【核心素养】4.5 光的衍射 教学设计

第5节 光的衍射 教学设计 学生在前述章节中已经学习了机械波的衍射现象，但是机械波的衍射现象在生活中很容易观察到，而光的衍射现象在生活中不易察觉到，由于光的衍射实验现象在教室里可视度很低，因此大部分教学中光的衍射现象都是通过图片的形式展示给学生；本节课设计了较多的教师演示实验和学生分组实验，教学中以光的衍射现象的实验为线索，运用观察、类比等多种教学方法认识光的衍射现象以及光的明显衍射现象的条件，并进一步通过实验了解光的衍射现象在现代科技中的应用。 教学目标与素养 【物理观念】了解光发生明显衍射现象的条件，知道衍射条纹与干涉条纹的区别； 【科学思维】通过观看演示图片及演示视频，思考光发生衍射现象的本质，用科学类比的方法研究光的衍射现象与光的干涉现象的共同点与异同点； 【科学探究】结合演示图片及演示视频学生分组探究光发生明显干涉现象的条件，并探究单缝衍射、圆孔衍射以及圆板衍射图样的特征。 【科学态度与责任】能够将所学的知识应用在生活中，在生活中发现物理现象，用所学的物理知识解释生活中的物理现象，在科学研究中必须要有坚定的自信心和踏实勤奋的态度。 教学重点 【教学重点】认识光的明显衍射的条件，知道衍射条纹与缝宽的关系，能够区分单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射图样，并能区分单缝衍射与双缝干涉条纹。 【教学难点】通过众多光的衍射实验事实来认识光的波动性； 【引入新课】 问题1：什么是波的衍射现象？ 波在它传播的方向上遇到障碍物或孔时，波绕到障碍物阴影里去继续传播的现象叫波的衍射。 问题2：发生明显衍射现象的条件是什么？ 障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长差不多就能发生明显的衍射现象。 水波的衍射： 既然光是一种波,为什么我们日常生活中观察不到光的衍射现象,而常常看到的是光沿着直线传播的呢 问题： 我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如，声音能够绕过障碍物传播。既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说“光沿直线传播”呢？ 【进行新课】 探究点一、光的衍射 定义：光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径绕到障碍物后面 继续传播的现象叫做光的衍射。 发生明显衍射现象的条件： 障碍物或孔的尺寸小于光的波长或者和光的波长差不多。 可见光的波长范围： 10－6m～10－7m，由发生明显衍射现象的条件可知，很难观察到光的衍射现象。 探究点二、常见的光的衍射现象 在挡板上安装一个宽度可调的狭缝，缝后放一个光屏。用单色平行光照射狭缝，我们看到，当缝比较宽时，光沿着直线通过狭缝，在屏上产生一条与缝宽相当的亮条纹。但是，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低，但是宽度反而增大了，而且还出现了明暗相间的条纹。 这表明，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方。这就是光的衍射现象。图是在一次实验中拍摄的屏上亮条纹的照片，上图的狭缝较窄，衍射后在屏上产生的中央亮条纹较宽。 单缝衍射 单色光衍射条纹的特点 ①中央条纹亮而宽； ②两侧条纹较窄、较暗；③条纹具有对称性； 条纹间距的变化规律 ①缝越窄，中央条纹越宽，条纹间距越大； ②波长越长,中央亮纹越宽,条纹间距越大； ③缝屏间距越大，中央亮纹越宽，条纹间距越大； 如果用白光做上述实验，得到的条纹是彩色的（图）。这是因为白光中包含了各种颜色的光，衍射时不同色光的亮条纹的位置不同，于是各种色光就区分开了。 白光的单缝衍射条纹 白光的衍射条纹的特点 ①中央条纹为白色；②两侧为彩色条纹；③条纹具有对称性； 圆孔衍射 衍射图样特点：明暗相间的环状条纹，中央为圆形亮斑。 （1）单色光的圆孔衍射图样中央白色亮纹亮度大，外面是明暗相间的不等距的圆环，越向 ... ...