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視頻標簽：光的衍射
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：人教版高中物理選修2-3第三章第三節《光的衍射》江西省 - 九江
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光的衍射教學設計
一、教學目標: （一）知識與技能
1、通過實驗觀察，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、通過單縫衍射裝置的課堂演示實驗，總結單縫衍射條紋的特點。 3、了解圓孔衍射和障礙物衍射。 （二）過程與方法
1、通過討論和對單縫衍射狹縫的寬度改變，理解衍射的條件。
2、在認真觀察課堂演示實驗和自己動手觀察衍射現象的基礎上，總結歸納光的衍射的特點。
（三）情感態度價值觀
通過“x射線的衍射圖樣和DNA雙螺旋結構”等科學小故事的學習，體驗科學家堅定的自信心、踏實勤奮的工作態度和科學研究品德。 二、教學重點：
單縫衍射實驗的觀察以及產生明顯衍射現象的條件。 三、教學難點：
單縫衍射條紋的特點 四、教學用具：
激光筆、鐵架臺、光屏、游標卡尺、帶圓孔的卡片、頭發絲 五、教學過程： （一）復習引入
師：請看這兩幅圖片，回憶一下這是什么現象呢？
對比這兩幅圖，回憶一下要發生明顯衍射需要什么條件？ 生：這是水波的衍射衍射現象，
要發生明顯衍射需要滿足：障礙物或縫的尺寸跟波長差不多或者比波長小； （二）新課教學 1、單縫衍射
大家知道光也是一種波，那你在生活中見過光的衍射現象嗎？ 生：沒有
今天我們一起來認識一下光的衍射，
老師這里有一個單色光源，打開，在光屏上有一個圓形亮斑，老師這里還有一個用游標卡尺做的寬度可調的狹縫（擺弄一下），要觀察到光的衍射現象，狹縫大一點好還是小一點好呢？ 生：小一點。
師：（當眾調小）現在是3mm左右，請仔細觀察光斑，你們看到了什么？ 生：光斑兩邊被狹縫邊緣擋住了。
師：說明現在光沿直線傳播，那我們繼續減小狹縫，調到1mm左右再試試。你們看到了什么？ 生：光斑變寬了；
（追問：往哪邊變寬） 生：往上下兩邊變寬
（追問：上下兩邊不是被狹縫邊緣擋住了嗎）
生：那應該是繞過去了
師：非常好，狹縫變窄時，光沒有沿直線傳播，而是繞過狹縫邊緣，到達了相當寬的地方，這就是光的衍射現象。 只有狹縫足夠小的時候，才會有明顯衍射現象，這說明發生明顯衍射現象的條件是什么？
生：狹縫、孔或障礙物的尺寸和光的波長差不多或比波長小。 那么衍射圖樣還有哪些特征呢？ 2、單縫衍射實驗
師：大家桌子上有一個激光筆固定在鐵架臺上，當做光源，一個游標卡尺固定在鐵架臺上，當做可調狹縫，一個可移動光屏，一張白紙一只水彩筆。
一組四人，一人控制激光，一人調節狹縫大小，一人移動光屏，一人負責畫出衍射圖樣。（提醒實驗時注意不要用激光照射人眼） 學生分組實驗
師：（找到畫的較好的）請這位作品的作者回答，你這樣畫的想法是什么？ 生：條紋是明暗相間的，中間是亮條紋，它是最亮最寬的
師：這位同學的描述非常準確，觀察的很仔細，我們總結一下（ppt展示） 特點一：
①明暗相間的條紋
②中央亮條紋最亮，往兩邊逐漸變暗 ③中央亮條紋最寬，往兩邊逐漸變窄
前一節課我們學了干涉圖像（展示照片），大家說說看，它和我們的衍射圖像有什么區別呢？
生：它是等間距的，而我們今天學的單縫衍射圖像是中央最亮最寬，兩邊變暗變窄，是不等間距的。
師：說的非常好，下次可別搞錯拉。正因為光存在干涉和衍射現象，說明光是一種波，那同學們明顯衍射的條件，猜想一下，如果老師繼續減小狹縫的寬度，衍射圖樣會發生什么變化呢？ 生：中央亮條紋越來越寬。 師：為什么你會這樣想呢？
生：因為狹縫越窄，衍射現象應該越明顯，所以會越寬。 師：我們一起來看一下（演示）
的確，狹縫越窄，衍射現象越明顯，光繞過狹縫邊緣到了更寬的地方。（PPT） 特點二：狹縫越窄，中央亮條紋越寬。
如果保持狹縫寬度不變，換成綠光呢？我們一起來看看（演示） 先把紅光衍射中央亮條紋用紅水筆圈出來，再換用綠光，用黑水筆把中央亮條紋圈出來。
請同學們注意觀察，誰的中央亮條紋更寬？注意，這里寬是指繞過狹縫兩邊的寬度。
生：紅光。
師：我們知道紅光的波長比綠光長，由此總結（PPT演示） 特點三：當狹縫一定時，光的波長越長，中央亮條紋越寬。 如果用白光作光源呢？
請把兩只筆夾緊，平行于日光燈觀看。 （學生觀看）
看到了什么？ 生：彩色的條紋
師：有彩色的條紋，中央亮紋是什么顏色： 生：白色的
師：也就是說白光發生衍射時，中央亮條紋是白色的，兩邊是彩色的條紋，老師用手機攝像頭作為眼睛，在鏡子背面畫一條細縫，透過細縫觀看日光燈，把現象拍照下來，同學們看看，彩色條紋靠近白光的內側是什么顏色，外側是什么顏色？ 生：內側是紫色的，外側是紅色的
師：我們來總結一下白光顏色現象：（PPT演示）
中間條紋是白色，兩邊是明暗相間的彩色條紋，靠近中間的內側是紫色，外側是紅色。
我們看到，狹縫兩邊的障礙物是直線的，所以衍射條紋是直線，如果周圍障礙物是圓形呢，會形成什么樣的衍射圖樣？請分組討論并畫出你的猜想。 （學生討論活動）
師：（找到畫的比較好的）請這位作者談談你的想法。 生：它的形狀應該是圓形的，明暗相間的同心圓
師：圓孔四周就是圓形的障礙物，我們來看看圓孔衍射的圖樣（演示實驗） 我們來總結一下圓孔衍射的特點：（PPT演示）
明暗相間的同心圓環，中央圓斑最亮，圓環向外逐漸變暗變細。 3、障礙物衍射
通過前面的探究，光的確可以繞過狹縫的邊緣發生衍射現象，如果換成障礙物， 光能不能沿障礙物的邊緣繞過去呢？ 生：能的
師：那老師剛好拿著一支粉筆，我們來試一下，（貼的很近）啊呀~ 被擋住了，那怎么辦？ 生：太近了，遠一點；
光還是被擋住了，并且在光斑中出現了粉筆的陰影 生：太粗了，換細一點的東西
請同學用身邊細的東西試一下，轉動頭發絲，圖樣也跟著旋轉，光也是繞過障礙物的邊緣，到達相當寬的地方，并且原來是陰影的地方，現在也是亮的，說明光也繞到了障礙物的背面，障礙物越細，光的衍射現象越明顯。
很多細小的東西，我們的肉眼觀察不到，光的衍射現象卻非常明顯，DNA的雙螺旋結構就是通過x射線的衍射圖樣發現的，你們就是下一個沃森和克里克。 課堂小結：這節課我們通過物理現象，總結了物理規律，了解了物理知識的應用，物理從生活中來，又應用到生活
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