《光的衍射》示范课教学设计【物理鲁科版高中选择性必修第一册(新课标)】.pdf

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1、第第 3 3 节节 光的衍射光的衍射教学目标教学目标(1)了解光的衍射的内涵，能解释生活中的有关光的衍射的现象。(2)知道光的衍射条件，了解光的衍射的应用。(3)结合对光的认识历程体会人们对客观世界的认识是逐步深入的。教学重难点教学重难点教学重点教学重点光的衍射现象、光的衍射条件教学难点教学难点光的衍射现象、光的衍射条件教学准备教学准备多媒体课件教学过程教学过程新课引入新课引入教师活动：分别展示富兰克林用X 射线拍摄的 DNA 晶体的照片、DNA 的双螺旋结构。教师口述：1953 年 2 月，沃森和克里克看到了一张十分漂亮的照片，这张照片激发了他们的灵感，从而提出了 DNA 的双螺旋结构。DN

2、A 双螺旋结构的发现不仅意味着探明了DNA分子的结构，更重要的是它还提示了DNA 的复制机制。DNA 双螺旋结构的发现开启了分子生物学时代，使遗传的研究深入到分子层次，人们清楚地了解遗传信息的构成和传递的途径。是什么照片这么神秘能够激发沃森和克里克的灵感呢？这是富兰克林于 1951 年 11 月拍摄的一张 DNA 分子的 X 射线衍射图样的照片。什么是光的衍射，它有哪些应用？下面我们就来研究这个问题。讲授新课讲授新课一、衍射现象一、衍射现象教师活动：用可变缝宽的单缝演示单缝衍射，并提醒学生观看屏上的图样与缝宽的关系。学生活动：观看老师演示。1 1/4 4教师设问：请大家描述一下缝宽。用单色平行

3、光照射狭缝，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。教师活动：讲解光的衍射。光绕过障碍物偏离直线传播的现象称为光的衍射。光透过单缝而发生的衍射现象也称为单缝衍射。教师活动：播放圆孔衍射的视频。学生活动：观看老师播放的视频。教师活动：讲解圆孔衍射。如果用圆孔代替单缩缝，当孔径较大时，光沿着直线方向通过圆孔，在屏上形成一条与圆孔相似的光斑；圆孔孔径逐渐减小时，光斑的直径反而增大了，这表明光没有沿直线传播，它绕过了孔的边缘，传播到比圆孔更广的地方。在单缝和圆孔衍射的照片中，都有一些亮

4、条纹和暗条纹。这是由于来自单缝或圆孔上不同位置的光，通过缝或孔之后叠加时加强或者削弱的结果。各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。教师活动：讲解光的衍射条件。当障碍物的尺寸与光的波长相当，甚至小于光的波长时，衍射现象将十分明显。教师活动：讲解新课引入时所提及的照片。在 20 世纪 50 年代，生物学家已经知道 DNA 是细胞中携带遗传信息的物质，下一步就是要搞清楚 DNA 的结构，从而确定它的化学作用。从 1951 年开始，英国物理学家威尔金斯和富兰克林研究了 DNA 对 X 射线的衍射，获得了一系列 DNA 纤维的 X 射线衍射图样。沃森和克里克根据

5、富兰克林提供的 DNA 对 X 射线的衍射的照片提出了 DNA 的双螺旋结构。现在，衍射仍然是研究晶体结构的重要手段。二、衍射对分辨本领的影响二、衍射对分辨本领的影响教师活动：讲解衍射对分辨本领的影响。点物(点光源或可看作点的物体或物体的一部分)通过圆孔后，如果没有发生衍射现象(或没有明显的衍射现象)，则在屏上会成圆斑形状的像。如果发生衍射，则中央会形成一个亮斑，这个亮斑点了大部分点物的光强。不论是否发生衍射，我们临时将中间最亮的这个斑临时称为爱里斑。点物 S1的爱里斑中心恰好与另一个点物 S2的爱里斑边缘(第一衍射极小)相重合时，恰可分辨两物点。2 2/4 4助视仪器相当于圆孔，当圆孔的孔径

6、逐渐减小时，两个点物成像的衍射现象越明显。当一个点物的爱里班的中心与另一个点物的爱里斑的中心相重合时，我们称这两个点物恰可分辨。一个光学仪器的分辨本领，就是这个仪器能把彼此靠近的物体的像分离开来的能力。透镜的直径越小，产生的衍射现象越明显，分辨本领就越低。光学仪器是不可以通过增大仪器的放大率来提高它的分辨本领的。增大放大率后，虽然放大了像点之间的距离，但每个像的衍射斑也被放大了。原来不能分辨的物体，放得再大，仍不能被我们的眼睛或照相底片所分辨。典题剖析典题剖析例 1 观察单缝衍射现象时，把缝宽由 0.2 mm逐渐增大到 0.8 mm，看到的现象是()A衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显

7、B衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显C衍射条纹的间距不变，只是亮度增强D以上现象都不会发生答案：A解析：由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大，本题的调整是将缝调宽，现象向相反的方向发展，故选项 A 正确。例 2 图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则()A甲为红光的衍射图样C丙为红光的衍射图样B乙为紫光的干涉图样D丁为紫光的干涉图样3 3/4 4答案：BC解析：当单色光通过双缝时形成的干涉图样为等间距的，而通过单缝时的图样是中间宽、两边窄的衍射图样，因此甲、乙为干涉图样，而丙、丁为衍射图样由于红光的波长较长，干涉图样中相邻条纹间距较大，而紫光的波长较短，干涉图样中相邻条纹间距较小，因此选项 B、C 正确。课堂小结课堂小结4 4/4 4