高中物理人教版選修34課件：13.7光的顏色色散

1、-1-7 7.光的顏色色散-2-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航1.知道什么是光的色散現(xiàn)象。2.理解薄膜干涉中的色散現(xiàn)象,并了解薄膜干涉的應(yīng)用。3.知道折射時的色散現(xiàn)象,并理解其產(chǎn)生的原因。4.知道同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同。-3-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航1.光的顏色色散(1)不同顏色的光,波長不同。(2)白光的干涉條紋是彩色的,可見白光是由多種色光組成的。(3)含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫作光的色

2、散。(4)人眼的視網(wǎng)膜上有兩種感光細(xì)胞,一種叫作視桿細(xì)胞,對光非常敏感但不能區(qū)分不同波長(頻率)的光;另一種叫作視錐細(xì)胞,它對光的敏感度不如視桿細(xì)胞,但能區(qū)分不同波長(頻率)的光。(5)含有多種顏色的光被分解后,各種色光按其波長的有序排列就是光譜。-4-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航2.薄膜干涉中的色散(1)觀察薄膜干涉:如圖所示,把這層液膜當(dāng)成一個平面鏡,用它觀察燈焰的像:水平方向的明暗相間的條紋。-5-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJI

3、AO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航(2)相干光源:液膜前后兩個表面反射的光波。(3)形成明暗相間條紋的原因:與雙縫干涉的情況相同,在膜上不同位置,來自薄膜前后兩個面的反射光用圖中實(shí)虛線來代表,所走的路程差不同。路程差是光在介質(zhì)中波長的整數(shù)倍的這些位置上,疊加后加強(qiáng),出現(xiàn)了亮條紋;路程差是光在介質(zhì)中半波長的奇數(shù)倍的這些位置上,疊加后相互削弱,于是出現(xiàn)了暗條紋。(4)薄膜干涉的應(yīng)用:光學(xué)器材的鏡頭涂上增透膜;利用薄膜干涉檢查精密儀器表面的平整度。-6-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航3.衍射時的色散用白光做衍射實(shí)驗(yàn)時,得到的

4、條紋是彩色的。這是因?yàn)榘坠庵胁煌庠谘苌鋾r的亮條紋的位置不同,于是各種色光就區(qū)分開了。4.折射時的色散(1)三棱鏡:橫截面是三角形的玻璃柱體,簡稱棱鏡。(2)三棱鏡對光線的控制作用:光通過三棱鏡后將向它的橫截面的底面方向偏折。(3)棱鏡的色散現(xiàn)象:一束白光通過棱鏡后發(fā)生色散。由上到下的色光順序?yàn)榧t、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。在白光色散時,紅光的偏折程度最小,紫光的偏折程度最大。這說明同種物質(zhì)對波長不同的光的折射率不一樣,波長越小,折射率越大。-7-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二三一、薄膜干涉現(xiàn)象及其在

5、技術(shù)上的應(yīng)用分析1.豎放肥皂膜干涉現(xiàn)象(1)白光照射圖樣是彩色的:豎直放置的肥皂液膜,因重力的作用,出現(xiàn)上面薄、下面厚。由于不同顏色的光波長不同,從前后兩個表面反射的光,在不同的位置被加強(qiáng),換句話說,不同顏色的光對應(yīng)亮條紋的位置不同,不能完全重合,因此看起來是彩色的。(2)條紋是水平方向的:因?yàn)樵谕凰礁叨忍?薄膜的厚度相同,前后兩表面的反射光的路程差均相同,如果此時兩反射光互相加強(qiáng),則此高度水平方向各處均加強(qiáng),因此,明暗相間的條紋應(yīng)為水平方向。-8-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二三2.薄膜干涉的應(yīng)

6、用(1)等傾法檢查平面平整度原理:如圖所示,在被測平面上放一個透明的樣板,在樣板的一端墊一個薄片,使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面與被測平面之間形成一個楔形空氣薄層。用單色光照射時,空氣層的上、下兩個表面反射的兩列光波發(fā)生干涉。空氣厚度相同的地方,兩列波的路程差相同,兩列波疊加時互相加強(qiáng)或減弱的情況相同,因此若被測面是平的,干涉條紋就是一組平行的直線,如果干涉條紋是彎曲的,就表明被測平面不平整。如圖所示。-9-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二三-10-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI

7、典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二三特別警示如何形象判斷被測平面凹下還是凸起?下面給出一種形象的判斷法矮人行走法,即把干涉條紋看成“矮人”的行走軌跡。讓一個小矮人在兩板間沿著一條條紋直立行走,始終保持腳踏被檢板,頭頂樣板,在行走過程中:若某處有一凹下,他要想過去必須從薄膜的尖端繞過去,方可按上述要求過去,即條紋某處彎向薄膜尖端,該處為一凹下。如圖甲所示。若某處有一凸起,他要想過去,必從薄膜底部去繞,即條紋某處彎向薄膜底部方向時,該處必為一凸起。如圖乙所示。-11-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚

8、焦目標(biāo)導(dǎo)航一二三(2)光學(xué)鏡頭上的增透膜 對“增透”的理解:如果用宏觀的思維方式來理解,兩束反射光相互抵消,并沒有增加透射光的強(qiáng)度,因此,此過程只是“消反”,卻不能“增透”。然而總的能量是守恒的,反射光的能量被削弱了,透射光的能量就必然得到增強(qiáng)。增透膜是通過“消反”來確?！霸鐾浮钡摹?12-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二三特別警示在薄膜干涉中,從膜的前后表面反射的光的路程差由膜的厚度決定,故在薄膜干涉中,同一亮條紋或同一暗條紋應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相同的地方,所以薄膜干涉的條紋是“等厚條紋”。由于光波的波長

9、極短,因此在做薄膜干涉實(shí)驗(yàn)時所用介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄,才能觀察到干涉條紋。-13-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二三二、對光的顏色、三棱鏡色散的理解1.對光的顏色的理解:不同顏色的光,波長不同,頻率不同,而同種顏色的光在不同介質(zhì)中折射率不同,速度和波長均不相同,但頻率相同,因此說光的顏色是由頻率決定的,而不是由波長決定的。2.對光經(jīng)過三棱鏡發(fā)生色散的理解(1)色散的實(shí)質(zhì):光的色散實(shí)質(zhì)上是光的折射現(xiàn)象,是由同一種介質(zhì)對不同色光的折射率不同而引起的。(2)光的色散現(xiàn)象能表明的問題:同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同,

10、頻率越高折射率越大,七色光中紅光的折射率最小,紫光的折射率最大。-14-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二三(3)白光的色散規(guī)律:白光的幾種單色光中,從紅光到紫光,其頻率、波長、折射率、波速的變化規(guī)律如下:特別警示光在介質(zhì)中的傳播與機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播是有區(qū)別的。光在介質(zhì)中的傳播速度不僅與介質(zhì)有關(guān),還與光的頻率有關(guān)。-15-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二三三、棱鏡對光的偏折作用如圖所示,光線從空氣射到三棱鏡時,是

11、從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì),折射光線靠近法線,向底邊偏折;光線在棱鏡中傳播,射出空氣時,是從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),折射光線遠(yuǎn)離法線,再次向底邊偏折。所以光線通過棱鏡之后,朝向底邊折射。-16-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二三折射光線的方向與入射光線的方向所形成的角度稱為偏折角,偏折角與棱鏡材料及入射角有關(guān):(1)偏折是因?yàn)榻橘|(zhì)造成的,所以棱鏡對光的折射率越大,偏折角越大;(2)光通過棱鏡時,當(dāng)在棱鏡中的光線與底邊平行時,對應(yīng)的偏折角最小。對一般棱鏡而言,透過棱鏡看物體,會看到物體的虛像,且虛像位置比物體的

12、實(shí)際位置向頂角方向偏移。-17-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航類型一類型二薄膜干涉及應(yīng)用【例1】凸透鏡的彎曲表面是個球面,球面的半徑叫作這個曲面的曲率半徑。把一個凸透鏡壓在一塊平面玻璃上,讓單色光從上方射入(如圖所示),從上往下看凸透鏡,可以看到亮暗相間的圓環(huán)狀條紋。這個現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的,這些環(huán)狀條紋叫作牛頓環(huán),它是兩個玻璃表面之間的空氣膜引起的薄膜干涉造成的。如果換一個表面曲率半徑更大的凸透鏡,觀察到的圓環(huán)半徑是更大還是更小?-18-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUX

13、I典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航類型一類型二點(diǎn)撥:薄膜干涉中,同一亮紋出現(xiàn)在膜厚相同的地方。解析:由于以接觸點(diǎn)為圓心的同一圓周上空氣膜厚度相同,光通過空氣膜的光程差是相同的,所以干涉條紋是環(huán)形的,若某一厚度的空氣膜環(huán),光通過它的光程差為 的偶數(shù)倍,對應(yīng)一亮環(huán)。若換作曲率半徑更大的凸透鏡,則這一厚度要外移,對應(yīng)牛頓亮環(huán)半徑要變大,其他環(huán)半徑依次變大,所以圓環(huán)半徑要變大。答案:更大題后反思牛頓環(huán)的實(shí)質(zhì)是光的干涉,振動加強(qiáng)點(diǎn)即為亮紋,振動減弱點(diǎn)即為暗紋。觸類旁通在例1中,如果改用波長更長的單色光照射,觀察到的圓環(huán)半徑是變大還是變小?提示:若改用波長更長的單色光照射,觀察到的圓環(huán)半徑變大。-19-7.光的顏色色散ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航類型一類型二折射中的色散現(xiàn)象【例2】如圖所示,從點(diǎn)光源S發(fā)出的一細(xì)束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面,經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象,在光屏的ab間形成一條彩色光帶,下列說法中正確的是()A.a側(cè)是紅色光,b側(cè)是紫色光B.在真空中a側(cè)光的波長小于b側(cè)光的波長C.三棱鏡對a側(cè)光的折射率大于對b側(cè)光的折射率D.在三棱鏡中a側(cè)光的傳播速率大于b側(cè)光的傳播速率-20-7.光的