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視頻標(biāo)簽：光的衍射
所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：人教版高中物理選修2-3第三章第三節(jié)《光的衍射》江西省 - 九江
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光的衍射教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教學(xué)目標(biāo): （一）知識(shí)與技能
1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，認(rèn)識(shí)光的衍射現(xiàn)象，知道發(fā)生明顯的光的衍射現(xiàn)象的條件，從而對(duì)光的波動(dòng)性有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
2、通過(guò)單縫衍射裝置的課堂演示實(shí)驗(yàn)，總結(jié)單縫衍射條紋的特點(diǎn)。 3、了解圓孔衍射和障礙物衍射。 （二）過(guò)程與方法
1、通過(guò)討論和對(duì)單縫衍射狹縫的寬度改變，理解衍射的條件。
2、在認(rèn)真觀察課堂演示實(shí)驗(yàn)和自己動(dòng)手觀察衍射現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，總結(jié)歸納光的衍射的特點(diǎn)。
（三）情感態(tài)度價(jià)值觀
通過(guò)“x射線的衍射圖樣和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)”等科學(xué)小故事的學(xué)習(xí)，體驗(yàn)科學(xué)家堅(jiān)定的自信心、踏實(shí)勤奮的工作態(tài)度和科學(xué)研究品德。 二、教學(xué)重點(diǎn)：
單縫衍射實(shí)驗(yàn)的觀察以及產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。 三、教學(xué)難點(diǎn)：
單縫衍射條紋的特點(diǎn) 四、教學(xué)用具：
激光筆、鐵架臺(tái)、光屏、游標(biāo)卡尺、帶圓孔的卡片、頭發(fā)絲 五、教學(xué)過(guò)程： （一）復(fù)習(xí)引入
師：請(qǐng)看這兩幅圖片，回憶一下這是什么現(xiàn)象呢？
對(duì)比這兩幅圖，回憶一下要發(fā)生明顯衍射需要什么條件？ 生：這是水波的衍射衍射現(xiàn)象，
要發(fā)生明顯衍射需要滿足：障礙物或縫的尺寸跟波長(zhǎng)差不多或者比波長(zhǎng)小； （二）新課教學(xué) 1、單縫衍射
大家知道光也是一種波，那你在生活中見(jiàn)過(guò)光的衍射現(xiàn)象嗎？ 生：沒(méi)有
今天我們一起來(lái)認(rèn)識(shí)一下光的衍射，
老師這里有一個(gè)單色光源，打開(kāi)，在光屏上有一個(gè)圓形亮斑，老師這里還有一個(gè)用游標(biāo)卡尺做的寬度可調(diào)的狹縫（擺弄一下），要觀察到光的衍射現(xiàn)象，狹縫大一點(diǎn)好還是小一點(diǎn)好呢？ 生：小一點(diǎn)。
師：（當(dāng)眾調(diào)小）現(xiàn)在是3mm左右，請(qǐng)仔細(xì)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(shuō)明現(xiàn)在光沿直線傳播，那我們繼續(xù)減小狹縫，調(diào)到1mm左右再試試。你們看到了什么？ 生：光斑變寬了；
（追問(wèn)：往哪邊變寬） 生：往上下兩邊變寬
（追問(wèn)：上下兩邊不是被狹縫邊緣擋住了嗎）
生：那應(yīng)該是繞過(guò)去了
師：非常好，狹縫變窄時(shí)，光沒(méi)有沿直線傳播，而是繞過(guò)狹縫邊緣，到達(dá)了相當(dāng)寬的地方，這就是光的衍射現(xiàn)象。 只有狹縫足夠小的時(shí)候，才會(huì)有明顯衍射現(xiàn)象，這說(shuō)明發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是什么？
生：狹縫、孔或障礙物的尺寸和光的波長(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)小。 那么衍射圖樣還有哪些特征呢？ 2、單縫衍射實(shí)驗(yàn)
師：大家桌子上有一個(gè)激光筆固定在鐵架臺(tái)上，當(dāng)做光源，一個(gè)游標(biāo)卡尺固定在鐵架臺(tái)上，當(dāng)做可調(diào)狹縫，一個(gè)可移動(dòng)光屏，一張白紙一只水彩筆。
一組四人，一人控制激光，一人調(diào)節(jié)狹縫大小，一人移動(dòng)光屏，一人負(fù)責(zé)畫(huà)出衍射圖樣。（提醒實(shí)驗(yàn)時(shí)注意不要用激光照射人眼） 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)
師：（找到畫(huà)的較好的）請(qǐng)這位作品的作者回答，你這樣畫(huà)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(xué)的描述非常準(zhǔn)確，觀察的很仔細(xì)，我們總結(jié)一下（ppt展示） 特點(diǎn)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(jié)課我們學(xué)了干涉圖像（展示照片），大家說(shuō)說(shuō)看，它和我們的衍射圖像有什么區(qū)別呢？
生：它是等間距的，而我們今天學(xué)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(shuō)的非常好，下次可別搞錯(cuò)拉。正因?yàn)楣獯嬖诟缮婧脱苌洮F(xiàn)象，說(shuō)明光是一種波，那同學(xué)們明顯衍射的條件，猜想一下，如果老師繼續(xù)減小狹縫的寬度，衍射圖樣會(huì)發(fā)生什么變化呢？ 生：中央亮條紋越來(lái)越寬。 師：為什么你會(huì)這樣想呢？
生：因?yàn)楠M縫越窄，衍射現(xiàn)象應(yīng)該越明顯，所以會(huì)越寬。 師：我們一起來(lái)看一下（演示）
的確，狹縫越窄，衍射現(xiàn)象越明顯，光繞過(guò)狹縫邊緣到了更寬的地方。（PPT） 特點(diǎn)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(lái)看看（演示） 先把紅光衍射中央亮條紋用紅水筆圈出來(lái)，再換用綠光，用黑水筆把中央亮條紋圈出來(lái)。
請(qǐng)同學(xué)們注意觀察，誰(shuí)的中央亮條紋更寬？注意，這里寬是指繞過(guò)狹縫兩邊的寬度。
生：紅光。
師：我們知道紅光的波長(zhǎng)比綠光長(zhǎng)，由此總結(jié)（PPT演示） 特點(diǎn)三：當(dāng)狹縫一定時(shí)，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，中央亮條紋越寬。 如果用白光作光源呢？
請(qǐng)把兩只筆夾緊，平行于日光燈觀看。 （學(xué)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(shuō)白光發(fā)生衍射時(shí)，中央亮條紋是白色的，兩邊是彩色的條紋，老師用手機(jī)攝像頭作為眼睛，在鏡子背面畫(huà)一條細(xì)縫，透過(guò)細(xì)縫觀看日光燈，把現(xiàn)象拍照下來(lái)，同學(xué)們看看，彩色條紋靠近白光的內(nèi)側(cè)是什么顏色，外側(cè)是什么顏色？ 生：內(nèi)側(cè)是紫色的，外側(cè)是紅色的
師：我們來(lái)總結(jié)一下白光顏色現(xiàn)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(nèi)側(cè)是紫色，外側(cè)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(huì)形成什么樣的衍射圖樣？請(qǐng)分組討論并畫(huà)出你的猜想。 （學(xué)生討論活動(dòng)）
師：（找到畫(huà)的比較好的）請(qǐng)這位作者談?wù)勀愕南敕ā?nbsp;生：它的形狀應(yīng)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(lái)看看圓孔衍射的圖樣（演示實(shí)驗(yàn)） 我們來(lái)總結(jié)一下圓孔衍射的特點(diǎn)：（PPT演示）
明暗相間的同心圓環(huán)，中央圓斑最亮，圓環(huán)向外逐漸變暗變細(xì)。 3、障礙物衍射
通過(guò)前面的探究，光的確可以繞過(guò)狹縫的邊緣發(fā)生衍射現(xiàn)象，如果換成障礙物， 光能不能沿障礙物的邊緣繞過(guò)去呢？ 生：能的
師：那老師剛好拿著一支粉筆，我們來(lái)試一下，（貼的很近）啊呀~ 被擋住了，那怎么辦？ 生：太近了，遠(yuǎn)一點(diǎn)；
光還是被擋住了，并且在光斑中出現(xiàn)了粉筆的陰影 生：太粗了，換細(xì)一點(diǎn)的東西
請(qǐng)同學(xué)用身邊細(xì)的東西試一下，轉(zhuǎn)動(dòng)頭發(fā)絲，圖樣也跟著旋轉(zhuǎn)，光也是繞過(guò)障礙物的邊緣，到達(dá)相當(dāng)寬的地方，并且原來(lái)是陰影的地方，現(xiàn)在也是亮的，說(shuō)明光也繞到了障礙物的背面，障礙物越細(xì)，光的衍射現(xiàn)象越明顯。
很多細(xì)小的東西，我們的肉眼觀察不到，光的衍射現(xiàn)象卻非常明顯，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)就是通過(guò)x射線的衍射圖樣發(fā)現(xiàn)的，你們就是下一個(gè)沃森和克里克。 課堂小結(jié)：這節(jié)課我們通過(guò)物理現(xiàn)象，總結(jié)了物理規(guī)律，了解了物理知識(shí)的應(yīng)用，物理從生活中來(lái)，又應(yīng)用到生活
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