大学物理“光的衍射”教学设计
光的衍射教案
光的衍射教案【课堂教案】光的衍射一、教学目标1. 了解光的衍射现象及其原理。
2. 掌握光的衍射公式，能够计算衍射角和衍射条纹。
3. 培养学生观察、实验、探究和解决问题的能力。
二、教学内容1. 光的衍射现象及其原理。
2. 衍射角公式的推导及应用。
3. 衍射条纹的形成原理及计算方法。
三、教学过程【引入】通过展示光的衍射现象的图片或视频，引起学生的兴趣和思考。
【讲解】1. 光的衍射现象及其原理：光通过一个孔或者绕过一个物体时，会发生衍射现象。
这是由于光的波动性质决定的。
当光通过一个孔时，光波的振动会受到孔口的限制而发生弯曲，从而产生衍射现象。
衍射现象的原理是赖曼原理，即当光波通过一个孔或者绕过一个物体时，波前上各点的振动会相互干涉，形成新的波前。
根据干涉的结果，可以看到明暗交替的衍射条纹。
2. 衍射角公式的推导及应用：在单缝衍射实验中，光通过一个非常窄的缝隙，形成衍射条纹。
根据几何光学原理和赖曼原理，可以推导出衍射角的公式：sinθ = mλ / a其中，θ为衍射角，m为衍射级别（即衍射条纹的亮暗程度），λ为光波长，a为缝隙的宽度。
这个公式可用于计算缝隙的宽度、波长等实验参数。
3. 衍射条纹的形成原理及计算方法：当光通过一个孔时，会形成一系列明暗交替的圆环状条纹，这就是衍射条纹。
其形成的原理是在干涉中，相位差满足一定条件时，波峰和波谷相互叠加，形成明暗条纹。
衍射条纹的计算方法是根据赖曼原理和波前的相位差来计算。
根据相位差的大小，可以确定衍射条纹的亮暗程度和间隔。
【实验操作】进行光的衍射实验，观察和记录实验现象，并根据实验数据计算衍射角和衍射条纹的亮暗程度和间隔。
【总结与拓展】通过实验数据和计算结果，总结光的衍射现象和计算方法，并拓展到实际应用中，如光学仪器和光学设备的设计和优化。
四、教学评价根据学生的实验报告和讨论，评价学生对光的衍射的理解和掌握程度。
五、教学反思本节课通过引发学生的兴趣和实际操作，使学生更加深入地理解光的衍射现象和计算方法。
光的衍射教学设计(一)
光的衍射教学设计(一)光的衍射教学设计一、教学目标1.了解光的衍射的基本概念和特性；2.掌握光的衍射现象的观察方法和实验操作；3.能够应用光的衍射原理解释实际生活中的现象；4.培养学生的实验观察能力和科学思维。
二、教学内容1.光的波动性和衍射现象的基本概念；2.光的衍射的特点和规律；3.光的衍射的实验操作；4.实际应用中的光的衍射现象。
三、教学步骤步骤一：导入1.引入话题：通过与学生的互动提问，引导学生思考光的波动性和传播的方式；2.复习光的反射和折射的知识，为引入光的衍射做铺垫。
步骤二：讲解1.讲解光的波动性和衍射现象的基本概念，并结合生活中的例子进行说明；2.介绍光的衍射的特点和规律，让学生了解衍射的条件和影响因素；3.通过示例分析，让学生理解衍射对图像的影响。
步骤三：实验操作1.带领学生进行实验操作：使用一个狭缝和一个光源，观察狭缝衍射产生的现象；2.引导学生观察、思考并记录实验结果；3.结合实验结果，引导学生总结衍射规律，并进行讨论和验证。
步骤四：探究应用1.提出实际生活中的光的衍射现象，如彩虹、CD的干涉条纹等；2.小组讨论，学生彼此交流并思考衍射现象背后的原理；3.鼓励学生发散思维，分析衍射应用在其他领域的可能性。
步骤五：总结与拓展1.总结光的衍射的基本概念、特点和规律；2.强调光的衍射在实际生活中的应用价值；3.提出学生自主拓展的任务，鼓励他们进一步探索相关领域的知识。
四、教学辅助手段和评价方式1.教学辅助手段：黑板、投影仪、实验仪器、实验材料等；2.评价方式：观察学生的实验操作、讨论和发言情况，以及完成的课后拓展任务。
五、教学反思光的衍射是一门抽象且具有挑战性的课程，因此在教学中要注重引导学生思考和实际操作。
通过合理的教学设计和多种教学手段的运用，可以提高学生对光的衍射的理解和应用能力，培养学生的科学探究能力。
同时，在教学过程中要多注意学生的情绪变化和学习效果，及时调整教学方法，以提高教学效果。
《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。
光的衍射课程设计
光的衍射 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解光的衍射现象的定义，掌握衍射的基本原理；2. 学习波长、衍射角度等基本概念，并能运用相关公式进行简单计算；3. 了解不同类型的衍射现象，如单缝衍射、双缝衍射等，并掌握其特点。
技能目标：1. 能够运用所学知识，分析实际生活中的光衍射现象，提出合理的解释；2. 培养观察、实验、分析、解决问题的能力，通过实验操作，掌握衍射现象的观察方法；3. 学会使用光衍射相关仪器，进行实验操作和数据采集。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自然界光现象的好奇心和探索欲望，激发学习物理的兴趣；2. 增强学生的团队合作意识，培养在实验过程中尊重事实、严谨求实的科学态度；3. 通过学习光的衍射知识，使学生认识到科技发展对社会进步的重要性，提高社会责任感。
课程性质分析：本课程为物理学科，针对高中年级学生，以理论讲授和实验相结合的方式进行教学。
学生特点分析：高中学生具有一定的物理知识和实验能力，对新鲜事物充满好奇心，善于观察和思考。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，强调知识的应用性和实践性，提高学生的综合素养。
通过本课程的学习，使学生在掌握光的衍射知识的基础上，培养实际操作和解决问题的能力，提升科学素养。
二、教学内容1. 光的衍射现象概述：介绍光的衍射现象的定义、产生条件和基本原理。
- 教材章节：第二章第4节“光的衍射”2. 单缝衍射：讲解单缝衍射现象的原理，引导学生学习如何计算衍射角度。
- 教材章节：第二章第5节“单缝衍射”3. 双缝衍射：介绍双缝衍射现象及其特点，探讨双缝干涉与衍射的区别。
- 教材章节：第二章第6节“双缝衍射”4. 衍射光栅：讲解光栅衍射的原理，引导学生了解光栅在科学技术中的应用。
- 教材章节：第二章第7节“衍射光栅”5. 实践活动：安排学生进行单缝衍射和双缝衍射实验，学会使用相关仪器，观察衍射现象，并分析实验结果。
6. 衍射现象在生活中的应用：举例介绍光的衍射在实际生活中的应用，提高学生的实际应用能力。
光的衍射教案
光的衍射教案一、教学目标1、知识与技能目标理解光的衍射现象，知道光产生明显衍射的条件。
了解衍射条纹的特点及其与干涉条纹的区别。
2、过程与方法目标通过观察实验现象，培养学生的观察能力和分析归纳能力。
经历光的衍射现象的探究过程，体会科学探究的方法。
3、情感态度与价值观目标感受物理知识与生活实际的紧密联系，激发学生学习物理的兴趣。
培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。
二、教学重难点1、教学重点光的衍射现象及产生明显衍射的条件。
衍射条纹的特点。
2、教学难点对光的衍射现象的理解。
光的衍射与干涉的区别。
三、教学方法讲授法、实验法、讨论法四、教学用具激光笔、单缝衍射演示仪、圆孔衍射演示仪、多媒体设备五、教学过程（一）导入新课在日常生活中，我们常常看到这样的现象：当阳光透过树叶的缝隙照在地面上时，会形成一片片光斑，而这些光斑并不是圆形的，而是呈现出明暗相间的条纹。
这是为什么呢？其实，这就是光的衍射现象。
那么，什么是光的衍射？它又是如何产生的呢？今天，我们就来一起学习光的衍射。
（二）新课讲授1、光的衍射现象（1）用激光笔照射单缝，在光屏上观察到的现象。
当缝较宽时，光沿着直线传播，在光屏上形成一条与缝宽相当的亮条纹。
逐渐减小缝宽，当缝宽减小到一定程度时，光屏上出现明暗相间的条纹，且中央条纹最宽最亮。
（2）用激光笔照射圆孔，在光屏上观察到的现象。
当圆孔较大时，光沿着直线传播，在光屏上形成一个圆形亮斑。
逐渐减小圆孔直径，当圆孔直径减小到一定程度时，光屏上出现明暗相间的圆环，且中央是亮斑。
2、光的衍射的定义光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象，叫做光的衍射。
3、光发生明显衍射的条件（1）障碍物或小孔的尺寸与光的波长相比差不多，或比光的波长小。
（2）演示实验：分别用不同波长的激光照射相同宽度的单缝，观察衍射现象的差异。
4、衍射条纹的特点（1）中央条纹最亮最宽。
（2）两侧条纹亮度逐渐减弱，间距逐渐减小。
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。
13.5光的衍射教案
13.5光的衍射教案光的衍射教案三维目标（一）知识与技能1、知道几何光学中所说的光沿直线传播是一种近似．2、知道光通过狭缝和圆孔的衍射现象．3、知道观察到明显衍射的条件（二）过程与方法了解单缝衍射、小孔衍射，并能用相关知识对生活中的有关现象进行解释和分析．（三）情感态度价值观1、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；2、必须有自信心和踏实勤奋的态度；3、在学习中也要有好品质、好作风．教学重点、难点1．通过众多的光的衍射实验事实和衍射图片来认识光的波动性．2．光的衍射现象与干涉现象根本上讲都是光波的相干叠加．3．正确认识光发生明显衍射的条件．4．培养学生动手实验能力，教育学生重视实验，重视实践．教具1．演示水波衍射现象．频率可调的振源，发波水槽及相应配件，水波衍射图样示意挂图．2．演示光的单缝、圆孔衍射现象．光的干涉、衍射演示仪，激光干涉、衍射演示仪(及相关的配件)，单丝白炽灯、红灯、蓝色灯，自制的单缝衍射片，光波圆孔衍射管，游标卡尺．3．演示泊松亮斑，激光发生器，小圆屏．教学方法：探究法教学设计示例（－）引入新课提出问题：什么是波的衍射现象？演示水波的衍射现象，让学生回答并描述衍射现象的特征，唤起学生对机械波衍射的回忆，然后再举声波的衍射例子．指出一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多．水波、声波都会发生衍射现象，那么光是否也会产生衍射现象？若会产生，那么衍射图样可能是什么样呢？（二）教学过程（一）、所谓光的衍射现象，是当光在它传播的方向上遇到障碍物或孔（其大小可以与光的波长相比或比光的波长小）时，光绕到障碍物阴影里去的现象．演示：下面我们用实验进行观察．取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放一个像屏（如图）．我们看到，当缝比较宽时，在像屏上是一条几乎与缝一样宽的亮线，除了这一条光线外，像屏上出现了阴影．这时光可视为是沿直线传播的．接着逐渐缩小缝的宽度，当缝调到很窄（缝宽与光波的波长相当时）在像屏的原阴影区内观察到了明暗相间的条纹．这实验表明光在其前进的途中遇上大小相当于光的波长的障碍物或孔时，偏离了直线传播方向，即光产生了衍射现象．上述衍射现象是通过单缝形成的，我们称之为光的单缝衍射．单色光的干涉与衍射都出现明暗相间的条纹，但图案不同．干涉条纹是等间隔的，衍射条纹间隔不等．白光照射单缝时，可以在像屏上得到彩色条纹，它与双缝干涉的彩色条纹也不同，中央一级是又亮又宽的白色条纹，两边是较窄较暗的彩色条纹．用点光源来照射有较大圆孔AB的屏，在像屏MN上出现一个光亮的圆，这说明光是沿直线传播的．逐渐缩小孔的直径，可以看到屏上的亮圆也逐渐减小．但是，圆孔缩到很小时，在像屏MN上原阴影区就形成一些明暗相间的圆环，这些圆环达到的范围远远超过了光按直线传播所能照到的范围，这就是光通过小孔产生的衍射现象．光的衍射现象进一步证明了光具有波动性，对确定光的波动说的正确性起了重要作用．关于这个问题，历史上曾有过一段趣事．1818年，当法国物理学家菲汉耳提出光的波动理论时，著名数学家泊松根据菲涅耳的理论推算出：把一个不透光的小的圆盘状物放在光束中，在距这个圆盘一定距离的像屏上，圆盘的阴影中心应当出现一个亮斑．人们从未看过和听说过这种现象，因而认为这是荒谬的，所以泊松兴高采烈地宣称他驳倒了菲涅耳的波动理论，菲涅耳接受了这一挑战，精心研究，“奇迹”终于出现了，实验证明圆盘阴影中心确实有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑．光沿直线传播只是一个近似的规律：当光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多时，可认为光是沿直线传播的，当光的波长与障碍物或孔的尺寸可以相比拟时将产生明显的衍射现象提问：当光通过小孔或者狭缝时，在后面的光屏上会得到什么样的图案？学生回答的基础上老师总结．当缝很大时——直线传播（得到影）当缝减小时——逐渐会出现小孔成像的现象继续减小缝的大小——会出现光的衍射现象．(二)光的单缝衍射(1)单缝衍射实验．教师用光的干涉、衍射仪做单色光的单缝衍射，或用激光源来做单缝衍射实验．实验过程中展示缝较宽时：光沿着直线传播，阴影区和亮区边界清晰；减小缝宽，在缝较狭时：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．(2)简单分析衍射的形成．展示衍射现象实验示意图，当光传播到狭缝时，可把狭缝S看成许许多多个点光源，这些点光源发出的光在空间传播相遇叠加决定了屏幕上各点位置的明暗情况．(3)单缝衍射条纹的特征．(单色光的衍射图样)①中央亮纹宽而亮．②两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．(4)学生动手观察单缝衍射．教师分发单缝衍射观察片，每片观察片刻有二条宽度不同的单缝．让学生通过单缝分别观察设在教室前、后的红色灯、蓝色灯的衍射现象；让学生仔细观察：①同一缝红色衍射条纹与蓝色衍射条纹是否有区别？②同一种色光，单缝宽度不同衍射条纹是否有区别？然后让学生通过单缝观察白炽灯的衍射图样．引导学生分析归纳最后总结规律：①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大．②单缝不变时，光波波长的(红光)中央亮纹越宽，条纹间隔越大．③白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色．(三)光的圆孔衍射(1)圆孔衍射实验．教师用激光干涉衍射仪做圆孔衍射实验，实验过程中展示孔较大时，光沿直线传播，阴影区和亮区边界清晰，逐渐减小圆孔大小，当圆孔减小到一定程度时出现环状明暗相间同心圆的衍射图样．(2)教师分发给学生手持“光波衍射”管，让学生将小孔对准教室前、后的红色灯光源、蓝色灯光源，观察圆孔衍射图样．(3)教师用激光干涉衍射仪装上仪器配备的不同形状小孔，演示光的衍射现象；让学生观察、记录、描绘各式的衍射图样，让学生认识到光的衍射是一个极普遍的物理现象．(四)演示：“泊松亮斑”．教师向学生指出：不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果．历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑．(1)然后教师介绍这个一波三折的历史故事．继而教师用激光干涉衍射仪中相应的配件演示“泊松亮斑”实验，让学生脑海中对“泊松亮斑”图样有深刻印象．指出任何物理理论的正确与否都必须经过实验的检验，实验是检验理论的标准．(2)让学生用自制的光波衍射管前端换上小圆屏并对准光源观察，在管内除看到光环外还可看到在不透明小圆屏背后阴影中心有一亮斑——泊松亮斑．(五)课堂小结1．光的衍射现象进一步证明了光具有波动性．2．光的衍射现象是光偏离了直线传播方向绕到障碍物阴影区的现象，衍射光强按一定的规律分布，形成明暗相间的条纹，它的规律与缝宽、孔的大小及光的波长有关．随堂练习1、声波能绕过一般建筑物，而光波却不能，这是因为（）A．光波传播速度太大，偏离直线不明显B．声波传播速度小，而光波传播速度大C．建筑物对声波吸收少，而对光波吸收多D．声波波长长，容易产生衍射；光波波长短，不易产生衍射答D2、对于单缝衍射实验现象，以下正确的是（）A．缝的宽度越小，中央亮条纹的宽度越窄B．缝的宽度越小，中央亮条纹的宽度越宽C．缝的宽度越大，衍射现象越明显D．入射光的频率越大，衍射现象越明显答B3、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（）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，而是光源的像答B4、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（）A．用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中央是亮的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．用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔时中央是暗的答B5、在用单色平行光照射单缝以观察衍射现象时，下面说法正确的是（）A．缝越窄，衍射现象越明显B．缝越宽，衍射现象越明显C．照射光的波长越短，衍射现象越明显D．照射光的波长越长，衍射现象越明显答AD。
光的衍射教学设计
光的衍射教学设计教学设计：光的衍射1. 教学目标•了解光的衍射现象和原理•掌握光的衍射的特点和规律•能够应用所学知识解决相关问题2. 教学内容•什么是光的衍射•光的衍射的类型•光的衍射的规律和特点3. 教学步骤第一步：导入•通过展示一个具有光的衍射现象的图片或实物，引起学生兴趣，激发他们思考的欲望。
例如：展示太阳光透过树叶形成的条纹等。
第二步：概念解释•使用简明易懂的文字解释什么是光的衍射，例如：当光通过一个小孔或者物体的边缘时，会发生弯曲或扩散的现象。
•列举光的衍射的几种类型，并逐一解释。
例如：菲涅耳衍射、洛伦兹衍射、菲涅耳-柯希衍射等。
第四步：规律和特点1.衍射的角度与波长的关系–解释光的衍射角度和光的波长之间的关系。
例如：衍射角度正比于波长，波长越小，角度越大。
2.衍射的强度与光的波长的关系–解释光的衍射强度与光的波长之间的关系。
例如：波长越小，衍射强度越大。
3.衍射的大小与光的波长的关系–解释光的衍射大小与光的波长之间的关系。
例如：波长越小，衍射的大小越小。
第五步：案例分析•给出一些具体的案例，让学生应用所学知识，进行分析和解决。
例如：当太阳光穿过窗户的缝隙，为什么会有明暗相间的条纹？•组织学生进行一些简单的光的衍射实验，加深他们对光的衍射的理解。
例如：利用激光通过不同孔径的小孔观察不同衍射图案的产生。
第七步：课堂讨论•引导学生对实验结果进行讨论，总结实验中观察到的现象，理解光的衍射的规律和特点。
第八步：小结•对本节课的教学内容进行小结，强调重点，澄清难点。
4. 教学评价•课堂表现：对学生在课堂上的参与度和表现进行评价，包括回答问题的积极性、讨论的深入程度等。
•实验报告：根据学生的实验结果和分析等编写实验报告，评价学生对实验内容的理解和应用能力。
•温习测试：通过给学生一些衍射相关的问题，进行测试，检查学生对知识的掌握情况。
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大学物理“光的衍射”教学设计
【摘要】：光的衍射现象是光具有波动性的有力证明，本次课的
教学设计以观察现象为基础，定性与定量相结合的方式，融合思政育
人和科技前沿，让学生明确光发生衍射的条件、如何进行定量计算，
让学生进一步认识光的波动性。
【关键词】光的衍射；教学设计；实验演示
光的衍射现象是继光的干涉现象进一步证明了光具有波动性，如
何定性分析和定量讨论光的衍射现象是大学物理教学中的重点和难点。
但是在日常生活中却难以观察到光的衍射现象，而相应的验证性实验
则开设在理论内容讲解完成后，学生对该现象的认识和理论知识的理
解并不深刻。
本文对此次课的设计以实验现象和理论知识相结合、定
性和定量想结合的方式进行，适时融入思政育人元素和科技前沿介绍，激发学生学习兴趣，对光衍射的条件、条纹的特点以至于光的波动性
有更深刻的理解。
教学过程设计如下：
一、图片展示，提出问题，导入新课
PPT展示夜晚拍摄的路灯照片，提出问题，为什么出现星芒现象？再展示望远镜拍摄的星空照片，提出问题，为什么星体照片看起来是
六边形的，而天文学上却说星体是球体的呢？简单分析，首先路灯或
者星体作为光源，其发射或反射的光进入镜头时光线可以看成是平行光，而镜头光圈则是多边形的。
进一步展示当光圈叶片数量和对应星
芒的照片，总结出多边形边数和星芒条数的规律，即：当多边形边数
为奇数时，可以观测到二倍于其边数的星芒；而当多边形边数为偶
数时，观测到的星芒线条数与多边形边数相等。
继续提出问题，上述
光学现象是什么现象呢？引入光的衍射，并思考问题，什么是光的衍射？光的衍射发生条件？衍射的明暗纹条件？衍射条纹有什么特点？
此时学生也会产生兴趣，期待在本次课的学习中能够解决问题。
二、类比旧知，温故知新，给出条件
提问学生什么是波的衍射现象，能否举例说明？PPT展示声波的
衍射（隔墙有耳）、水波的衍射（海水绕过大坝）等图片和动图。
类
比机械波的衍射现象，光作为电磁波，也应该会有衍射现象，给出光
的衍射的概念。
此时可以让学生并拢手指，让指缝对着教室中的管灯，观察光的干涉现象，继而引导学生进一步回答为什么日常生活中很难
看到光的衍射而更多的看到直线传播现象，从而引出衍射的条件，即
波长要与障碍物的尺寸可比拟。
因声波的波长在0.017m—17m（20Hz-20000Hz）范围内，与建筑物、障碍物的尺寸可比拟，因此生活中容
易观察到声波的衍射，而可见光的波长约在400nm—760nm范围内，
波长相较于生活中的大多数障碍物而言非常短，因此不容易观察到光
的衍射现象。
三、实验演示，总结规律，解释现象
PPT展示一些事物的尺寸量级，发现一些微生物的尺寸可比拟，
因此用光照射含有微生物就应该出现衍射现象。
接下来现场做实验，
用激光笔照射悬挂在注射器针管尖端的液滴，投影在教室的墙壁上，
让学生观察，可以看到圆形或者条形微生物经过液滴放大的影像，并
且在圆形影响周围有一圈圈的圆环，而条形微生物的两侧有同形状的
对称的条纹，这就是光的衍射现象，如图1所示。
再打开光学综合实
验仪器演示仪，用红绿两种颜色的激光照射可调单缝，让学员观察现
象的样貌特点，如图2所示，然后再PPT上展示其它如十字缝、圆孔、方形孔等障碍物的衍射图片，引导学员总结衍射图样与透光孔的形状
之间的关系，并据此从几何结构上简单解释星芒条数与多边形边数的
有关的原因。
接下来，可以展示韦伯太空望远镜拍摄的全彩宇宙深空图像，解
释恒星的星芒覆盖了大面积的空间，掩盖了背后许多星光，同时掩盖
其后方的一部分信息，给天文学研究带来的困难，说明这是光的衍射
现象给光学仪器带来的不可消除的影响，进而可以说一下在光刻技术
上衍射的影响。
四、定量计算，讲清思想，类比理解
在上面定性给出衍射现象的规律之后，再提出问题，如何定量计
算衍射之后光强的分布情况呢？光遇到障碍物后衍射的明暗纹如何分
布呢？同样类比机械波衍射的理论解释，引导学员回忆惠更斯原理，
指出其无法解释衍射光强重新分布的现象，即出现明暗相间的条纹，
无法解释光波不会向后传播（为什么只考虑向前传播的光波）的问题。
从而给出惠更斯—菲涅耳原理，其主要思想就是子波相干叠加的思想。
接下来再次类比机械波干涉的计算方法，重点讲清菲涅耳在处理从同
一波阵面上各点发出的子波经过传播在空间某点相遇时是如何相干叠
加的，在数学处理上如何使用微积分的思想。
建议此处在讲解时可以
针对影响光振动振幅的每一个物理量采用定性的方式解释，比如面元
到场点的距离，可以定性地说，离得越近，场点处接收到的能量就越多，而面元面积越大，能发出的能量就越多，显然场点处接收到的能量就越多，因此光振动振幅与距离成反比、与面积的大小成正比等。
五、教学反思
本节课以星芒现象引入，逐步引导学生发现问题、分析问题、类比已有知识解决问题。
充分运用类比法，让学生温故知新，通过现象观察、定性分析、定量计算相结合的方式，让学生逐步深入的理解光的衍射现象，认识到光具有波动性。
参考文献：
[1] 苏米.“光的衍射”教学设计[J].物理教学探讨,2019.
[2]刘剑锋. 光的衍射实验教学设计[J].物理教学,2019.
[3] 朱和鹏. 用激光笔作光源的衍射装置[J].物理教师.2013.
[4] 袁鑫淼. 浅谈光的衍射[J].科技风, 2017.
王丽，女（1981-），博士，基础部物理教研室副教授，主要研究方向：原子与分子物理。
赵洪亮，男（1981-），博士，基础部物理教研室副教授，主要研究方向：理论物理。