高中物理第五章光的波动性第3节光的衍射与偏振教案教科版选修3_4

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1、三、光的衍射与偏振教学目标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，并能对生活中的有关现象进行解释和分析3．知道观察到明显衍射的条件4．知道振动中的偏振现象，了解什么是偏振现象，知道偏振是横波的特点5．知道偏振光和自然光的区别，知道偏振光在实际生活中的应用重点难点重点：1．光的单缝衍射、圆孔衍射和圆盘衍射现象的演示和分析2．光的偏振实验的观察和分析难点：1．光的单缝衍射、圆孔衍射和圆盘衍射现象的演示2．光振动与自然光和偏振光的联系设计思想课本只要求学生初步了解光的衍射和偏振现象，不

2、做理论讨论，因此与机械波类比和观察实验现象是十分重要的；要让学生能区分干涉图样与衍射图样的区别；让学生了解光的干涉和衍射说明光具有波动性；光的偏振说明光是横波。除了演示实验外，还应尽可能多地让学生自己动手做实验进行观察（观察小孔衍射(在铝箔或胶片上打出尺寸不同的小孔，以小电珠作光源，距光源1～2米，眼睛靠近小孔观察光通过小孔的衍射花样--彩色圆环)。还可让学生通过羽毛、纱巾观看发光的灯丝(对见到的彩色花样可不作解释)；由学生自己亲自动手观察偏振光等等，以补学生对这些现象的不熟悉和帮助学生理解）。在本节教材中提到泊松亮斑-

3、-泊松原以为这下子可以驳倒菲涅尔的波动理论了，事与愿违，菲涅尔和阿拉果接受了泊松的挑战，用实验验证了这个理论结论，实验却成了波动理论极其精彩的实证，菲涅尔为此获得了科学奖金(1819年)。这个科学小故事告诉我们，在科学研究上必须重视理论的指导作用和实践的检验作用；作为科研工作者，必须有坚定的自信心和踏实勤奋的工作态度。今天的学习，在掌握知识的同时，也应培养自己这方面的好品质、好作风。教学资源激光光学演示仪、单缝、小孔、圆盘、大头钉、柔软的长绳一根，带有狭缝的木板两块，细软的弹簧一根，人造偏振片两片，投影仪、投影、多媒体课

4、件等教学设计【课堂引入】问题：波的基本特性有哪些？为什么我们平时较难观察到光的干涉现象？追问：如果光的确是一种波，那么我们还应该能观察到光的衍射现象，为什么平时也较难观察到光的衍射现象？为了进一步探索光的本性，我们将进一步研究光的波动性的其他表现——干涉与偏振。【课堂学习】学习活动一：观察光的单缝衍射现象问题1：平时我们很容易观察到声波的衍射现象，为什么？我们人耳能听到的声波的波长范围为1.7cm~17m，很容易绕过常见的障碍物而产生衍射现象。（通过复习熟悉的知识，强调产生明显衍射现象的条件。）问题2：为什么我们平时较难

5、观察到光的衍射现象？平常不易观察到光的衍射现象的原因（学生猜想）：猜想1：光波的波长可能太短，正常生活中很难遇到如此小的线度的障碍物；猜想2：即使存在较明显的衍射现象，但周围明亮的环境也可能干扰我们清晰地观察到；猜想3：各种光波在衍射后彼此叠加，相互抵消了。（通过引导学生自主分析，突出明显衍射的条件。激发学习兴趣）问题3：我们该如何解决光的明显衍射的观察这一难题？猜想1：用亮度更高的激光作为光源，以增加衍射光的亮度；猜想2：降低周围环境的亮度，以突出衍射光；猜想3：靠近物体边缘，用眼睛直接观察衍射光。演示实验：光的单缝衍

6、射现象（教师说明并演示，学生观察，并用语言描述相应的现象）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，在缝后的墙壁上可清晰地显示明暗相间的条纹，但跟单色光的双缝干涉图案又有不同。总结：1、光的单缝衍射现象：中央明条纹两边对称分布明暗相间的条纹，且中央明条纹最亮最宽，其宽度约为其它条纹宽度的两倍，其余明条纹的宽度由中心向外逐渐减小；2、主要规律：缝越窄，衍射越明显（范围增大、条纹变宽），但条纹的亮度将变暗。学生活动：学生通过两支铅笔缝观察日光灯灯光的衍射现象（强调因缝很细，故眼睛应紧靠狭缝观

7、察；通过改变手捏的松紧程度调节狭缝的宽度，可观察到衍射条纹的变化）。总结：对衍射现象的研究表明，“光沿直线传播”只是一种特殊情况，在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象就十分明显，这时就不能说光沿直线传播了；学习活动二：观察光的圆孔衍射和圆盘衍射现象问题1：除了狭缝，光遇到其他障碍物或小孔时的衍射是怎样的？演示实验：光的圆孔衍射现象（明暗相间的同心圆，圆心处为亮点）演示实验：光通过各种形状的小孔时衍射现象（衍射条纹可以反映出物体的形状信息）（说明正是对光通过DNA分子后的衍射的研究，人们发现

8、了DNA分子的双螺旋结构。以此激发学生的学习兴趣）问题2：猜想一下当光遇到线度很小的不透明的圆形障碍物（小圆盘）时的衍射现象如何？追问：相应阴影的中央应该是亮点还是暗点？演示实验：光的圆盘衍射现象（泊松亮斑）介绍泊松亮斑及其发现过程：A．菲涅耳（法）：运用数学工具分析了衍射规律；B．数学家泊松进一步推算出，在一个不透