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1、7 光的颜色 色散 8 激光,读一读,辨一辨,一、光的颜色 色散 阅读教材第67页,知道什么是色散现象,知道光的颜色与色散的关系。 1.光的颜色与波长的关系是什么? 答案：双缝干涉实验中,各种颜色的条纹间距不一样,这说明不同颜色的光,波长不同。 2.白光的组成成分是什么? 答案：白光干涉时,条纹是彩色的,这说明白光是由多种色光组成的。,读一读,辨一辨,二、色散的分类 阅读教材第68、69页,知道各种条件下的色散现象。 1.薄膜干涉的成因是什么? 答案：竖直放置的肥皂薄膜受到重力的作用,下面厚、上面薄,因此在膜上不同位置,来自前后两个面的反射光所走的路程差不同。在某些位置,光波叠加后相互加强,于
2、是出现亮条纹;在另一些位置,叠加后相互削弱,出现了暗条纹。 2.衍射时有什么色散现象? 答案：用白光进行衍射实验时,得到的是彩色条纹。这是由于白光中包含各种颜色的光,不同色光亮条纹的位置不同。,读一读,辨一辨,3.白光通过棱镜时的色散有什么规律? 答案：白光色散时,红光的偏折角最小,紫光的偏折角最大。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,波速越慢。 三、激光的特点及其应用 阅读教材第7173页,知道激光的特点和应用,知道全息照相的原理。 1.什么是激光? 答案：激光是一种通过人工方法获得的一种频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光,所以激光是一种相干光。,读一读,辨一辨,2
3、.激光有哪些可以利用的优良特征? 答案：(1)相干性:激光是相干光,所以它能像无线电波那样被调制,用来传递信息。 (2)平行度:激光的平行度好,能传播相当远的距离,可以用于精确的测距。 (3)亮度:激光的亮度高,可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,可以用于切割、焊接以及在坚硬材料上打孔等。 3.全息照相的原理是什么? 答案：利用了光的干涉原理,参考光和物光采用的是激光。,读一读,辨一辨,1.思考辨析。 (1)光的颜色是由光的波长决定的。 ( ) 解析：光的颜色是由光的频率决定的。 答案： (2)水面上的油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干涉的结果。 ( ) 答案： (3)在光导纤维束内传送
4、图像是利用光的色散现象。 ( ) 解析：在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象。 答案：,读一读,辨一辨,2.探究讨论。 (1)找两块比较干净的玻璃片叠放在一起,在阳光下用力挤压,会看到彩色的条纹。用力挤压时,条纹会移动,这是为什么? 答案：观察到的是薄膜干涉现象。由于两玻璃的接触表面不是很平,会在两玻璃片之间形成一层厚度不均匀,也不是均匀变化的空气夹层。由于空气膜厚度不均匀,从空气膜前后表面反射的光相互叠加而发生干涉,所观察到的彩色条纹就是干涉条纹。,读一读,辨一辨,(2)结合教材,上网查一下激光有哪些应用?分别利用了激光的什么特点? 答案：光纤通信,利用了激光相干性好、易调制的特点;激
5、光雷达,利用了激光的平行度好;激光读、写,利用了激光的平行度好;激光加工,包括切割、焊接、打孔、划片、整形、热处理和表面处理,利用了激光亮度高的特点;医用激光刀,利用了激光的亮度高、平行度好的特点;引起核聚变,利用了激光亮度高的特点。除此以外,还有激光育种、激光保鲜、激光武器和激光光源等方面的应用。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,对色散的理解 一束白光照射到三棱镜上后出现的色散现象,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? 要点提示：紫光偏折程度最大,红光偏折程度最小。所以玻璃对紫光折射率最大,对红光折射率最小。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探
6、究二,探究三,1.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。 2.棱镜对光线传播方向的改变 (1)正确画好光线通过棱镜的光路图,如图甲所示。 (2)棱镜成像的画法,如图乙所示。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,3.各种色光特性的比较,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,4.双缝干涉中的色散 用不同的单色光做双缝干涉实验,得到的条纹之间的距离不一样,但都是明暗相间的单色条纹。由x= 知,红光波长最长,x最大,紫光波长最短,x最小
7、。 白光干涉时的条纹是彩色的,可见,白光是由多种色光组成的复色光,发生干涉时,白光发生了色散现象。 各色光在同一介质中折射率不同,偏折角度不同。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,【例题1】如图所示,一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象,下列说法正确的是( ) A.红光的偏折最大,紫光的偏折最小 B.红光的偏折最小,紫光的偏折最大 C.玻璃对红光的折射率比紫光大 D.玻璃中紫光的传播速度比红光大 【思考问题】 在同一条件下,通过棱镜的各种色光中哪一种光偏折角度最大?在同一介质中哪一种光折射率最大? 提示：在同一条件下,通过棱镜的各种色光中紫光偏折角度最大;紫光在同一介质中折射率
8、最大,传播速度最小。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,解析：玻璃对频率不同的各种色光的折射率不同,在可见光中,对红光的折射率最小,对紫光的折射率最大。因此在空气和玻璃的第一个界面上,虽然各单色光入射角相同,但各单色光的折射角不同,由n= 可知,红光的折射角最大,紫光的折射角最小。在另一个界面上,光由玻璃进入空气,根据光路的可逆性可知,紫光的折射角最大,红光的折射角最小。由n= 可知,可见光中红光在玻璃中的传播速度最大。 答案：B 归纳总结同种介质对不同波长单色光的折射率不同,折射率由小到大的顺序是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。根据真空中光速相同,即c=f,可知不同单色光波长
9、由大到小的顺序是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,变式训练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,红光的折射率小于紫光的折射率 D.每种颜色的光通过三棱镜都会分成几种颜色的光 解析：白光通过三棱镜后发生色散,说明不同频率的光在同一介质中折射率不同,红光折射率最小,紫光的折射率最大,故选项C正确。 答案：C,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,薄膜干涉现象及其应用 在酒精灯的灯芯上撒一些食盐,灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一
10、下,让它挂上一层薄薄的液膜。把这层液膜当作一个平面镜,用它观察灯焰的像。这个像与直接看到的灯焰有什么不同?如果用白光做实验情况又会如何? 要点提示：灯焰的像由明暗相间的水平条纹组成。如果用白光做实验,肥皂膜上会出现彩色条纹。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,1.薄膜干涉中相干光的光源 一列光在膜的前表面和后表面分别反射,如同由前、后表面反射出来的两列完全相同的光,满足相干条件。 2.薄膜干涉的成因及特点 (1)形成原因 由薄膜的前、后表面的反射光叠加而成明、暗相间条纹。 如果膜的厚度为h,折射率为n,前、后表面的反射光的路程差为2h。若满足2h为膜中波长的整数倍时,该处出
11、现亮条纹;满足2h为膜中半波长的奇数倍时,该处出现暗条纹。 (2)因为在同一水平高度处,薄膜的厚度相同,从前、后两表面反射的光的路程差均相同,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。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,3.应用 (1)等倾法检查平面平整度 如图所示,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,两列波叠加时互相加强或减弱的情况相同,因此若被测面是平
12、的,干涉条纹就是一组平行的直线,如果干涉条纹是弯曲的,就表明被测平面不平整。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,(2)增透膜 为了减少光学装置中的反射光的损失,可在元件表面涂一层透明薄膜,一般是氟化镁。如图所示,在增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波,相互叠加,当路程差为半波长的奇数倍时,在两个表面反射的光产生相消干涉,反射光的能量几乎等于零。 一般取最小厚度d满足2d= (此波长为光在该种介质中的波长)。由于白光中含有多种波长的光,所以增透膜只能使其中一定波长的光相消。因为人对绿光最敏感,一般选择对绿光起增透作用的膜,所以在反射光中绿光强度几乎为零,而其他波长的光并没
13、有完全抵消,所以增透膜呈现淡紫色。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,薄膜干涉是由薄膜的前、后表面反射光束相遇而产生的干涉。薄膜通常由厚度很小的透明介质形成。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题2】导学号73884124图甲为用薄膜干涉检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置。若待检板的上表面平整,则当平行的单色光照射到标准板上时,可从标准板上方观察到平行的、明暗相间的干涉条纹。若观察到的条纹如图乙所示,则说明待检板的上表面( ) A.有一个凸起的圆台 B.有一个凹陷的圆坑 C.有一个沿ab方向凸起的高台 D.有一个沿ab方向凹陷的沟,探究一,探究二
14、,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,【思考问题】 在应用薄膜干涉检查材料的表面时,如果表面是平整的,则得到的干涉条纹是什么样式的?如果有凹陷的部分,则干涉条纹又是什么样式的? 提示：应用薄膜干涉检查材料的表面时,如果表面是平整的,则得到的干涉条纹是互相平行的;如果有凹陷的部分,则该处条纹向楔形的顶部弯曲。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析：由薄膜干涉原理知,如果被检玻璃板表面是平整的,则干涉条纹疏密均匀,薄膜同一厚度处出现同一条纹,相邻干涉条纹的光程差等于入射光的波长。从图乙所示情况来看,明条纹向左弯曲,说明弯曲处光程差与该条纹上其他位置的光程差相同,因此弯曲处比
15、原薄膜厚,即玻璃表面向下凹陷,选项A、C不正确。如果有一个沿ab方向凹陷的沟,那么所有条纹都应向同一方向弯曲,因此不是选项D所说的情况。本题正确选项为B。 答案：B 归纳总结这类题目要抓住产生明暗条纹的条件进行判断。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,变式训练2劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图甲所示。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乙所示。干涉条纹有如下特点: (1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等。 (2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差
16、恒定。 现将甲图装置中的纸片抽去一张,则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后,则条纹( ) A.变疏 B.变密 C.不变 D.消失,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析：根据形成明条纹的条件可知,相邻明条纹对应的路程差等于入射光的波长。抽去一张纸片,样板的倾角变小,要使相邻明条纹对应的路程差仍等于入射光的波长,则样板上条纹间的距离将会增大,即干涉条纹将变疏。 答案：A,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,激光及应用 激光切割技术已广泛应用于金属和非金属材料的加工中,可大大减少加工时间,降低加工成本,提高加工质量。现代的激光成了人们所幻想追求的削铁如泥的“宝剑”,那么,激光切割是利用了激光的什么特点来完成的? 要点提示：激光的亮度高,可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,可以用于切割、焊接以及在坚硬材料上打孔等。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,1.激光的产生 激光是原子受激辐射产生的光,发光的方向、频率、偏振方向均相同,两列相同激光相遇可以发生干涉。 2.激光的特点 (1
