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134 光的颜色 色散

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普通高中课程标准实验教科书一物理选修3—4[人教版]第十三章光新课程学习13.4 光的颜色 色散★新课标要求(一)知识与技能1.知道不同颜色的光,波长不同2.知道什么是色散,了解什么是光谱3.通过实验初步认识薄膜干涉现象,了解其应用4.知道光线通过棱镜时的光路,认识折射时的色散现象5.知道不同色光在同一介质中传播速度不同;知道同一介质对红光的折射率最小,对紫 光的折射率最大二) 过程与方法经历不同物理过程中光的色散现象的探究过程,了解色散在生活中的应用三) 情感、态度与价值观通过自然界中的光现象——虹霓的教学及色散现象的教学激发学生对大自然的热爱以及 对自然之谜的求知欲望★教学重点1.薄膜干涉的成因,干涉时的色散2.棱镜对光线的作用,折射时的色散★教学难点薄膜干涉的成因,干涉时的色散★教学方法复习提问,理论分析,实验探究,多媒体辅助教学★教学用具:多媒体电脑及投影装置,酒精灯一盏,金属圈一个,大烧杯一个,适量肥皂液(或洗衣粉 液),少量食盐,牛顿环,凸透镜,三棱镜若干★教学过程(一)引入新课师:在双缝干涉现象中,明暗条纹出现的位置有何规律?生:当屏上某点到两个狭缝的路程差△ =2n • , n=0、1、2…时,出现明纹;当4 = (2n+l)2一 ,n=0、1、2…时,出现暗纹。

2师:干涉条纹的间距与光的波长之间有何定量关系?生:A x= — • 2d师:上节课我们利用上式测量了光的波长,并观察了各种色光的干涉图样这节课我们就 来学习有关光的颜色和色散的知识二)进行新课1.光的颜色 色散师:上节课我们观察了各种色光的干涉图样,用红光做实验,条纹间距最大,用紫光做实 验,条纹间距最小,光的颜色不同,条纹间距不同,又因为干涉条纹的间距与光的波长成正比, 我们可以得出什么结论?生:不同颜色的光,波长不同师:大家还记得我们在用白光照射双缝时得到的干涉图样是怎样的?生:彩色的条文师:(投影白光的双缝干涉条纹)怎样解释这种现象呢?(学生积极讨论,气氛热烈,从讨论中基本能掌握了原因)生:不同色光波长不同,条纹宽度不同,红光条纹最宽;紫光条纹最窄,所以出现上面现 象师:解释得好白光干涉图样也说明白光是由多种色光组成的,在发生干涉时白光被分解 了含有多种颜色的光被分解为单色光的现象,称为光的色散师:含有多种颜色的光被分解后,各种色光按照波长的长短依次排列成彩色光带,就是光 谱投影课本 61 页表 1 和太阳的光谱]衷1 各色光在真空中的波怅和籍采光的颇色波幣伽1痢率£1旷血红700 ^6204,3 ~ 4. S

师:频率最小的是什么光?频率最大的是什么光?生:频率最小的是红光,频率最大的是紫光师:除双缝干涉实验外,还有一种干涉现象能够观察到光的色散这就是薄膜干涉 2.薄膜干涉中的色散 教师演示:点燃酒精灯,在火焰中洒些氯化钠,使火焰发生黄光.把圆环竖直地插入肥皂 溶液中,慢慢向上提起形成薄膜,竖直放好,将大烧杯罩住圆环,减小蒸发,以延长演示时间, 便于全体观察将酒精灯移到膜前,调整好位置,在酒精灯同侧观察到肥皂膜上呈现明暗相间 的干涉条纹师:怎样解释这一现象呢?请大家思考下面几个问题:投影图 20—12 及以下问题]① 肥皂膜有几个面可以反射灯焰的光?② 这些面反射回来的光有没有路程差,如有,它们有什么特点?③ 这些反射光是不是相干光?生 1:膜前后两表面均可反射光生 2:因为肥皂膜厚度不同,所以不同位置处的反射光路程差不同,有的地方可能是半波 长的奇数倍,有的地方可能是半波长的偶数倍生 3:两表面的反射光线来源于同一光线,振动情况一定相同,是相干光师:三位同学回答得非常好,大家能弄清薄膜干涉的原因吗?生:能师:好,请大家把自己的想法与课本61 页最后一段的分析比较一下学生阅读、理解教师准备演示牛顿环实验)师:大家分析得很好,我再加一个实验,奖励大家。

演示牛顿环实验,直接投影在白色墙上,墙上出现了牛顿环反射光干涉形成的一组明暗 相间的同心圆,将屏移到环的另一侧,这里可将装置调整,同样可以观察到与反射干涉条纹互 补的一组同心明暗相间的圆环)师:感兴趣的同学课后抽时间自己来实验,深入研究它,同学们也能给我找点例子吗?(学生讨论,思考)生:水面上的油膜好像也能反射光线,形成明暗相间的条纹师:好,同学们课后去认真观察一下,看来干涉现象在我们生活中是见过的,我们真是“视 而不见”,“相逢未必曾相识”,生活中有许多现象,看似很普通寻常,却常常蕴含着很深的科 学道理,同学们要多观察、多思考、多探究师:课本 62页给大家介绍了一个干涉现象在技术上的应用实例,我们一起来看看[学生阅读62页“科学漫步”一一用等倾法检查平整度并思考文后的问题投影下图 引导学生分析]甲 乙师:有兴趣的同学可以在我们所掌握的知识基础上进行更进一步的探究我这里为大家提供两个课题,大家可以到图书馆或上网查阅相关资料,然后确立课题进行研究1) 照相机、摄像机的镜头大多是淡紫色的,为什么?(2) 全息照相是怎么回事?3.折射时的色散教师出示若干个棱镜(大约十几个)给学生传着看,让学生知道什么是棱镜。

讲解棱镜对光线的作用)a.在黑板上画出棱镜的截面如图,让一个学生到黑板上画出光线从空气入射到AC面时 的折射光和从棱镜进入空气时在AB面上的折射情况d. 让学生猜想出入射光的偏折程度可能与哪些因素有关 生:与折射率有关e. 入射光方向不变,若折射率比原来大,再让一位学生画出此时光线的两次偏折情况 得出折射率越大,偏折越大的结论师:刚才我们是用红光做的实验如果让一束白光通过棱镜你能想象出将是什么样的吗? 生 1:还是白色其他学生犹豫) 师:猜的不是完全没有道理因为刚才红光折射后出来时还是红光嘛但还是让我们用实验来验证一下,这样心里才踏实对不对?(1) 实验演示白光通过三棱镜后的色散现象2) 再让学生用发给他们的棱镜对着太阳光转动可在教室墙壁上看到鲜艳的彩色光带 师:通过棱镜后,偏折程度最小的是什么光?生:红光 师:偏折程度最大的是什么光? 生:紫光师:实验说明了什么道理? 生:同种介质对波长不同的光,折射率不同波长越小,折射率越大 师:大家还记得折射率与波速的关系吗?生: n师:从公式n = £能够得出结论:在同一种介质中,不同波长的光波的传播速度不同,波v长越短,波速越慢三)课堂总结、点评今天我们学习了光的颜色和光的色散。

观察了薄膜干涉中的色散和光通过棱镜折射时的色 散同种介质对波长不同的光,折射率不同波长越小,折射率越大在同一种介质中,不同 波长的光波的传播速度不同,波长越短,波速越慢这些都大大丰富了我们对光的认识★课余作业完成P64 “问题与”的题目★教学体会思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学 生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木学生素质 的培养就成了镜中花,水中月附:课后训练1.以下属于薄膜干涉现象的是 ( )A. 雨后美丽的彩虹 B.阳光下肥皂膜上的彩色条纹C.阳光下水面上油膜的彩色条纹 D.阳光通过三棱镜后得到的彩色条纹答案: BC2.如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置,检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面的反射光叠加而成的 ( )Q标准样槻薄片占被检查的厚玻璃板A. a 的上表面, b 的下表面B. a 的上表面, b 的上表面C. a 的下表面, b 的上表面D. a 的下表面, b 的下表面答案: C3.如图所示,一束白光从左侧射入肥皂薄膜A. 从右侧向左看,可看到彩色条纹B. 从左侧向右看,可看到彩色条纹C. 彩色条纹水平排列D. 彩色条纹竖直排列5.图中表示一束白光通过三棱镜的光路图,其中正确的是 ( )毙 E C D答案: D6.在白光通过玻璃棱镜发生色散的现象中,下列说法正确的是 ( )A. 红光的偏折角最大B. 白光为复色光,不同色光在玻璃中传播速度相同C. 紫光的偏折角最大,因为紫光在玻璃中的折射率最大D. 红光在玻璃中的传播速度比其他色光小答案: C7.如图所示,两束平行的红光和紫光,相距为 d,面射出时 ( )A.两条出射光线仍平行,距离可能大于dB.两条出射光线仍平行,距离可能小于dC.两条出射光线仍平行,距离可能为零答案:BCD. 两条出射光线将不再平行答案: ABC8•如图所示,两束单色光a、b自空气射向玻璃,经折射后形成复合光束c,则下列说法 中正确的是 ( )A. a光在真空中的传播速度比b光在真空中的传播速度大B • a光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度小C.玻璃对a光的折射率比玻璃对b光的折射率大D.a 光的波长比 b 光的长答案:D9.用白光做杨氏双缝干涉实验,在屏上呈现明暗相间的彩色条纹,其中A. 正中央的亮纹是白色的B. 离中央亮纹最近的一条彩色条纹是红色的C. 离中央亮纹最近的一条彩色条纹是紫色的D. 中央亮纹是红色的解析:由于白光是由七种颜色的光合成的,而每种光经过双缝干涉后在中央都是亮条纹 这些条纹又重合在一起,复合成白光,故A对D错。

由于各种色光的波长不同,红光最大, 紫光最小,红光形成的条纹间距最大,紫光形成的条纹间距最小,故B错C对答案: AC。

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