第五节 波的衍射

　　一、教学目标

　　1．知道什么是波的衍射现象．

　　2．知道波发生明显衍射现象的条件．

　　3．知道衍射是波特有的现象．

　　二、重点难点

　　重点：衍射现象及发生明显衍射现象的条件．

　　难点：对产生明显衍射现象的条件的理解．

　　教学过程：

　　在日常生活中，我们能听到障碍物后方发出的声音，像这种波绕过障碍物或孔（缝）传播的现象是波所特有的一种现象．

　　（一）波的衍射

　　【演示】在水波槽里放一个小挡板，让波源发出的圆形波遇到小挡板．将实验现象用投影仪投影在屏幕上．

　　现象：水波绕过小挡板继续传播．

　　1．波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射．

　　2．一切波都能发生衍射．

　　3．衍射是波特有的现象．

　　（二）发生明显衍射现象的条件

　　【演示】在水波槽里放两块挡板，当中留一窄缝，观察波源发出的水波通过窄缝后怎样传播？

　　（1）保持水波的波长不变，改变窄缝的宽度（缝由窄到宽改变），观察波的传播情况有什么变化？将实验现象没影在屏幕上．

　　观察到的现象：在窄缝的宽度跟波长相差不多的情况下，发生明显的衍射现象，水波绕到挡板后面继续传播．

　　在窄缝的宽度比波长大得多的情况下，波在挡板后面的传播就如同光线沿直线传播一样，在挡板后面留下了“阴影区”．

　　（2）保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长（由小到大），将实验现象投影在屏幕上．

　　可以看到：在缝宽不变的情况下，波长越长，衍射现象越明显．

　　1．演示结论：

　　窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象；

　　窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；

　　窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象．

　　2．发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象．

　　【注意】一切波都能发生衍射，而要发生明显的衍射现象须满足上述条件，当不满足上述条件时，衍射现象仍存在，只不过是衍射现象不明显，不易被我们观察到．

　　【例1】在做水波通过小孔衍射的演示实验时，激发水波的振子振动频率为5Hz，水波在水槽中传播速度为0.05m／s，为使实验效果更明显，使用小孔直径d应为______m．

　　［解析］由发生明显衍射现象的条件知，当 时满足要求．

　　由 知

　　因为   所以

　　【小结】波绕过障碍物或孔（缝）传播的现象叫做波的衍射．一切彼都能发生衍射．发生明显衍射现象条件是障碍物或孔（缝）尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小．衍射是波特有的现象．

　　四、课堂跟踪反馈

　　1．要发生明显衍射现象必须使孔或障碍物的尺寸比波长_______或_______．

　　2．波的衍射现象是指波______的现象；通过衍射，波能把______传到“阴影”区域，这是波的特有现象．

　　3．如图所示，波长相同的水波通过宽度不同的孔，在a图发生了明显的_____现象，这是因为孔的宽度和波长_______的缘故；在b图，孔后面的水波是在连接波源和孔边的两条直线所限制的区域里传播，这是因为____________缘故．

参考答案

　　1．小  相差不多 

　　2．绕过障碍物继续传播  能量 

　　3．衍射  差不多  孔的宽度比波长大得多．

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　　一、素质教育目标

　　（一）知识教学点

　　1．知道波的衍射现象，知道波发生明显衍射的条件．

　　2．知道衍射现象是波特有的现象．

　　（二）能力训练点

　　通过实验提高观察和分析的能力．

　　（三）德育渗透点

　　学会透过现象看本质．

　　（四）美育渗透点

　　营造师生感情平等交流氛围，使师生感情产生共鸣，培养学生审美情感．

　　二、学法引导

　　1．教师演示课件、实验、联系实例突破重难点

　　2．学生观察、思考、讨论、总结规律

　　三、重点·难点·疑点及解决办法

　　1．重点：衍射现象和发生的条件．

　　2．难点：根据实验现象进行分析．

　　3．疑点：生活中的衍射现象有哪些．

　　4．解决办法：认真做好实验是关键，必要时用课件模拟．

　　四、课时安排

　　1课时

　　五、教具学具准备

　　水波槽．

　　视频投影仪．

　　课件：波的衍射．

　　六、师生互动活动设计

　　开门见山引入，认真观察实验．

　　引导学生分析、讨论、归纳．

　　七、教学步骤

　　（一）明确目标

　　（略）

　　（二）整体感知

　　这一节课的基础是做好实验，使学生建立起正确图像，由此展开讨论．

　　（三）重点、难点的学习与目标完成过程

　　1．波的衍射现象

　　波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射．

　　举例：水波的衍射现象．

　　演示实验：水波的衍射．

　　演示课件：水波的衍射．

　　2．衍射明显的条件

　　演示实验三：波长相同的水波通过宽度不同的窄缝．

　　演示实验2：波长不同的水波通过宽度相同的窄缝．

　　演示课件1：波长相同的水波通过宽度不断增大的窄缝．

　　演示课件2：波长不断变小的水波通过宽度不断增大的窄缝．

　　实验表明：

　　只有缝、孔的宽度或阻碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象．

　　举例说明：

　　（1）为什么声波的衍射非常明显？

　　（2）为什么光波的衍射不明显？

　　3．衍射是波特有的现象

　　一切波都能发生衍射．

　　在满足一定条件时，一切波都可以发生明显的衍射．

　　（四）总结、扩展

　　（略）

　　八、布置作业

　　练习四（2）

　　参照课本实验，回家动手操作并注意观察．

　　九、板书设计

五、波的衍射

　　1．波的衍射现象

　　2．衍射明显的条件

　　3．衍射是波特有的现象

　　十、背景知识与课外阅读

奇怪的泊松亮斑

　　在多数人心中都认为光是沿直线传播的，光不可能离开直线路径绕到障碍物阴影里去，但是取一个不透光的屏，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光屏．可以看到，当缝比较宽时，光沿直线传播，在光屏上产生一条跟缝宽度相当的亮线，若缝调到很窄时，光通过缝后就明显偏离了直线传播方向，照到了屏上相当宽的地方．并且出现了明暗相间的条纹．不只是狭缝，各种不同形状的障碍物若尺寸比较小时，用光照时，都出现光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象．特别有趣的是在不透明小圆板的阴影中心，有一个亮斑，这就是著名的泊松亮班．1818年，当法国物理学家菲涅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在圆板阴影中心应出现一个亮斑．由于从来没有人报道过这样的事情，而且在影子中央出现亮斑，似乎是十分荒谬的，所以泊松兴高采烈地宣称他驳倒了菲涅耳的波动理论．但是当实验证明了图板阴影中心确实有这样一个亮斑时，光的波动理论就确切无疑地被证实了．

　　原来光也是一种波长很小的波，当障碍物尺寸比光波长小或差不多时也能发生明显地衍射现象，使得光波绕到障碍物后传播．而我们平时所看到的物体尺寸都比光波长大得多，一般不会看到明显的衍射现象，所以光的直线传播只是一种近似的规律，只有在光的波长比障碍物尺寸小得多的情况下，光才可以看做是直进的．所以希望各位同学在平时生活中要细心观察，才有可能获得新的发现．

　　十一、随堂练习

　　1．下列有关衍射说法正确的是（  ）

　　 A．一切渡都能发生衍射

　　 B．在各种条件下波都能发生明显衍射

　　 C．只有缝、孔宽度或障碍物尺寸比波长小时，才能发生明显衍射现象

　　 D．障碍物尺寸比波长略大时也能发和明显衍射现象

　　2．以下哪些现象属于显著的衍射现象（  ）

　　 A．池塘里的水波遇到突出在水面上的水石块，小石块对波的传播无影响

　　 B．水波前进方向上有一障碍物，障碍物后面没有水波传播过去

　　 C．水波前进方向上有带孔的屏，水波通过小孔传播到屏后的广泛区域

　　3．闻其声不见其人，这是声波的_____现象；回声是声波的_____现象；水波从浅水区进入深水区，传播方向发生改变，这是水波的_____现象．

　　答案：1．AD  2．AC  3．衍射；反射；折射

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