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1、,光的颜色 色散,选修35第十三章第四节,高二物理组,一、通过棱镜的光线 1、棱镜 定义：各平面相交的透明体叫做棱镜。 横截面为三角形的棱镜叫 三棱镜。通常所说的棱镜指三棱镜。,问题:让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面，如图所示，试定性画出光通过棱镜的光路图。,(1)从玻璃棱镜的一个侧面射入的光线从另一侧面射出时向底面偏折,2、棱镜对光线的作用,偏折角度,折射率越大，偏折角越大,理解底边含义（相对而言的）。,棱镜能改变光的传播方向，但不改变光束的性质。 a、平行光束通过棱镜后仍为平行光束； b、发散光束通过棱镜后仍为发散光束； c、会聚光束通过棱镜后仍为会聚光束。,3、棱镜成像： 问题：
2、如果隔着棱镜看一个物体，就可以看到物体的像，那么像的位置与物体的位置相比向哪个方向偏移？,分析：将一个物点S放在棱镜前，从物点发出的两条光线经棱镜折射后射出，我们根据光沿直线传播的经验，认为光线是从它们的反向延长线的交点S射出的， S就是S在棱镜中所成的像（如图所示）。这个虚像的位置比物体的实际位置向顶角方向偏移，物像同侧。,特点：隔着棱镜看物体的像是正立的虚像，像的位置向棱镜顶角方向偏移。,S,S,二、光的色散:,1、实验探究：一束白光经过棱镜后会发生什么现象?这一现象说明了什么问题？,现象：白光经过棱镜后在光屏上形成一条彩色的光带（红光在上端，紫光在最下端),结论：白光是由不同颜色的光组成
3、的。 棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。,2单色光：不能分解为其它颜色的光，称为单色光。 复色光：由若干种单色光合成的光叫做复色光。,3色散：把复色光分解为单色光的现象叫光的色散。,4正确理解光的色散： 光的颜色由光的频率决定。在不同介质中，光的频率不变。, 同一介质对不同色光的折射率不同，频率高的折射率大。, 不同频率的色光在真空中传播速度相同，为C3108ms。但在其它介质中速度各不相同，在同一种介质中，紫光速度最小，红光速度最大。(V=c/n),逐增,逐减,逐增,变化趋势,逐增,5光谱：复色光被分解后，各种色光按其波长（频率）有序排列起来，称为这种复
4、色光的光谱。 下图是太阳光的光谱。 利用光谱可以知道该光是由哪些波长的光组成。,回顾：双缝干涉实验：,复述单色光干涉时的现象。 条纹间距的计算公式。,问题：我们用此装置来做白光的干涉实验会观察到什么现象呢？,1、现象： 中央为白色亮条纹 明暗相间的彩色条纹 干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的,三、白光的双缝干涉,2、解释： 由白光是复色光，各色光的波长不同，各色光所得到的干涉图样中，相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离也不同，各色光干涉后的条纹相叠加，在中央白色亮纹两边出现彩色条纹。,四、薄膜干涉 1、单色光 实验：观察黄光的薄膜干涉,现象：薄膜两表面反射的光互相叠加而成的明暗条纹,条纹是水平排列.
5、,让一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉,解释：薄膜两表面反射的光互相叠加而成的。竖立的肥皂膜在重力的作用下形成上薄下厚的楔形，当光照在薄膜上时，从膜的前后表面各反射回一列光波，这两列波即是频率相同的相干光波，由于薄膜的厚度不同，这两列光波的路程差不同。当路程差为光波波长的整数倍时，则为波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇，使光波的振动加强，形成亮条纹；当光波的路程差为半波长的奇数倍时，则波峰与波谷相遇，光波的振动减弱，形成暗条纹,2、白色（复色）光的薄膜干涉 现象：明暗相间的彩色条纹,解释：由于白光是复色光，各色光的波长不同，各色光都发生薄膜干涉，但不同颜色的光在
6、不同的位置相互加强，所以看起来肥皂泡是彩色的。,其它：路面上飘浮的油膜上的彩色条纹；蝴蝶等昆虫翅膀上的彩色花纹等都是薄膜干涉。,1.白光的薄膜干涉条纹 彩色条纹,2.水面上的油膜呈彩色,3.牛顿环（演示）,薄膜干涉的应用（一） 检查表面的平整程度,取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹,标准样板,待检部件,空气薄层,楔性空气薄层,标准样板,被检测平面,光在空气层的上下表面发生反射,这两束反射光发生干涉.,如果被检测表面的平整的,将看
7、到与底线平行的干涉条纹.,原因是厚度相等的地方，光程差一样、干涉情况一样，即某一处反射回来的两列波叠加，若光振动加强，产生亮点，那些与此处厚度相等的地方都是亮点，这些亮点组成彼此平行的亮纹,反之是暗纹,如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的,如图（b）所示；如果观察到的干涉条纹如图（c）所示，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。,注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度,薄膜干涉的应用（一） 检查表面的平整程度,薄膜干涉的应用（二） 增透膜,镀层薄膜,在透镜或棱镜
8、的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程度恰好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。,增透膜 由能量守恒可知，入射光总强度=反射光总强度+透射光总强度。,光的强度由光的振幅决定。当满足增透膜厚度d=介/4时，两束反射光恰好实现波峰与波谷相叠加，实现干涉相消，使其合振幅接近于零，即反射光的总强度接近于零，从总效果上看，相当于光几乎不发生反射而透过薄膜，因而大大减少了光的反射损失，增强了透射光的强度。,1、增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？,2、是否对所有颜色的光都有增透的作用？,薄膜的厚度
9、至少是入射光在薄膜中波长的1/4。（why?）,因为人眼对绿光最敏感，所以一般增 强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光 在薄膜中波长的1/4。由于其它色光不 能被有效透射，故反射较强，这样的 镜头呈淡紫色。,薄膜干涉的应用（一） 检查表面的平整程度,为什么一般的照相机的镜头成淡紫色？ 增透膜只对人眼或感光胶片上最敏感的绿光起增透作用。当白光照到(垂直)增透膜上，绿光产生相消干涉，反射光中绿光的强度几乎是零。这时其他波长的光(如红光和紫光)并没有被完全抵消。因此，增透膜呈绿光的互补色淡紫色。,1、下列现象属于薄膜干涉的有: （ ） A.在水面上的油膜呈现的彩色花纹; B.雨后天空中呈现的彩虹; C.
10、阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹 D.肥皂泡上呈现的彩色环纹。,练习,AD,2、用单色光照射肥皂薄膜:（ ） A.看到的干涉图样是明暗相间的条纹; B.从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发 生干涉,形成干涉图样。 C.一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别 反射出来,形成两列波,这两列波频率相同, 所以可以产生干涉; D.若改用白光照射则看不到干涉条纹。,AC,3、如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的（ ）,A,B,4、如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上表面是否平的装置，所用单色光是用普通光源加
11、滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由哪两个表面反射的光叠加而成的( ) Aa的上表面和b的下表面 Ba的上表面和b的上表面 Ca的下表面和b的上表面 Da的下表面和b的下表面,5、劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图2所示。干涉条纹有如下特点：任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图1装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹将（ ） A.变疏 B.变密 C.不变 D.消失,6、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是：（ ） A增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度； B增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的/4； C增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的/4； D因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，红光紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色。,7、将波长为的单色光从空气垂直入射到折射率为n的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为（ ） A，/4n； B，/2n； C，/4； D，/2,课堂小结 1、棱镜 2、光的色散 3、白光的干涉 4、薄膜干涉,
