物陰影里去的現象叫做光的衍射現象。

2、明顯衍射的條件：障礙物或狹縫的尺寸比波長小或者跟波長相差不多。

3、物理意義：光的衍射現象證明光是一種波。

二、單縫衍射條紋的特征

1、中央亮紋寬而亮．

2、兩側條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗． 單縫衍射規律：

1、波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大．

2、單縫不變時，光波波長大的（紅光）中央亮紋越寬，條紋間隔越大．

3、白熾燈的單縫衍射條紋為中央亮條紋為白色，兩側為彩色條紋，且外側呈紅色，內側為紫色．

泊松亮斑：

不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過物體的邊緣而發生衍射的結果．歷史上曾有一個著名的衍射圖樣——泊松亮斑．

三、衍射光柵

衍射光柵是由許多等寬的狹縫等距離的排列起來形成的光學儀器?？煞譃橥干涔鈻藕头瓷涔鈻?。

干涉條紋與衍射條紋的區別：

干涉：等距的明暗相間的條紋，亮條紋的亮度向兩邊減弱較慢。

衍射：中央有一條較寬亮條紋，兩邊是對稱明暗相間的條紋，亮條紋的亮度向兩邊減弱得很快。

光的衍射現象說明光的直線傳播是有條件的，只有在障礙物的尺寸比光的波長大得多的情況下，光才可以看作是沿直線傳播的。

四、練習

第五篇：高二物理《光的衍射》教學設計

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光的衍射教學設計

在中學物理教學中，將所學知識應用到實際生活中去，有利于幫助學生加深對物理知識的理解，有利于培養學生解決實際問題的能力，有利于提高學生進一步學習物理知識的興趣。筆者在“光的衍射”一節教學中進行了嘗試，收到了良好的教學效果。

一、教學設計

現行人教版高中《物理》教材中，對“光的衍射”一節的處理是基于單縫衍射和圓孔衍射兩個實驗，而且以此說明光發生明顯衍射的條件和現象。在教學過程中，通過在教材中兩個實驗的基礎上進行延伸、拓展，引導學生對比分析發現：光通過不同形狀的障礙物發生衍射時，其衍射圖樣不一樣。再進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象加以驗證，并介紹光的衍射在現代技術上的應用，如X射線通過晶體發生晶格衍射。反過來，用對應的衍射圖樣來推測晶體的微觀結構。讓學生分析為什么光學顯微鏡放大倍數受到限制，以及對光在介質中沿直線傳播規律進一步再認識，使學生對光的衍射現象的認識得到升華。

二、實驗器材及操作

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，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）上可看到相應的衍射現象，實驗裝置如圖4所示。

三、教學過程 1．提出問題

師問：衍射是波所特有的現象，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象？

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資料有大小學習網收集 www.tmdps.cn 學生討論。

2．分析問題

師問：衍射是波繞過障礙物傳播的現象。波要發生明顯的衍射現象（也即人們肉眼能直接觀察到波的衍射現象）必須滿足什么條件？

生答：波要發生明顯衍射，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，才能觀察到明顯的衍射現象。師問：怎樣才能觀察到光的衍射現象呢？

生答：光的波長很短，而可見光的波長實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象。但是若障礙物或縫的尺寸很小，與光波波長差不多時，就應該觀察到明顯的衍射現象。

3．實驗驗證

實驗一：如圖4所示裝置，把激光筆發出的激光分別照在單縫b、d上，觀察屏上的圖樣。

現象及分析：當激光照在寬縫a上時，光沿著直線方向通過縫，在屏上產生一條跟縫的寬度相當的亮線；當激光照在窄縫b上時，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寬的地方，并且出現了明暗相間的條紋，如圖5所示，這就是光的衍射現象。

實驗二：在上述實驗中，把擋板換成圖2所示卡片，把激光筆發出的激光分別照在圓孔c、d上，觀察屏上的圖樣。

現象和分析：當激光照在直徑較大的孔C上時，在屏上得到一個圓形亮斑，圓的大小跟按光

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資料有大小學習網收集 www.tmdps.cn 沿直線傳播規律作圖得到的一樣。當激光照在直徑較小的孔d上時，屏上得到一些明暗相間的圓環，這些圓環達到的范圍遠遠超過了光沿直線傳播所對應照明的區域，如圖6所示。

小結：上述兩個實驗說明：當縫或孔較大（比光波波長大得多）時，衍射現象不明顯（肉眼很難直接觀察到）；當縫或孔很?。ㄅc光波波長接近或比光波波長更?。r，衍射現象十分明顯。

4．知識延伸

師問：同學們，試比較上面單縫衍射和圓孔衍射圖樣，有那些相同點，又有哪些不同點？ 生答：相同點都是明暗相間的條紋。不同點是圓孔衍射條紋為圓環形狀，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？ 生答：衍射圖樣的形狀與障礙物的形狀有關。

師問：如果用其他形狀的孔，發生衍射時得到的衍射圖樣又怎樣呢？

實驗：在圖4所示裝置中，把擋板換成如圖3所示卡片，依次演示激光通過正三角形孔e、正方形孔f、正多邊形孔g發生的衍射現象，其衍射圖樣分別為如圖7、8、9所示。

師問：通過比較、分析衍射圖樣與障礙物的形狀，這些實驗進一步說明了衍射圖樣與光通過的小孔的形狀有關的結論，得出這一結論有什么作用呢？

學生討論。

師問：能不能通過衍射圖樣，反過來推知小孔形狀（或障礙物的結構）呢？

生答：由實驗可知，衍射圖樣和孔的形狀是一一對應的，因此，由衍射圖樣可以推知小孔的資料有大小學習網收集 www.tmdps.cn

資料有大小學習網收集 www.tmdps.cn 形狀。

5．實際應用

師介紹：在現代應用光學分析技術中，科學家根據衍射圖樣與障礙物的結構間一一對應的關系，利用X射線穿過晶體后發生晶格衍射時，不同的晶體產生不同的衍射圖樣，仔細分析得到的衍射圖樣，從而推理得出組成晶體的原子是如何排列的。師問：同學們想一想，為什么要利用X射線呢？

生答：一方面X射線穿透能力強，另一方面其波長與晶體分子大小差不多，因此，X射線通過晶體時能夠發生明顯的衍射現象，從而得到清晰的衍射圖樣。

師介紹DNA的雙螺旋結構的發現過程：弗蘭克林這位具有非凡才能的物理化學家，成功地拍攝了不同溫度下DNA晶體的X射線衍射照片，如圖10所示，把這些各種局部的結構形狀匯總。

DNA的衍射圖片越來越清晰，越來越全面。此時，沃森和克里克也在劍橋大學進行DNA結構的形究，他們看了那張照片后，很快就領悟到了DNA的結構──兩條以磷酸為骨架的鏈相互纏繞形成了雙螺旋結構，氫鍵把它們聯結在一起。因此他們獲得了諾貝爾獎。X射線衍射在納米技術的研究中也起著非常重要的作用??

師問：用光學顯微鏡觀察微小物體時，發現顯微鏡放大倍數是要受到限制的，這是為什么呢？

學生討論。

生答：當被觀察的微小物體尺寸與可見光的波長差不多時，就會發生明顯的衍射現象，這樣就得不到清晰的像。因此，光學顯微鏡放大倍數受到了限制。

師問：光的衍射現象說明光沿曲線傳播，這不是與前面學到的“光在同一種均勻介質中沿直線傳播”矛盾嗎？

學生討論。

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資料有大小學習網收集 www.tmdps.cn 生答：不矛盾，使我們更清楚地認識了光的傳播規律：一方面，光在沒有障礙物的均勻介質中是沿直線傳播的；另一方面，在障礙物的尺寸比光的波長大得多的情況下，衍射現象不明顯，也可以認為光是沿直線傳播的。但是，在障礙物的尺寸可以跟光的波長相比，甚至比光的波長還小的時候，衍射現象十分明顯，這時不能說光沿直線傳播了。

四、教學后記

通過對光經過各種形狀的孔產生的衍射圖樣的觀察，一方面培養了學生觀察實驗現象的能力，另一方面這些各種形狀的衍射圖樣給學生以美的感受，讓他們體會到了物理知識的奇、趣、美。對孔的形狀和衍射圖樣的對比分析，得出重要的結論：衍射圖樣隨孔的形狀改變而改變；同時培養了學生分析問題的能力。最后，介紹X射線的晶格衍射的應用等知識也就水到渠成。因此，對課本知識的適當延伸、拓展，理論聯系實際，有利于培養了學生觀察、分析、解決實際問題的能力，這正是當今素質教育所要求的。

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