11-06光的衍射(5)
《第四章 5 光的衍射》教学设计教学反思
《光的衍射》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解光的衍射现象，掌握单缝衍射和圆孔衍射的基本规律。
2. 能够运用数学知识计算衍射条纹间距，并分析衍射条纹的形状和方向。
3. 培养观察能力和思考能力，增强对科学的探索精神。
二、教学重难点1. 教学重点：理解光的衍射原理，掌握单缝衍射和圆孔衍射的基本规律。
2. 教学难点：运用数学知识计算衍射条纹间距，并分析衍射条纹的形状和方向。
三、教学准备1. 准备教学PPT和相关视频素材。
2. 准备单缝、圆孔等实验器械，确保实验效果明显。
3. 准备计算衍射条纹间距所需的数学工具和公式。
4. 设计问题引导教室讨论和思考，确保学生充分理解光的衍射现象和规律。
四、教学过程：一、导入通过一些生活中常见的光学现象，如：光导纤维通信、阳光下茂密树林的地面光斑、雨后天空中的彩虹等等，提出问题：这些现象背后隐藏的物理原理是什么？从而引出本堂课的主题——光的衍射。
二、新课讲解1. 介绍光的衍射现象：当光在传播过程中遇到障碍物时，光的一部分会绕过障碍物继续传播，这种现象就叫做光的衍射。
2. 演示实验：通过实验观察光的衍射现象，如应用单缝或者单丝来观察光的衍射条纹。
3. 讲解衍射原理：光的衍射是由于光的波动性和在障碍物尺寸遥小于光波波长时发生的现象。
具体来说，光会绕过障碍物边缘，在障碍物后面形成亮区和暗区。
4. 讲解衍射的应用：如光导纤维通信、光学仪器制造、艺术品雕刻等领域中都有光的衍射的应用。
三、学生活动1. 让学生自己动手制作简单的衍射实验装置，观察并记录实验结果。
2. 让学生思考并讨论衍射现象在实际生活中的应用，并尝试诠释这些应用背后的物理原理。
四、教室小结1. 总结本堂课的主要内容：光的衍射现象、原理和应用。
2. 强调光的衍射在生活中的应用及其重要性。
五、作业安置1. 完成相关练习题。
2. 观察并记录生活中其他光学衍射现象，并尝试诠释其原理。
六、教学反思本堂课的教学效果如何？学生对光的衍射现象、原理和应用掌握得如何？在教学过程中有哪些亮点和不足的地方？如何改进和提高今后的教学效果？这些问题都需要教师在课后进行深入的教学反思。
光的衍射(高中物理教学课件)
祝你学业有成
2024年4月28日星期日8时34分12秒
典型例题
例6.一个不透光的薄板上有两条平行的窄缝，有一频率单一的红 光通过两窄缝在与薄板平行的屏上呈现明暗相间的间隔均匀的红 色条纹，若将其中一窄缝挡住让另一缝通过红光，则在屏上可观 察到（ B ） A．明暗与原来相同，间隔均匀的红色条纹 B．明暗与原来不相同，间隔不均匀的红色条纹 C．一条红色的条纹 D．既无条纹，也不是一片红光，而是光源的像 例7.如图所示是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日光灯光源时所 看到的四个现象.当游标卡尺两测脚间的狭缝宽度从1mm逐渐变小 时,所看到的四个图像的顺序是 bacd .
答：平时缝、孔的宽度或障 碍物的尺寸比波长大得多， 所以不能观察到明显的衍射 现象。
问题：如何才能让光产生明 显衍射？
一.光的衍射
1.单缝衍射
实验装置： 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 实验现象： 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。 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。 缝越小，衍射现象越明显。 实验结论：光能够绕过障碍物继续 传播。光的衍射现象说明光是波。
二.X射线衍射与双螺旋
二.X射线衍射与双螺旋
典型例题
例1.用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时，在光
屏上得到衍射图形，它们的特征是（ B ）
A．用小圆盘中央是暗的，用小圆孔中央是亮的 B．中央均为亮点的同心圆形条纹 C．中央均为暗点的同心圆形条纹 D．用小圆盘中央是亮的，用小圆孔中央是暗的
例2.(多选)关于光的衍射现象,下面说法正确的是（ AC）
实验表明，如果增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄， 亮度将增加。光学仪器中用的衍射光栅就是据此制成的。它是由 许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。在一块很平 的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透 光，未刻的部分相当 于透光的狭缝，这样 就做成了透射光栅。 如果在高反射率的金 属上刻痕，就可以做 成反射光栅。
2024-2025学年高中物理第十三章光5光的衍射教案2新人教版选修3-4
八、作业评价
1.作业批改：对学生的作业进行认真批改，了解学生对光的衍射现象的掌握程度，及时发现学生的不足之处。
2.作业点评：对学生的作业进行点评，鼓励学生继续努力，对学生的优点给予肯定，对学生的不足之处给予指导。
最后，我注意到学生在课堂讨论中参与的积极性不高，这可能是因为我没有提供足够的问题来激发学生的思考。因此，我计划在未来的教学中设计更多的问题和讨论环节，以激发学生的思考和参与度。
板书设计
1.光的衍射现象的定义：
-光的衍射现象定义：当光遇到障碍物时，光波会绕过障碍物继续传播的现象。
2.衍射现象的条件：
-衍射现象条件：孔径或障碍物尺寸小于或相当于光波的波长，或者孔径或障碍物尺寸与光波波长相近。
教师备课：
深入研究教材，明确光的衍射教学目标和光衍射重难点。
准备教学用具和多媒体资源，确保光衍射教学过程的顺利进行。
设计课堂互动环节，提高学生学习光衍射的积极性。
（二）课堂导入（预计用时：3分钟）
激发兴趣：
提出问题或设置悬念，引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入光衍射学习状态。
回顾旧知：
简要回顾上节课学习的光的基本概念和波动理论，帮助学生建立知识之间的联系。
解答：
光的衍射现象在实际应用中非常广泛。例如，在激光技术中，激光束通过透镜或狭缝时会产生衍射现象，这被用于调整激光束的传播方向和聚焦。在光纤通信中，光的衍射被用于增加光信号的传输距离和容量。在显微镜和望远镜中，衍射现象被用于放大和观察微小物体。此外，光的衍射还被应用于光学传感器、光学成像技术以及光学显示技术等领域。
第十三章第5节《光的衍射》教案
13.5光的衍射【教学目标】(一)知识与技能1、知道光的衍射现象，及光通过狭缝和圆孔的衍射条纹特点，知道光产生明显衍射的条件。
2、能用相关知识对生活中的有关现象进行解释和分析，能区别干涉条纹和衍射条纹(二)过程与方法引导学生与以前学过的机械波的衍射进行类比，进行自主学习，再通过演示实验结合投影片分析讲解，启发学生积极思考思考、培养学生观察能力、想象力、动手能力及分析和解决问题的能力。
(三)情感态度与价值观通过光的衍射现象的观察，再次提高学生在学习中体会物理知识之美；另外通过学习让学生知道科学研究必须重视理论的指导和实践的勤奋作用；【教学重点与难点】光的衍射条纹特点及发生明显的光的衍射现象的条件。
光的干涉条纹和衍射条纹的异同。
【教学过程】（一）引入1、在上一节中，我们通过杨氏干涉实验学习了光的干涉，证明了光是一种波，托马斯·杨是怎样解决相干光源的问题的？2、若用红光来做干涉实验，观察到的干涉图样是怎样的？3、相邻两条明（暗）条纹中线的间距与哪些因素有关？师：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?我们这节课就来解决这个问题。
（二）新课教学一、光的衍射现象提问1：什么是波的衍射？提问2：产生明显的波的衍射要具备什么样的条件？可见光的波长约是多少？（波产生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸跟波长相差不多；可见光的波长只有十分之几微米）引导学生根据以上知识，思考：怎样才能观察光的衍射现象？设置实验装置。
（必须使点光源（或线光源）发出的光通过非常小的孔（或是非常窄的狭缝））师（小结）：从前面讲的光的干涉实验知道，光的波长很短，只有十分之几微米，通常的物体都比它大得多，因此很难看到光的衍射现象．但是只有当光射向一个针孔、一条狭缝、一根细丝时，才可以清楚地看到光的明显衍射现象．[做一做]：用两只笔平行放置观察日光灯，逐渐减小两只笔之前的缝的宽度，有什么现象发生？为什么会观察到彩色条纹呢？光的单缝衍射演示：我们用实验进行观察．在不透光的挡板上安装有一个宽度可以调节的狭缝，缝后放一个光屏(图19－13)．用平行单色光照射狭缝，我们看到，当缝比较宽时，光沿着直线方向通过狭缝，在屏上产生一条跟缝宽相当的亮线．但是，当缝调到很窄时，尽管亮线的亮度有所降低，阴影区和亮区的边界变得模糊；继续减小缝宽光明显地偏离直线传播进入几何阴影区，屏幕上出现明暗相间的衍射条纹．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．对比单缝衍射图样，总结单缝衍射条纹的特征（引导学生归纳）1、光的单缝衍射（1）条纹特征：明暗相间的条纹。
光学第4章光的衍射
菲涅耳还指出，对于t 时刻波阵面上给定面元dS，
它在P点的振幅由下式决定
a(Q)K ( )
dA( p)
r
dS
★
K( ):方向因子
光源
nˆ
dS ● Q
r
dA(p)
P·
t时刻波前
a(Q ) 取决于波前上Q点处的强度
5
a(Q)K ( )
dA( p)
r
dS
nˆ
dS ● Q
r
dA(p)
P·
若取波阵面上各点发
如果单缝波阵面AB 被分成奇数个半波带， 则由于一对对相邻的半波带发出的光都分别在P点相互抵消， 最后还剩一个半波带发出的光到达P点， 因此P点应是明条纹中心
23
3. 明暗条纹分布规律
B
aC
A
2
当
a sin 0 0
波带就是AB 波阵面， 各衍射光光程差等于零，
在P点仍然是明条纹， P点位置在透镜的焦点处
AC asin
当
a sin
(2k
1)
2
AC长度等于半波长奇数倍
k 1,2,3.....
意味着：单缝波阵面AB为被分成奇数个半波带
22
3. 明暗条纹分布规律
E a sin 2k
2
B
aC
A
2
k 1,2,3.....
●P
a sin (2k 1)
2
k 1,2,3.....
上式用衍射角表示的 明条纹中心位置
E
10
§9 单缝的夫琅禾费衍射
一．单缝的夫琅禾费衍射
E
1. 实验装置 L1
L2
S
a
L1、L2为透镜，平行放置，中心在一条直线上， a 为狭缝，狭缝面垂直透镜主轴，
高中物理人教版(2019)选择性必修第一册 第四章光第5节光的衍射课件
第四章
第5 节
光的衍射
学习目标
1. 了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件。 2. 知道衍射、衍射光栅在生产生活以及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会关系。 3. 通过光的衍射的学习，对光的直线传播现象提出质疑，会从不同角度思考物理问题。
引入
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？
②白光的单缝衍射图样中央是白色亮纹，两 边是彩色条纹，其中最靠近中央亮纹的色光 是紫光，最远离中央的是红光。
资料
单缝衍射示意图
单缝衍射产生的图样
白光的单缝衍射条 纹
2.圆孔衍射 (1)现象 ①用点光源照射直径较大的圆孔时，在屏上会出现一 个明亮的圆形光斑，这是光沿直线传播的结果。 ②用点光源照射直径足够小的圆孔时，在屏上会出现 一些明暗相间的圆环，这是光发生衍射的结果。
3.用单色光照射一障碍物，观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样，那么该障碍物是（ D ） A.很小的不透明的圆板 B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆板 C.很大的不透明圆板 D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
解析：由题图可知中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越向外， 圆形条纹宽度越小，可判断此图样为圆孔衍射图样，故D正确；有的同学误选A，要注意 很小的不透明的圆板产生的图样中心也是亮点，但其周围有一个大的阴影区，在阴影区的 边缘有明暗相间的圆环，它与圆孔衍射的图样是不同的。
泊松亮斑
红色激光的圆孔衍射图样
干涉现象与衍射现象的区别
产生条件
干涉现象
频率相同的两列 相干光相遇叠加
光的衍射高中物理课件
01
海市蜃楼
由于光的折射和全反射，远处的景物在地面上形成虚像，有时也会因为
衍射而产生彩色幻影。
02
星光闪烁
星光在穿过大气层时，受到空气密度、温度等因素的影响，发生衍射和
干涉，使得星光看起来闪烁不定。
03
露珠上的彩色光环
露珠相当于一个凸透镜，阳光穿过露珠时会发生折射、反射和再折射的
光学过程，形成彩色光环。此外，露珠表面的微小结构也会导致光的衍
衍射的种类和特点
衍射分为菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射。菲涅尔衍射是光波在近场区域的衍射，表现为光波前的弯曲；夫琅禾 费衍射是光波在远Байду номын сангаас区域的衍射，表现为明暗相间的衍射图样。
衍射光栅的原理和应用
衍射光栅是一种具有周期性结构的光学元件，能够使入射光发生衍射，形成多个不同方向的光束。衍射光栅 在光谱分析、光学测量等领域有广泛应用。
分类
根据障碍物或孔的尺寸与光波长 的关系，可分为明显衍射和不明 显衍射。
衍射原理及波动性质
衍射原理
光具有波动性，遇到障碍物或小孔时，会绕过障碍物继续传 播。
波动性质
光波具有振幅、频率、波长等波动特性，这些特性决定了光 的衍射行为。
光源、波长与衍射关系
光源
不同光源发出的光波长不同，波长越 短，衍射现象越不明显。
通信技术中的衍射现象
在光纤通信和无线通信中，光的衍射现象会影响 信号的传输质量和范围。通过研究光的衍射特性 ，可以优化通信系统的设计和性能。
材料科学中的衍射分析
在材料科学领域，利用X射线、中子束等物质的衍 射现象，可以分析材料的晶体结构、化学成分等 信息。这对于新材料的研发和性能优化具有重要 意义。
单缝衍射实验
光的衍射(教学课件)高二物理(人教版2019选择性必修第一册)
2．研究光的波动现象的实验装置如图甲所示，实验中光屏上得到了如图乙所示的图
样。下列说法正确的是（ D ）
A．挡板上有两条平行的狭缝 B．减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹将变窄 C．增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变窄 D．将红色激光换成蓝色激光，中央亮条纹将变窄
【答案】D 【详解】A．由图乙条纹特点可知是衍射条纹，即挡板上有一条狭缝，故A错误； BCD．因为单缝衍射形成的条纹间距与单缝宽度、缝到屏的距离以及光的波长有关， 与激光器和狭缝间的距离无关，即减小激光器和狭缝间的距离，中央亮条纹宽度将不 变；增大狭缝和光屏间的距离，中央亮条纹将变宽；将红色激光换成蓝色激光，波长 变短，则中央亮条纹将变窄。故BC错误，D正确。 故选D。
用羽毛做光栅衍射实验
二、衍射光栅
阅读课本第99页回答如下问题： (1)什么是衍射光栅？
由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器。 (2)光栅衍射图样特点与单缝衍射相比有怎样的变化？
衍射图样特点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。
明显衍射条件：障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。
选择性必修 第一 册
§5 光的衍射
第四章 光
复习与回顾：
1.机械波发生明显衍射的条件是什么？ 2.水波发生明显衍射现象，现象特征是什么？
观察与思考：
光的干涉现象反映了光的波动性，说明光是一种波，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？
01
光的衍射
02
衍射光栅
光 的 衍 射 实 验
一、光的衍射
1.光的衍射： 光离开直线路径绕过障碍物阴影里去的现象叫做光的衍 射现象。
2.明显衍射的条件： 障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。
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圆孔衍射
S
H
P
*
G
单缝衍射
S
*
11 – 6 光的衍射
第十一章 光学
二.惠更斯 — 菲涅尔原理 1.菲涅尔以光的波动特性为据，并以次波相干的 1.菲涅尔以光的波动特性为据，并以次波相干的 菲涅尔以光的波动特性为据 次波相干 思想对惠更斯原理改进，提出惠—菲原理 菲原理； 思想对惠更斯原理改进，提出惠 菲原理； 2.菲涅尔指出：衍射图中的强度分布＝ 2.菲涅尔指出：衍射图中的强度分布＝波场中各 菲涅尔指出 点的强度是由各子波在该点的相干叠加决定： 点的强度是由各子波在该点的相干叠加决定：点 P 的振动是各子波在此产生的振动叠加： 的振动是各子波在此产生的振动叠加： 有关； 子波在 P 点引起的振动振幅 ∝ ∆S r 并与 θ 有关；
11 – 6 光的衍射
一.光的衍射现象
第十一章 光学
1.光在传播过程中遇到障碍物，发生与直线传播偏 光在传播过程中遇到障碍物， 光在传播过程中遇到障碍物 离的现象称之为光的衍射 光的衍射； 条件： 离的现象称之为光的衍射； 条件：障碍物 ⇒ λ； 例：日常生活中光的衍射现象； 日常生活中光的衍射现象； 光的衍射现象 a.雾滴衍射现象：光线通过雾滴产生衍射； a.雾滴衍射现象：光线通过雾滴产生衍射； 雾滴衍射现象 例：峨眉山“佛光”：阳光通过雾滴衍射； 峨眉山“佛光” 阳光通过雾滴衍射； b.小物体衍射现象； b.小物体衍射现象； 小物体衍射现象 例：光线通过手指缝；眼睫毛等产生衍射； 光线通过手指缝；眼睫毛等产生衍射；
第十一章 光学
菲涅尔衍射
S
P
夫琅禾费 衍射 缝
问题：实现夫琅禾费衍射？ 问题：实现夫琅禾费衍射？ 夫琅禾费衍射
11 – 6 光的衍射
增加透镜； 增加透镜；
第十一章 光学
3.实验室实现夫琅禾费衍射的方法： 实验室实现夫琅禾费衍射的方法： 实验室实现夫琅禾费衍射的方法
S
L1
R
L2
P
11 – 6 光的衍射
2.圆孔、单缝衍射及其衍射花样: 圆孔、单缝衍射及其衍射花样 圆孔
第十一章 光学
a.圆孔衍射:孔径 ⇒ λ ；明暗相间的圆、环衍射花样 圆孔衍射 孔径 明暗相间的圆、 衍射花样; 圆孔衍射 b.单缝衍射 缝宽 ⇒ λ ；明暗相间的直条纹衍射花样 单缝衍射:缝宽 明暗相间的直条纹衍射花样 衍射花样; 单缝衍射
∆S
θ
S
v e
r P
*
S： t 时刻波阵面
∆S ：波阵面上面元
(子波波源) 子波波源)
11 – 6 光的衍射
三.菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射 1.菲涅尔衍射： 菲涅距障碍物有限远； 障碍物有限远 2.夫琅禾费衍射： 夫琅禾费衍射： 夫琅禾费衍射 光源、屏幕距障碍物无限远； 光源、屏幕距障碍物无限远； 障碍物无限远