《2019学年高中物理 第十三章 光 第7节 光的颜色 色散 第8节 激光课件 新人教版选修3-4教学资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019学年高中物理 第十三章 光 第7节 光的颜色 色散 第8节 激光课件 新人教版选修3-4教学资料（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、物 理 选修3 4 人教版 新课标导学新课标导学 第十三章 光 第七节 光的颜色 色散 第八节 激光 了解光谱谱的概念 知道光的色散的定义义 掌握薄膜干涉及薄膜干涉中的色散现现象 知道折射中的色散现现象 1 课前预习 2 课内探究 3 素养提升 4 课堂达标 5 课时作业 课 前 预 习 光的色散 频率 波长 单色光 波长 1 薄膜干涉中的色散 1 薄膜干涉中相干光的获得 光照射到薄膜上 在薄膜的前后两个面 的光是由同一个光波分解而成的 它们具有相同的 恒定的相位差 及振动方向 2 薄膜干涉的原理 光照在厚度不同的薄膜上时 在薄膜的不同位置 前后 两个面的反射光的 不同 在某些位置两列波叠加后
2、相互加强 于是 出现 条纹 在另一些位置 两列波相遇后相互削弱 于是出现 条 纹 色散 反射 频率 路程差 亮 暗 2 衍射时的色散 用白光进行衍射实验时 得到的是 条纹 这是由于白光中包含各种 颜色的光 不同色光亮条纹的 不同造成的 3 折射时的色散 白光通过棱镜折射后 由上到下的色光顺序为 红 在同一种物质中 不同波长的光波的传播速度不一样 波长越 短 波速 彩色 位置 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 越小 激光是原子受激辐射产生的光 发光的方向 频率 偏振方向均 两 列相同激光相遇可以发生 激光是 的相干光 激光的产生 相同 干涉 人工产生 激光的特点及应用 特点性质质应应用 相干性激光具有频频
3、率 相位差 偏振方向 的特 点 是人工产产生的相干光 具有高度 的相干性 光纤纤通信 平行度激光的 非常好 传传播 的距离仍能保持一定的强度 精确的 读读取光盘盘上 记录记录 的 等 高亮度它可以在很小的 和很短的 内集中很大的 用激光束 焊焊接 医学 上可以用激光做 激发发核反应应等 单一 恒定 相同 平行度 很远 测距 信息 范围 时间 能量 切割 光刀 1 与普通照相技术的比较 普通照相技术所记录的只是光波的能量强弱信息 而全息照相技术还记录了 光波的 信息 2 原理 全息照相的拍摄利用了光的 原理 使 和物光在底片上相 遇 发生干涉 形成复杂的干涉条纹 这要求参考光和物光必须具有很高的
4、 性 3 观察方向 观察全息照片时要用 照射照片 从另一侧面观察 全息照相 相位 干涉 参考光 相干 激光 判一判 1 光的颜色是由光的波长决定的 2 色散现象表明 白光是复色光 3 单色光通过棱镜后也能发生色散 4 某单色光在不同介质中传播时光的频率 波长均不同 5 全息照相技术利用激光平行度好的特点 6 激光不能像无线电波那样用来传播信息 选一选 多选 江苏徐州市2016年高二下学期期末 关于激光 下列说法正确的是 A 激光可从自然界中直接获取 B 用激光读出光盘上的信息是利用了激光的平行度好 C 医学上用激光做 光刀 来切开皮肤是利用了激光的平行度好 D 激光雷达测量目标的运动速度是利用
5、了多普勒效应 解析 激光是原子受激辐射产生的 不能从自然界直接获取 A错 用激光 做 光刀 是利用了激光的亮度高 C错 根据激光的特性可知B D选项正 确 BD 答案 彩虹是因为太阳光照射到空中的圆形小水滴 经小 水滴的折射 反射形成色散而成的 解析 彩虹 又称天虹 简称虹 是气象中的一种光学现 象 当太阳光照射到空气中的水滴 光线被折射及反射 在天空上形成拱形的七彩光谱 雨后常见 形状弯曲 色 彩艳丽 彩虹是因为阳光射到空中接近圆形的小水滴 造 成光的色散及反射而成的 想一想 雨后初晴 往往会看到绚丽的彩虹 你知道彩虹 是如何形成的吗 课 内 探 究 如图所示是一白光照射到三棱镜上后出现的色
6、散现象 请问 玻璃对哪种色光的折射率最大 对哪种色光的折射 率最小 提示 对紫光的折射率最大 对红 光的折射率最小 探究一 对色散的理解 1 折射时的色散 1 棱镜 定义 光学研究中常用棱镜的横截面为三角形 有的 棱镜的横截面为梯形 通常都简称为棱镜 光学作用 光通过过棱镜镜后向它的横截面的底边边方 向偏折 如图图中所示的 为为光的偏向角 光的偏向角越 大 棱镜对镜对 光的偏折程度越大 棱镜对镜对 光的传传播方向的 改变变遵循光的折射定律 2 光折射时的色散 一束白光通过三棱镜后扩展成由红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫各色光组成的光带 这种现象称为折射时的色散 从图中可以看出 红光 波长较长 通过棱
7、镜后偏折的 程度比其他颜色的光要小 而紫光 波长较 短 偏折的程度 比其他颜色的光要大 2 对光的颜色的理解 不同颜色的光 波长不同 频率不同 而同种颜色的光 在不同的介质中折射率不同 速度和波长均不相同 但 频率相同 因此说光的颜色是由频率决定的 而不是由 波长决定的 3 各种色光特性比较 各种色光红红 橙 黄 绿绿 青 蓝蓝 紫 频频率小 大 波长长长长 短 同一介质质中折射率小 大 同一介质质中波速大 小 双缝缝干涉时时所产产生的条纹间纹间 距大 小 薄膜干涉时时所产产生的条纹间纹间 距大 小 经经三棱镜镜折射时时偏向角大小小 大 河北省鸡泽县 一中2017年高二下学期期末 某棱镜顶 角
8、 41 30 一束白光以较大的入射角从棱镜的一个侧面射入 通过棱镜折射后从另一个侧面射出 在光屏上形成由红到紫的彩 色光带 如图所示 当入射角 1逐渐减小到零的过程中 彩色光 带变化的情况是 根据表格中的数据判断 A 色光紫蓝蓝绿绿黄橙红红 折射率1 5321 5281 5191 5171 5141 513 临临界角40 75 40 88 41 17 41 23 41 34 41 37 A 紫光最先消失 最后只剩下红光和橙光 B 紫光最先消失 最后只剩下黄光 橙光和红光 C 红光最先消失 最后只剩下紫光和蓝光 D 红光最先消失 最后只剩下紫光 蓝光和绿光 解题指导 根据光的折射和全反射临界角分
9、析判断 解析 各种色光均以相同的入射角射向某种介质时 由于介质对 不同色光的折射率不同 则折射角就不同 介质对它的折射率越 大 在AB界面上折射时的折射角越小 而在AC界面上对应的入射 角越大 当入射角减小时 折射光在AC面上的入射角增大 当入 射角减为零时 所有光线到AC面上时入射角均为 41 30 结合 上表可知 紫 蓝 绿 黄四色光均在AC面发生全反射 且紫光 最先消失 故选项A正确 对点训练1 西北大学附中2016年高二下学期期末 虹和霓是 太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的 可用白 光照射玻璃球来说明 两束平行白光照射到透明玻璃球后 在水 平的白色桌面上会形成MN和PQ
10、两条彩色光带 光路如图所示 M N P Q点的颜色分别为 A 紫 红 红 紫 B 红 紫 红 紫 C 红 紫 紫 红 D 紫 红 紫 红 解析 白光中的可见光部分从红到紫排列 对同一介质的折射率n 紫 n红 由折射定律知紫光的折射角较大 由光路可知 紫光将到 达M点和Q点 而红光到达N点和P点 故选A A 观察薄膜干涉现象时 要在有光照的一侧观 察还是在无 光照的一侧观 察 提示 在有光照的一侧 因为薄膜干涉是前后两个面的反 射光发生的干涉 探究二 薄膜干涉及其应用 1 薄膜干涉的成因 如图所示 竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下 面厚 上面薄 因此在薄膜上不同的地方 从膜的前 后 表面
11、反射的两列光波叠加 若两列波叠加后互相加强 则 出现亮纹 在另一些地方 叠加后互相减弱 则出现暗纹 故在单色光照射下 就出现了明暗相间的干涉条纹 若 在白光照射下 则出现彩色干涉条纹 2 薄膜干涉的应用 1 等倾法检查平面平整度 如图所示 被检查平面B与标准样板A之间形成了一个楔形 的空气薄膜 用单色光照射 入射光从空气膜的上 下表 面反射出两列光波 形成干涉条纹 被检查平面若是平的 空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上 干涉条纹平 行 若被检查表面某些地方不平 那里空气膜产生的干涉 条纹将发生弯曲 特别提醒 对 增透 的理解 如果用宏观的思维方式来 理解 两束反射光相互抵消 并没有增加透射光
12、的强度 因此 此过程只是 消反 却不能 增透 其实光的 干涉将引起整个光场分布的改变 但总的能量是守恒的 反射光的能量被削弱了 透射光的能量就必然得到增强 增透膜正是通过 消反 来确保 增透 的 多选 如图所示 用单色光照射透明标准板M来检查平面N 的上表面的平滑情况 观察到的图象如图乙所示的条纹中的P和Q的情况 这说明 A N的上表面A处向上凸起 B N的上表面B处向上凸起 C N的上表面A处向下凹陷 D N的上表面B处向下凹陷 解题指导 条纹朝高的地方偏 说明该处是凸的 反之 则凹 BC 解析 利用光的薄膜干涉来检查平面的平滑情况 就是由标准样 板平面和被检查平面间形成一个楔形的空气薄层
13、用单色光从上 面照射 入射光在空气层的上 下表面反射形成的两列相干光束 如果被检测的平面是平的 那么空气层的厚度相同的各点的干 涉条纹在一条直线上 若是被测平面的某处凹下去了 这时干涉 条纹就不在一条直线上 将与膜厚一些位置的干涉条纹形成同一 级别的条纹 这是因为凹处的两束反射光的路程差变大 它只能 与膜厚一些位置的两反射光的路程差相同而形成同一级的条纹 路 程差相同的干涉条纹为同一级 一般路程差大的干涉条纹级别高 路程差小级别低 显然凹处的级别增大 将与膜厚一些位置的 干涉条纹形成同一级别的条纹 故选项C正确 同理 若是被测平面某处凸起来了 则该处的干涉条纹将与膜薄 一些位置的干涉条纹形成同
14、一级别的条纹 故选项B正确 对点训练2 浙江省湖州市2017 2018学年高二下学 期期末 关于甲 乙 丙 丁四个实验 以下说法正确的 是 甲 单色光通过劈尖产生明暗条纹 乙 单色光通过牛顿环产生明暗条纹 丙 单色光通过双缝产生明暗条纹 丁 单色光通过单缝产生明暗条纹 A 四个实验产生的条纹均为干涉条纹 B 甲 乙两实验产生的条纹均为等距条纹 C 丙实验中 产生的条纹间距越大 该光的频率越大 D 丁实验中 产生的明暗条纹为光的衍射条纹 D 解析 丁实验中 单色光通过单缝产生的明暗条纹为光的 衍射条纹 其它三个均为光的干涉条纹 选项A错误 D 正确 牛顿环产生明暗条纹是不等距的 选项B错误 丙
15、实验中 产生的条纹间距越大 该光的波长越大 频率越 小 选项C错误 故选D 激光作为一种人造光源在科研 通讯 工业生产 军事科技等领 域都有着广泛应用 如激光干涉仪 激光切割机 激光炮等 激 光的应用如此广泛 激光到底具有哪些特性 提示 激光具有单色性好 相干性好 亮度高 平行度好等特性 探究三 激光及应用 1 激光的产生 激光是人工产生的相干光 2 激光具有的特点 1 相干性好 所谓相干性好 是指容易产生干涉现象 普通光源发出 的光 即使是所谓的单色光 频率是不一样的 而激光器发 出的激光的频率几乎是单一的 并且满足其他的相干条 件 所以 现在我们做双缝干涉实验时 无需在双缝前 放一个单缝
16、而是用激光直接照射双缝 就能得到既明 亮又清晰的干涉条纹 利用相干光易于调制的特点传输 信息 所能传递 的信息密度极高 一条细细 的激光束通 过光缆可以同时传 送一百亿路电话 和一千万套电视 全 国人民同时通话还 用不完它的通讯容量 2 平行度非常好 与普通光相比 传播相同距离的激光束的扩散程度小 光 线仍能保持很大的强度 保持它的高能量 利用这一点可 以精确测距 现在利用激光测量地月距离精确度已达到 1m 3 激光的亮度非常高 它可以在很小的空间和很短的时间 内集中很大的能量 如果把强大的激光束会聚起来 可使物体被照部分在千分 之一秒的时间 内产生几千万度的高温 4 激光单色性很好 激光的频率范围极窄 颜色几乎是完全一致的 3 全息照相 如图所示为拍摄全息照片的基本光路 同一束激光被分为 两部分 一部分直接照射到底片上 称为参考光 另一部 分通过被拍摄物反射后再到达底片 称为物光 参考光和 物光在底片上相遇时会发生干涉 形成复杂的干涉条纹 底片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光 波的强弱 全息照片的拍摄利用了光的干涉原理 要求参 考光和物光有很高的相干性 关于激光的应用问
