光的衍射(通用6篇)
光的衍射 篇1
教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)目標(biāo)
1、知道"幾何光學(xué)"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(xiàn)象.
3、知道觀察到明顯衍射的條件
(二)能力目標(biāo)
了解單縫衍射、小孔衍射,并能用相關(guān)知識(shí)對(duì)生活中的有關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行解釋和分析.
(三)情感目標(biāo)
1、讓學(xué)生知道科學(xué)研究必須重視理論的指導(dǎo)和實(shí)踐的勤奮作用;
2、必須有自信心和踏實(shí)勤奮的態(tài)度;
3、在學(xué)習(xí)中也要有好品質(zhì)、好作風(fēng).
教學(xué)建議
有關(guān)的教學(xué)建議
應(yīng)該讓學(xué)生了解,光的直進(jìn),是幾何光學(xué)的基礎(chǔ),現(xiàn)象并沒有完全否定光的直進(jìn),而是指出了光的直進(jìn)的適用范圍或者說它的局限性.
課本只要求學(xué)生初步了解現(xiàn)象,不做理論討論,因此與機(jī)械波類比和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是十分重要的.首先,要結(jié)合機(jī)械波的衍射,使學(xué)生明確光產(chǎn)生衍射的條件.
講要配合演示實(shí)驗(yàn)、要讓學(xué)生能區(qū)分干涉圖樣與衍射圖樣的區(qū)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(shí)驗(yàn)外,要盡可能多地讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察.包括節(jié)后的小實(shí)驗(yàn)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(huán)).還可讓學(xué)生通過羽毛、紗巾觀看發(fā)光的燈絲(對(duì)見到的彩色花樣可不作解釋)等等, 以補(bǔ)學(xué)生對(duì)這一現(xiàn)象的不熟悉和幫助學(xué)生理解.
在本節(jié)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(dòng)理論了,事與愿違,菲涅爾和阿拉果接受了泊松的挑戰(zhàn),用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這個(gè)理論結(jié)論, 實(shí)驗(yàn)卻成了波動(dòng)理論極其精彩的實(shí)證,菲涅爾為此獲得了科學(xué)獎(jiǎng)金(1819年).這個(gè)科學(xué)小故事告訴我們,在科學(xué)研究上必須重視理論的指導(dǎo)作用和實(shí)踐的檢驗(yàn)作用;作為科研工作者,必須有堅(jiān)定的自信心和踏實(shí)勤奮的工作態(tài)度.今天的學(xué)習(xí),在掌握知識(shí)的同時(shí),也應(yīng)培養(yǎng)自己這方面的好品 質(zhì)、好作風(fēng).
關(guān)于演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)建議
實(shí)驗(yàn),可以將演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)同時(shí)在一節(jié)課內(nèi)完成
單縫衍射仍用激光演示儀.演示時(shí)可以再將雙縫干涉演示一下,讓學(xué)生從中對(duì)比干涉條紋等間距,衍射條紋中間寬、兩邊窄,然后讓學(xué)生用游標(biāo)下尺觀察日光燈通過卡尺兩測腳形成的窄縫產(chǎn)生的衍涉條紋.實(shí)驗(yàn)中要讓學(xué)生仔細(xì)觀察兩側(cè)腳間距從大到小逐漸變化.本實(shí)驗(yàn)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(cè)的彩色條紋.
(-)引入新課
一、現(xiàn)象
上節(jié)研究了光的干涉現(xiàn)象,說明光具有波動(dòng)性.衍射現(xiàn)象也是波的主要特征之一,如果我們能通過實(shí)驗(yàn)觀察到光的明顯的衍射現(xiàn)象,那么也就能更充分地說明光具有波動(dòng)性.
(二)教學(xué)過程
所謂現(xiàn)象,是當(dāng)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(shí),光繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象.
演示:
下面我們用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察.
取一個(gè)不透光的屏,在它的中間裝上一個(gè)寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫,用平行的單色光照射,在縫后適當(dāng)距離處放一個(gè)像屏(如圖).
我們看到,當(dāng)縫比較寬時(shí),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(xiàn)了陰影.這時(shí)光可視為是沿直線傳播的.接著逐漸縮小縫的寬度,當(dāng)縫調(diào)到很窄(縫寬與光波的波長相當(dāng)時(shí))在像屏的原陰影區(qū)內(nèi)觀察到了明暗相間的條紋.
這實(shí)驗(yàn)表明光在其前進(jìn)的途中遇上大小相當(dāng)于光的波長的障礙物或孔時(shí),偏離了直線傳播方向,即光產(chǎn)生了衍射現(xiàn)象.上述衍射現(xiàn)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(xiàn)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(shí),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(jí)是又亮又寬的白色條紋,兩邊是較窄較暗的彩色條紋.
用點(diǎn)光源來照射有較大圓孔AB的屏,在像屏 MN上出現(xiàn)一個(gè)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(shí),在像屏MN上原陰影區(qū)就形成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)超過了光按直線傳播所能照到的范圍,這就是光通過小孔產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象.
現(xiàn)象進(jìn)一步證明了光具有波動(dòng)性,對(duì)確定光的波動(dòng)說的正確性起了重要作用.
關(guān)于這個(gè)問題,歷史上曾有過一段趣事.1818年,當(dāng)法國物理學(xué)家菲漢耳提出光的波動(dòng)理論時(shí),著名數(shù)學(xué)家泊松根據(jù)菲涅耳的理論推算出:把一個(gè)不透光的小的圓盤狀物放在光束中,在距這個(gè)圓盤一定距離的像屏上,圓盤的陰影中心應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)亮斑.人們從未看過和聽說過這種現(xiàn)象,因而認(rèn)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(dòng)理論,菲涅耳接受了這一挑戰(zhàn),精心研究,“奇跡”終于出現(xiàn)了,實(shí)驗(yàn)證明圓盤陰影中心確實(shí)有一個(gè)亮斑,這就是著名的泊松亮斑.
光沿直線傳播只是一個(gè)近似的規(guī)律:當(dāng)光的波長比障礙物或孔的尺寸小得多時(shí),可認(rèn)為光是沿直線傳播的,當(dāng)光的波長與障礙物或孔的尺寸可以相比擬時(shí)將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象
提問:當(dāng)光通過小孔或者狹縫時(shí),在后面的光屏上會(huì)得到什么樣的圖案?
學(xué)生回答的基礎(chǔ)上老師總結(jié).
當(dāng)縫很大時(shí)——直線傳播(得到影)
當(dāng)縫減小時(shí)——逐漸會(huì)出現(xiàn)小孔成像的現(xiàn)象
繼續(xù)減小縫的大小——會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)象.
探究活動(dòng)
1、用游標(biāo)卡尺觀察現(xiàn)象.
2、考察現(xiàn)象在人們的日常生活中的體現(xiàn).
光的衍射 篇2
教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)目標(biāo)
1、知道"幾何光學(xué)"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(xiàn)象.
3、知道觀察到明顯衍射的條件
(二)能力目標(biāo)
了解單縫衍射、小孔衍射,并能用相關(guān)知識(shí)對(duì)生活中的有關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行解釋和分析.
(三)情感目標(biāo)
1、讓學(xué)生知道科學(xué)研究必須重視理論的指導(dǎo)和實(shí)踐的勤奮作用;
2、必須有自信心和踏實(shí)勤奮的態(tài)度;
3、在學(xué)習(xí)中也要有好品質(zhì)、好作風(fēng).
教學(xué)建議
有關(guān)的教學(xué)建議
應(yīng)該讓學(xué)生了解,光的直進(jìn),是幾何光學(xué)的基礎(chǔ),現(xiàn)象并沒有完全否定光的直進(jìn),而是指出了光的直進(jìn)的適用范圍或者說它的局限性.
課本只要求學(xué)生初步了解現(xiàn)象,不做理論討論,因此與機(jī)械波類比和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是十分重要的.首先,要結(jié)合機(jī)械波的衍射,使學(xué)生明確光產(chǎn)生衍射的條件.
講要配合演示實(shí)驗(yàn)、要讓學(xué)生能區(qū)分干涉圖樣與衍射圖樣的區(qū)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(shí)驗(yàn)外,要盡可能多地讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察.包括節(jié)后的小實(shí)驗(yàn)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(huán)).還可讓學(xué)生通過羽毛、紗巾觀看發(fā)光的燈絲(對(duì)見到的彩色花樣可不作解釋)等等, 以補(bǔ)學(xué)生對(duì)這一現(xiàn)象的不熟悉和幫助學(xué)生理解.
在本節(jié)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(dòng)理論了,事與愿違,菲涅爾和阿拉果接受了泊松的挑戰(zhàn),用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這個(gè)理論結(jié)論, 實(shí)驗(yàn)卻成了波動(dòng)理論極其精彩的實(shí)證,菲涅爾為此獲得了科學(xué)獎(jiǎng)金(1819年).這個(gè)科學(xué)小故事告訴我們,在科學(xué)研究上必須重視理論的指導(dǎo)作用和實(shí)踐的檢驗(yàn)作用;作為科研工作者,必須有堅(jiān)定的自信心和踏實(shí)勤奮的工作態(tài)度.今天的學(xué)習(xí),在掌握知識(shí)的同時(shí),也應(yīng)培養(yǎng)自己這方面的好品 質(zhì)、好作風(fēng).
關(guān)于演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)建議
實(shí)驗(yàn),可以將演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)同時(shí)在一節(jié)課內(nèi)完成
單縫衍射仍用激光演示儀.演示時(shí)可以再將雙縫干涉演示一下,讓學(xué)生從中對(duì)比干涉條紋等間距,衍射條紋中間寬、兩邊窄,然后讓學(xué)生用游標(biāo)下尺觀察日光燈通過卡尺兩測腳形成的窄縫產(chǎn)生的衍涉條紋.實(shí)驗(yàn)中要讓學(xué)生仔細(xì)觀察兩側(cè)腳間距從大到小逐漸變化.本實(shí)驗(yàn)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(cè)的彩色條紋.
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
(-)引入新課
一、現(xiàn)象
上節(jié)研究了光的干涉現(xiàn)象,說明光具有波動(dòng)性.衍射現(xiàn)象也是波的主要特征之一,如果我們能通過實(shí)驗(yàn)觀察到光的明顯的衍射現(xiàn)象,那么也就能更充分地說明光具有波動(dòng)性.
(二)教學(xué)過程
所謂現(xiàn)象,是當(dāng)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(shí),光繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象.
演示:
下面我們用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察.
取一個(gè)不透光的屏,在它的中間裝上一個(gè)寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫,用平行的單色光照射,在縫后適當(dāng)距離處放一個(gè)像屏(如圖).
我們看到,當(dāng)縫比較寬時(shí),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(xiàn)了陰影.這時(shí)光可視為是沿直線傳播的.接著逐漸縮小縫的寬度,當(dāng)縫調(diào)到很窄(縫寬與光波的波長相當(dāng)時(shí))在像屏的原陰影區(qū)內(nèi)觀察到了明暗相間的條紋.
這實(shí)驗(yàn)表明光在其前進(jìn)的途中遇上大小相當(dāng)于光的波長的障礙物或孔時(shí),偏離了直線傳播方向,即光產(chǎn)生了衍射現(xiàn)象.上述衍射現(xiàn)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(xiàn)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(shí),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(jí)是又亮又寬的白色條紋,兩邊是較窄較暗的彩色條紋.
用點(diǎn)光源來照射有較大圓孔AB的屏,在像屏 MN上出現(xiàn)一個(gè)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(shí),在像屏MN上原陰影區(qū)就形成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)超過了光按直線傳播所能照到的范圍,這就是光通過小孔產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象.
現(xiàn)象進(jìn)一步證明了光具有波動(dòng)性,對(duì)確定光的波動(dòng)說的正確性起了重要作用.
關(guān)于這個(gè)問題,歷史上曾有過一段趣事.1818年,當(dāng)法國物理學(xué)家菲漢耳提出光的波動(dòng)理論時(shí),著名數(shù)學(xué)家泊松根據(jù)菲涅耳的理論推算出:把一個(gè)不透光的小的圓盤狀物放在光束中,在距這個(gè)圓盤一定距離的像屏上,圓盤的陰影中心應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)亮斑.人們從未看過和聽說過這種現(xiàn)象,因而認(rèn)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(dòng)理論,菲涅耳接受了這一挑戰(zhàn),精心研究,“奇跡”終于出現(xiàn)了,實(shí)驗(yàn)證明圓盤陰影中心確實(shí)有一個(gè)亮斑,這就是著名的泊松亮斑.
光沿直線傳播只是一個(gè)近似的規(guī)律:當(dāng)光的波長比障礙物或孔的尺寸小得多時(shí),可認(rèn)為光是沿直線傳播的,當(dāng)光的波長與障礙物或孔的尺寸可以相比擬時(shí)將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象
提問:當(dāng)光通過小孔或者狹縫時(shí),在后面的光屏上會(huì)得到什么樣的圖案?
學(xué)生回答的基礎(chǔ)上老師總結(jié).
當(dāng)縫很大時(shí)——直線傳播(得到影)
當(dāng)縫減小時(shí)——逐漸會(huì)出現(xiàn)小孔成像的現(xiàn)象
繼續(xù)減小縫的大小——會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)象.
探究活動(dòng)
1、用游標(biāo)卡尺觀察現(xiàn)象.
2、考察現(xiàn)象在人們的日常生活中的體現(xiàn).
光的衍射 篇3
教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)目標(biāo)
1、知道"幾何光學(xué)"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(xiàn)象.
3、知道觀察到明顯衍射的條件
(二)能力目標(biāo)
了解單縫衍射、小孔衍射,并能用相關(guān)知識(shí)對(duì)生活中的有關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行解釋和分析.
(三)情感目標(biāo)
1、讓學(xué)生知道科學(xué)研究必須重視理論的指導(dǎo)和實(shí)踐的勤奮作用;
2、必須有自信心和踏實(shí)勤奮的態(tài)度;
3、在學(xué)習(xí)中也要有好品質(zhì)、好作風(fēng).
教學(xué)建議
有關(guān)的教學(xué)建議
應(yīng)該讓學(xué)生了解,光的直進(jìn),是幾何光學(xué)的基礎(chǔ),現(xiàn)象并沒有完全否定光的直進(jìn),而是指出了光的直進(jìn)的適用范圍或者說它的局限性.
課本只要求學(xué)生初步了解現(xiàn)象,不做理論討論,因此與機(jī)械波類比和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是十分重要的.首先,要結(jié)合機(jī)械波的衍射,使學(xué)生明確光產(chǎn)生衍射的條件.
講要配合演示實(shí)驗(yàn)、要讓學(xué)生能區(qū)分干涉圖樣與衍射圖樣的區(qū)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(shí)驗(yàn)外,要盡可能多地讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察.包括節(jié)后的小實(shí)驗(yàn)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(huán)).還可讓學(xué)生通過羽毛、紗巾觀看發(fā)光的燈絲(對(duì)見到的彩色花樣可不作解釋)等等, 以補(bǔ)學(xué)生對(duì)這一現(xiàn)象的不熟悉和幫助學(xué)生理解.
在本節(jié)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(dòng)理論了,事與愿違,菲涅爾和阿拉果接受了泊松的挑戰(zhàn),用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這個(gè)理論結(jié)論, 實(shí)驗(yàn)卻成了波動(dòng)理論極其精彩的實(shí)證,菲涅爾為此獲得了科學(xué)獎(jiǎng)金(1819年).這個(gè)科學(xué)小故事告訴我們,在科學(xué)研究上必須重視理論的指導(dǎo)作用和實(shí)踐的檢驗(yàn)作用;作為科研工作者,必須有堅(jiān)定的自信心和踏實(shí)勤奮的工作態(tài)度.今天的學(xué)習(xí),在掌握知識(shí)的同時(shí),也應(yīng)培養(yǎng)自己這方面的好品 質(zhì)、好作風(fēng).
關(guān)于演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)建議
實(shí)驗(yàn),可以將演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)同時(shí)在一節(jié)課內(nèi)完成
單縫衍射仍用激光演示儀.演示時(shí)可以再將雙縫干涉演示一下,讓學(xué)生從中對(duì)比干涉條紋等間距,衍射條紋中間寬、兩邊窄,然后讓學(xué)生用游標(biāo)下尺觀察日光燈通過卡尺兩測腳形成的窄縫產(chǎn)生的衍涉條紋.實(shí)驗(yàn)中要讓學(xué)生仔細(xì)觀察兩側(cè)腳間距從大到小逐漸變化.本實(shí)驗(yàn)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(cè)的彩色條紋.
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
(-)引入新課
一、現(xiàn)象
上節(jié)研究了光的干涉現(xiàn)象,說明光具有波動(dòng)性.衍射現(xiàn)象也是波的主要特征之一,如果我們能通過實(shí)驗(yàn)觀察到光的明顯的衍射現(xiàn)象,那么也就能更充分地說明光具有波動(dòng)性.
(二)教學(xué)過程
所謂現(xiàn)象,是當(dāng)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(shí),光繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象.
演示:
下面我們用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察.
取一個(gè)不透光的屏,在它的中間裝上一個(gè)寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫,用平行的單色光照射,在縫后適當(dāng)距離處放一個(gè)像屏(如圖).
我們看到,當(dāng)縫比較寬時(shí),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(xiàn)了陰影.這時(shí)光可視為是沿直線傳播的.接著逐漸縮小縫的寬度,當(dāng)縫調(diào)到很窄(縫寬與光波的波長相當(dāng)時(shí))在像屏的原陰影區(qū)內(nèi)觀察到了明暗相間的條紋.
這實(shí)驗(yàn)表明光在其前進(jìn)的途中遇上大小相當(dāng)于光的波長的障礙物或孔時(shí),偏離了直線傳播方向,即光產(chǎn)生了衍射現(xiàn)象.上述衍射現(xiàn)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(xiàn)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(shí),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(jí)是又亮又寬的白色條紋,兩邊是較窄較暗的彩色條紋.
用點(diǎn)光源來照射有較大圓孔AB的屏,在像屏 MN上出現(xiàn)一個(gè)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(shí),在像屏MN上原陰影區(qū)就形成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)超過了光按直線傳播所能照到的范圍,這就是光通過小孔產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象.
現(xiàn)象進(jìn)一步證明了光具有波動(dòng)性,對(duì)確定光的波動(dòng)說的正確性起了重要作用.
關(guān)于這個(gè)問題,歷史上曾有過一段趣事.1818年,當(dāng)法國物理學(xué)家菲漢耳提出光的波動(dòng)理論時(shí),著名數(shù)學(xué)家泊松根據(jù)菲涅耳的理論推算出:把一個(gè)不透光的小的圓盤狀物放在光束中,在距這個(gè)圓盤一定距離的像屏上,圓盤的陰影中心應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)亮斑.人們從未看過和聽說過這種現(xiàn)象,因而認(rèn)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(dòng)理論,菲涅耳接受了這一挑戰(zhàn),精心研究,“奇跡”終于出現(xiàn)了,實(shí)驗(yàn)證明圓盤陰影中心確實(shí)有一個(gè)亮斑,這就是著名的泊松亮斑.
光沿直線傳播只是一個(gè)近似的規(guī)律:當(dāng)光的波長比障礙物或孔的尺寸小得多時(shí),可認(rèn)為光是沿直線傳播的,當(dāng)光的波長與障礙物或孔的尺寸可以相比擬時(shí)將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象
提問:當(dāng)光通過小孔或者狹縫時(shí),在后面的光屏上會(huì)得到什么樣的圖案?
學(xué)生回答的基礎(chǔ)上老師總結(jié).
當(dāng)縫很大時(shí)——直線傳播(得到影)
當(dāng)縫減小時(shí)——逐漸會(huì)出現(xiàn)小孔成像的現(xiàn)象
繼續(xù)減小縫的大小——會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)象.
探究活動(dòng)
1、用游標(biāo)卡尺觀察現(xiàn)象.
2、考察現(xiàn)象在人們的日常生活中的體現(xiàn).
光的衍射 篇4
教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)目標(biāo)
1、知道"幾何光學(xué)"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(xiàn)象.
3、知道觀察到明顯衍射的條件
(二)能力目標(biāo)
了解單縫衍射、小孔衍射,并能用相關(guān)知識(shí)對(duì)生活中的有關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行解釋和分析.
(三)情感目標(biāo)
1、讓學(xué)生知道科學(xué)研究必須重視理論的指導(dǎo)和實(shí)踐的勤奮作用;
2、必須有自信心和踏實(shí)勤奮的態(tài)度;
3、在學(xué)習(xí)中也要有好品質(zhì)、好作風(fēng).
教學(xué)建議
有關(guān)的教學(xué)建議
應(yīng)該讓學(xué)生了解,光的直進(jìn),是幾何光學(xué)的基礎(chǔ),現(xiàn)象并沒有完全否定光的直進(jìn),而是指出了光的直進(jìn)的適用范圍或者說它的局限性.
課本只要求學(xué)生初步了解現(xiàn)象,不做理論討論,因此與機(jī)械波類比和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是十分重要的.首先,要結(jié)合機(jī)械波的衍射,使學(xué)生明確光產(chǎn)生衍射的條件.
講要配合演示實(shí)驗(yàn)、要讓學(xué)生能區(qū)分干涉圖樣與衍射圖樣的區(qū)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(shí)驗(yàn)外,要盡可能多地讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察.包括節(jié)后的小實(shí)驗(yàn)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(huán)).還可讓學(xué)生通過羽毛、紗巾觀看發(fā)光的燈絲(對(duì)見到的彩色花樣可不作解釋)等等, 以補(bǔ)學(xué)生對(duì)這一現(xiàn)象的不熟悉和幫助學(xué)生理解.
在本節(jié)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(dòng)理論了,事與愿違,菲涅爾和阿拉果接受了泊松的挑戰(zhàn),用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這個(gè)理論結(jié)論, 實(shí)驗(yàn)卻成了波動(dòng)理論極其精彩的實(shí)證,菲涅爾為此獲得了科學(xué)獎(jiǎng)金(1819年).這個(gè)科學(xué)小故事告訴我們,在科學(xué)研究上必須重視理論的指導(dǎo)作用和實(shí)踐的檢驗(yàn)作用;作為科研工作者,必須有堅(jiān)定的自信心和踏實(shí)勤奮的工作態(tài)度.今天的學(xué)習(xí),在掌握知識(shí)的同時(shí),也應(yīng)培養(yǎng)自己這方面的好品 質(zhì)、好作風(fēng).
關(guān)于演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)建議
實(shí)驗(yàn),可以將演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)同時(shí)在一節(jié)課內(nèi)完成
單縫衍射仍用激光演示儀.演示時(shí)可以再將雙縫干涉演示一下,讓學(xué)生從中對(duì)比干涉條紋等間距,衍射條紋中間寬、兩邊窄,然后讓學(xué)生用游標(biāo)下尺觀察日光燈通過卡尺兩測腳形成的窄縫產(chǎn)生的衍涉條紋.實(shí)驗(yàn)中要讓學(xué)生仔細(xì)觀察兩側(cè)腳間距從大到小逐漸變化.本實(shí)驗(yàn)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(cè)的彩色條紋.
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
(-)引入新課
一、現(xiàn)象
上節(jié)研究了光的干涉現(xiàn)象,說明光具有波動(dòng)性.衍射現(xiàn)象也是波的主要特征之一,如果我們能通過實(shí)驗(yàn)觀察到光的明顯的衍射現(xiàn)象,那么也就能更充分地說明光具有波動(dòng)性.
(二)教學(xué)過程
所謂現(xiàn)象,是當(dāng)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(shí),光繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象.
演示:
下面我們用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察.
取一個(gè)不透光的屏,在它的中間裝上一個(gè)寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫,用平行的單色光照射,在縫后適當(dāng)距離處放一個(gè)像屏(如圖).
我們看到,當(dāng)縫比較寬時(shí),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(xiàn)了陰影.這時(shí)光可視為是沿直線傳播的.接著逐漸縮小縫的寬度,當(dāng)縫調(diào)到很窄(縫寬與光波的波長相當(dāng)時(shí))在像屏的原陰影區(qū)內(nèi)觀察到了明暗相間的條紋.
這實(shí)驗(yàn)表明光在其前進(jìn)的途中遇上大小相當(dāng)于光的波長的障礙物或孔時(shí),偏離了直線傳播方向,即光產(chǎn)生了衍射現(xiàn)象.上述衍射現(xiàn)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(xiàn)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(shí),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(jí)是又亮又寬的白色條紋,兩邊是較窄較暗的彩色條紋.
用點(diǎn)光源來照射有較大圓孔AB的屏,在像屏 MN上出現(xiàn)一個(gè)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(shí),在像屏MN上原陰影區(qū)就形成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)超過了光按直線傳播所能照到的范圍,這就是光通過小孔產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象.
現(xiàn)象進(jìn)一步證明了光具有波動(dòng)性,對(duì)確定光的波動(dòng)說的正確性起了重要作用.
關(guān)于這個(gè)問題,歷史上曾有過一段趣事.1818年,當(dāng)法國物理學(xué)家菲漢耳提出光的波動(dòng)理論時(shí),著名數(shù)學(xué)家泊松根據(jù)菲涅耳的理論推算出:把一個(gè)不透光的小的圓盤狀物放在光束中,在距這個(gè)圓盤一定距離的像屏上,圓盤的陰影中心應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)亮斑.人們從未看過和聽說過這種現(xiàn)象,因而認(rèn)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(dòng)理論,菲涅耳接受了這一挑戰(zhàn),精心研究,“奇跡”終于出現(xiàn)了,實(shí)驗(yàn)證明圓盤陰影中心確實(shí)有一個(gè)亮斑,這就是著名的泊松亮斑.
光沿直線傳播只是一個(gè)近似的規(guī)律:當(dāng)光的波長比障礙物或孔的尺寸小得多時(shí),可認(rèn)為光是沿直線傳播的,當(dāng)光的波長與障礙物或孔的尺寸可以相比擬時(shí)將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象
提問:當(dāng)光通過小孔或者狹縫時(shí),在后面的光屏上會(huì)得到什么樣的圖案?
學(xué)生回答的基礎(chǔ)上老師總結(jié).
當(dāng)縫很大時(shí)——直線傳播(得到影)
當(dāng)縫減小時(shí)——逐漸會(huì)出現(xiàn)小孔成像的現(xiàn)象
繼續(xù)減小縫的大小——會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)象.
探究活動(dòng)
1、用游標(biāo)卡尺觀察現(xiàn)象.
2、考察現(xiàn)象在人們的日常生活中的體現(xiàn).
光的衍射 篇5
光的衍射--重慶第二外國語學(xué)校 劉海軍
在中學(xué)物理教學(xué)中,將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中去,有利于幫助學(xué)生加深對(duì)物理知識(shí)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(shí)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、--
現(xiàn)行人教版高中《物理》教材中,對(duì)“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(duì)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(duì)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(duì)光在介質(zhì)中沿直線傳播規(guī)律進(jìn)一步再認(rèn)識(shí),使學(xué)生對(duì)光的衍射現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)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(duì)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(shí)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)?
生答:衍射圖樣的形狀與障礙物的形狀有關(guān)。
師問:如果用其他形狀的孔,發(fā)生衍射時(shí)得到的衍射圖樣又怎樣呢?
實(shí)驗(yàn):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(fā)生的衍射現(xiàn)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(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說明了衍射圖樣與光通過的小孔的形狀有關(guān)的結(jié)論,得出這一結(jié)論有什么作用呢?
學(xué)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(jié)構(gòu))呢?
生答:由實(shí)驗(yàn)可知,衍射圖樣和孔的形狀是一一對(duì)應(yīng)的,因此,由衍射圖樣可以推知小孔的形狀。
5.實(shí)際應(yīng)用
師介紹:在現(xiàn)代應(yīng)用光學(xué)分析技術(shù)中,科學(xué)家根據(jù)衍射圖樣與障礙物的結(jié)構(gòu)間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,利用x射線穿過晶體后發(fā)生晶格衍射時(shí),不同的晶體產(chǎn)生不同的衍射圖樣,仔細(xì)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(xué)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(qiáng),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(shí)能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,從而得到清晰的衍射圖樣。
師介紹dna的雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程:弗蘭克林這位具有非凡才能的物理化學(xué)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(jié)構(gòu)形狀匯總。
dna的衍射圖片越來越清晰,越來越全面。此時(shí),沃森和克里克也在劍橋大學(xué)進(jìn)行dna結(jié)構(gòu)的形究,他們看了那張照片后,很快就領(lǐng)悟到了dna的結(jié)構(gòu)──兩條以磷酸為骨架的鏈相互纏繞形成了雙螺旋結(jié)構(gòu),氫鍵把它們聯(lián)結(jié)在一起。因此他們獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。
x射線衍射在納米技術(shù)的研究中也起著非常重要的作用……
師問:用光學(xué)顯微鏡觀察微小物體時(shí),發(fā)現(xiàn)顯微鏡放大倍數(shù)是要受到限制的,這是為什么呢?
學(xué)生討論。
生答:當(dāng)被觀察的微小物體尺寸與可見光的波長差不多時(shí),就會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,這樣就得不到清晰的像。因此,光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)受到了限制。
師問:光的衍射現(xiàn)象說明光沿曲線傳播,這不是與前面學(xué)到的“光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播”矛盾嗎?
學(xué)生討論。
生答:不矛盾,使我們更清楚地認(rèn)識(shí)了光的傳播規(guī)律:一方面,光在沒有障礙物的均勻介質(zhì)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(xiàn)象不明顯,也可以認(rèn)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(shí)候,衍射現(xiàn)象十分明顯,這時(shí)不能說光沿直線傳播了。
四、教學(xué)后記
通過對(duì)光經(jīng)過各種形狀的孔產(chǎn)生的衍射圖樣的觀察,一方面培養(yǎng)了學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力,另一方面這些各種形狀的衍射圖樣給學(xué)生以美的感受,讓他們體會(huì)到了物理知識(shí)的奇、趣、美。對(duì)孔的形狀和衍射圖樣的對(duì)比分析,得出重要的結(jié)論:衍射圖樣隨孔的形狀改變而改變;同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生分析問題的能力。最后,介紹x射線的晶格衍射的應(yīng)用等知識(shí)也就水到渠成。因此,對(duì)課本知識(shí)的適當(dāng)延伸、拓展,理論聯(lián)系實(shí)際,有利于培養(yǎng)了學(xué)生觀察、分析、解決實(shí)際問題的能力,這正是當(dāng)今素質(zhì)教育所要求的。
光的衍射 篇6
教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)目標(biāo)
1、知道幾何光學(xué)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(xiàn)象.
3、知道觀察到明顯衍射的條件
(二)能力目標(biāo)
了解單縫衍射、小孔衍射,并能用相關(guān)知識(shí)對(duì)生活中的有關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行解釋和分析.
(三)情感目標(biāo)
1、讓學(xué)生知道科學(xué)研究必須重視理論的指導(dǎo)和實(shí)踐的勤奮作用;
2、必須有自信心和踏實(shí)勤奮的態(tài)度;
3、在學(xué)習(xí)中也要有好品質(zhì)、好作風(fēng).
教學(xué)建議
有關(guān)光的衍射的教學(xué)建議
應(yīng)該讓學(xué)生了解,光的直進(jìn),是幾何光學(xué)的基礎(chǔ),光的衍射現(xiàn)象并沒有完全否定光的直進(jìn),而是指出了光的直進(jìn)的適用范圍或者說它的局限性.
課本只要求學(xué)生初步了解光的衍射現(xiàn)象,不做理論討論,因此與機(jī)械波類比和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是十分重要的.首先,要結(jié)合機(jī)械波的衍射,使學(xué)生明確光產(chǎn)生衍射的條件.
講光的衍射要配合演示實(shí)驗(yàn)、要讓學(xué)生能區(qū)分干涉圖樣與衍射圖樣的區(qū)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(shí)驗(yàn)外,要盡可能多地讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察.包括節(jié)后的小實(shí)驗(yàn)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(huán)).還可讓學(xué)生通過羽毛、紗巾觀看發(fā)光的燈絲(對(duì)見到的彩色花樣可不作解釋)等等, 以補(bǔ)學(xué)生對(duì)這一現(xiàn)象的不熟悉和幫助學(xué)生理解.
在本節(jié)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(dòng)理論了,事與愿違,菲涅爾和阿拉果接受了泊松的挑戰(zhàn),用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這個(gè)理論結(jié)論, 實(shí)驗(yàn)卻成了波動(dòng)理論極其精彩的實(shí)證,菲涅爾為此獲得了科學(xué)獎(jiǎng)金(1819年).這個(gè)科學(xué)小故事告訴我們,在科學(xué)研究上必須重視理論的指導(dǎo)作用和實(shí)踐的檢驗(yàn)作用;作為科研工作者,必須有堅(jiān)定的自信心和踏實(shí)勤奮的工作態(tài)度.今天的學(xué)習(xí),在掌握知識(shí)的同時(shí),也應(yīng)培養(yǎng)自己這方面的好品 質(zhì)、好作風(fēng).
關(guān)于演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)建議
光的衍射實(shí)驗(yàn),可以將演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)同時(shí)在一節(jié)課內(nèi)完成
單縫衍射仍用激光演示儀.演示時(shí)可以再將雙縫干涉演示一下,讓學(xué)生從中對(duì)比干涉條紋等間距,衍射條紋中間寬、兩邊窄,然后讓學(xué)生用游標(biāo)下尺觀察日光燈通過卡尺兩測腳形成的窄縫產(chǎn)生的衍涉條紋.實(shí)驗(yàn)中要讓學(xué)生仔細(xì)觀察兩側(cè)腳間距從大到小逐漸變化.本實(shí)驗(yàn)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(cè)的彩色條紋.
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
(-)引入新課
一、光的衍射現(xiàn)象
上節(jié)研究了光的干涉現(xiàn)象,說明光具有波動(dòng)性.衍射現(xiàn)象也是波的主要特征之一,如果我們能通過實(shí)驗(yàn)觀察到光的明顯的衍射現(xiàn)象,那么也就能更充分地說明光具有波動(dòng)性.
(二)教學(xué)過程
所謂光的衍射現(xiàn)象,是當(dāng)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(shí),光繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象.
演示:
下面我們用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察.
取一個(gè)不透光的屏,在它的中間裝上一個(gè)寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫,用平行的單色光照射,在縫后適當(dāng)距離處放一個(gè)像屏(如圖).
我們看到,當(dāng)縫比較寬時(shí),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(xiàn)了陰影.這時(shí)光可視為是沿直線傳播的.接著逐漸縮小縫的寬度,當(dāng)縫調(diào)到很窄(縫寬與光波的波長相當(dāng)時(shí))在像屏的原陰影區(qū)內(nèi)觀察到了明暗相間的條紋.
這實(shí)驗(yàn)表明光在其前進(jìn)的途中遇上大小相當(dāng)于光的波長的障礙物或孔時(shí),偏離了直線傳播方向,即光產(chǎn)生了衍射現(xiàn)象.上述衍射現(xiàn)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(xiàn)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(shí),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(jí)是又亮又寬的白色條紋,兩邊是較窄較暗的彩色條紋.
用點(diǎn)光源來照射有較大圓孔AB的屏,在像屏 MN上出現(xiàn)一個(gè)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(shí),在像屏MN上原陰影區(qū)就形成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)超過了光按直線傳播所能照到的范圍,這就是光通過小孔產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象.
光的衍射現(xiàn)象進(jìn)一步證明了光具有波動(dòng)性,對(duì)確定光的波動(dòng)說的正確性起了重要作用.
關(guān)于這個(gè)問題,歷史上曾有過一段趣事.1818年,當(dāng)法國物理學(xué)家菲漢耳提出光的波動(dòng)理論時(shí),著名數(shù)學(xué)家泊松根據(jù)菲涅耳的理論推算出:把一個(gè)不透光的小的圓盤狀物放在光束中,在距這個(gè)圓盤一定距離的像屏上,圓盤的陰影中心應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)亮斑.人們從未看過和聽說過這種現(xiàn)象,因而認(rèn)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(dòng)理論,菲涅耳接受了這一挑戰(zhàn),精心研究,“奇跡”終于出現(xiàn)了,實(shí)驗(yàn)證明圓盤陰影中心確實(shí)有一個(gè)亮斑,這就是著名的泊松亮斑.
光沿直線傳播只是一個(gè)近似的規(guī)律:當(dāng)光的波長比障礙物或孔的尺寸小得多時(shí),可認(rèn)為光是沿直線傳播的,當(dāng)光的波長與障礙物或孔的尺寸可以相比擬時(shí)將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象
提問:當(dāng)光通過小孔或者狹縫時(shí),在后面的光屏上會(huì)得到什么樣的圖案?
學(xué)生回答的基礎(chǔ)上老師總結(jié).
當(dāng)縫很大時(shí)——直線傳播(得到影)
當(dāng)縫減小時(shí)——逐漸會(huì)出現(xiàn)小孔成像的現(xiàn)象
繼續(xù)減小縫的大小——會(huì)出現(xiàn)光的衍射現(xiàn)象.
探究活動(dòng)
1、用游標(biāo)卡尺觀察光的衍射現(xiàn)象.
2、考察光的衍射現(xiàn)象在人們的日常生活中的體現(xiàn).