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1、第七节光的颜色色散 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 课标定位 知能优化训练 第七节光的颜色色散 课标定位学习目标 1 知道白光是由多种色光组成的 了解各色光特性的差别 2 知道薄膜干涉条纹特点 能解释薄膜干涉的成因 知道其在生产中的应用 3 理解折射中的色散 知道棱镜对光的偏折作用 重点难点 1 棱镜的光学作用 2 薄膜干涉的应用 课前自主学案 不一样 小 波长 波长不同 2 光的色散与光谱 1 光的色散 白光的双缝干涉条纹是 的 可见白光是由多种色光组成的 发生干涉时由于不同颜色的光的干涉条纹间距不同 白光被分解了 像这样含有多种颜色的光被分解为 的现象 叫做光的色散 含有多种颜色
2、的光通常称做复色光 2 光谱 含有多种颜色的光被分解后 各种色光按其 的有序排列 就是光谱 彩色 单色光 波长 二 薄膜干涉中的色散1 薄膜干涉中相干光的获得在用黄光做薄膜干涉的实验中 灯焰的像是液膜前后两个面 的光形成的 这两列光波也是一个光源分解而成的 所以它们具有相同的 恒定的相位差 它们是 光源 反射 频率 相干 2 薄膜干涉的原理竖直放置的肥皂液膜由于受 作用 下面厚 上面薄 因此在膜上不同的位置 来自前后两个面的 光所走的 不同 在某些位置 这两列波叠加后相互加强 于是出现了 在另一些位置 叠加后相互削弱 出现了 因此薄膜上出现了 的烛焰的像 重力 反射 路程差 亮条纹 暗条纹 明
3、暗相间 三 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 彩色 位置 四 折射时的色散1 偏向角 光通过棱镜后向它的横截面的 方向偏折 如图13 7 1所示 其中的 为光的偏向角 光的偏向角越大 棱镜对光的偏折程度越 底边 大 图13 7 1 2 白光通过棱镜时的色散 1 一束白光通过三棱镜后形成如图13 7 2所示的光谱 由上到下的色光顺序为 红 橙 靛 紫 说明白光是由这七种色光组成的复色光 黄 绿 蓝 图13 7 2 2 结论 白光色散时 的偏向角最小 偏向角最大 这说明同种物质对波长不同的光的折射率不一样 波长 折射率越
4、大 3 在同一种物质中 不同波长的光波的传播速度 波长越短 波速越慢 红光 紫光 越小 不一样 核心要点突破 一 对光的颜色 色散的理解1 白光的双缝干涉 1 现象 中央是白条纹 两边是对称分布的彩色条纹 2 结论 白光是多种单色光组成的复色光 2 光的颜色 在双缝干涉实验中 不同色光发生干涉 条纹之间的距离不同 条纹之间的距离与光波的波长成正比 由此我们能够断定 不同颜色的光 波长不同 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 白光通过三棱镜发生色散 这说明 A 不同颜色的光在真空中的光速不同B 对同一介质 红光的折射率比紫光大C 在同一介质中 红光的光速比紫光大D 每种颜色的光通过三棱镜都会分成几
5、种颜色的光答案 C 二 薄膜干涉现象及其在技术上的应用分析1 肥皂膜干涉现象 1 白光的干涉图样是彩色的 竖直放置的肥皂液膜 因重力的作用 上面薄 下面厚 由于不同颜色的光的波长不同 从前后两个表面反射的光 在不同的位置被加强 换句话说 不同颜色的光对应亮条纹的位置不同 不能完全重合 因此看起来是彩色的 2 条纹是水平方向的 因为在同一水平高度处 薄膜的厚度相同 从前后两表面反射的光路程差均相同 如果此时两反射光互相加强 则此高度水平方向各处均加强 因此 明暗相间的干涉条纹应为水平方向 2 检查平面平整度 1 原理 如图13 7 3所示 在被测平面上放一个透明的样板 在样板的一端垫一个薄片 使
6、样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层 用单色光照射时 空气层的上 下两个表面反射的两列光波发生干涉 空气厚度相同的地方 两列波的路程差相同 两列波叠加时相互加强或减弱的情况相同 因此若被测面是平的 干涉条纹就是一组平行的直线 如果干涉条纹是弯曲的 就表明被测表面不平 图13 7 3 2 被测平面凹下或凸起的形象判断法即使理解了上面的原理 许多同学在判断时也时常犯错误 下面给出一种形象的判断方法 矮人行走法 即把干涉条纹看成 矮人 的行走轨迹 让一个小矮人在两板间沿着一条条纹直立行走 始终保持脚踏被检板 头顶样板 在行走过程中 若某处有一凹下 条纹向薄膜尖端弯曲 若某处有一凸起 条纹
7、向薄膜底部弯曲 3 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 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 如图13 7 4所示 一束白光从左侧射入肥皂薄膜 下列说法中正确的是 A 人从右侧向左看 可以看到彩色条纹B 人从左侧向右看 可以看到彩色条纹C 彩色条纹水平排列D 彩色条纹竖直排列 图13 7 4 解析 选BC 一束白光射到薄膜上 经前后两个面反射回来的光相遇 产生干
8、涉现象 从左侧向右看可看到彩色条纹 又由于薄膜同一水平线上的厚度相同 所以彩色条纹是水平排列的 课堂互动讲练 2011年高考大纲全国卷 雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹 设水滴是球形的 图13 7 5中的圆代表水滴过球心的截面 入射光线在过此截面的平面内 a b c d代表四条不同颜色的出射光线 则它们可能依次是 A 紫光 黄光 蓝光和红光B 紫光 蓝光 黄光和红光C 红光 蓝光 黄光和紫光D 红光 黄光 蓝光和紫光 图13 7 5 思路点拨 同一介质对不同的色光有不同的折射率 介质对频率大 波长短的光折射率大 按折射率从小到大依次排列为 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 自主解答 由可见光
9、的折射率知 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫七种色光的折射率依次增大 由题图知a d折射率依次减小 故A C D错 B对 答案 B 方法总结 分析不同色光折射问题时 应从折射率大小关系入手 根据折射定律 采取对比法画出各色光的折射示意图是判断此类问题的基础 同时也便于观察二次折射 或反射 的入射角 变式训练1发出白光的细线光源ab 长度为l0 竖直放置 上端a恰好在水面以下 如图13 7 6 现考虑线光源ab发出的靠近水面法线 图中的虚线 的细光束经水面折射后所成的像 由于水对光有色散作用 若以l1表示红光成的像的长度 l2表示蓝光成的像的长度 则 A l1 l0 l2B l1 l2 l0C l2
10、l1 l0D l2 l1 l0 图13 7 6 解析 选D 作出自b点发出一条光线的出射光线 反向延长后与ab的交点在b点的上方 由于蓝光的折射率比红光的折射率大 则蓝光偏折的角度大 所以成像较短 故D对 如图13 7 7甲所示 用单色光照射透明标准板M来检查被检体N的上表面的平直情况 观察到的现象如图乙所示 条纹中的P和Q的情况说明 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 图13 7 7 精讲精析 A处条纹向左弯曲 说明A处空气膜的厚度增大 与它右边的相同 使A处的条纹弯向左边 故知A处下凹 同理可知B处有凸起 答案 BC 方法总结 掌握薄膜干涉的基本原理是解本题的关键 劈形薄膜的厚度差是形成干涉现象的原因 因此同一条干涉条纹上对应的薄膜厚度相同 条纹弯曲说明被检查表面不平 答案 D
