《高中物理 第13章 光 78 光的颜色、色散 激光课件 新人教版选修34》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第13章 光 78 光的颜色、色散 激光课件 新人教版选修34（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、7光的颜色光的颜色色散色散8激光激光填一填练一练1.光的颜色与色散(见课本第67页)(1)光的颜色与波长: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: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。(3)光的色散与光谱光的色散:含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。光谱:含有多种颜色的光被分解后,各种色光按其波长的有序排列。填一填练一练2.色散的分类(见课本第6869页)(1)薄膜干涉中的色散薄膜干涉的成因: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
2、互加强,于是出现亮条纹;在另一些位置,叠加后相互削弱,出现了暗条纹。薄膜干涉的应用:用干涉法检查平面的平整程度。(2)衍射时的色散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。填一填练一练(3)折射时的色散偏折角:如图所示中的为光的偏折角,光的偏折角越大,棱镜对光的偏折程度越大。白光通过棱镜时的色散a.光谱:如图所示,由上到下的色光顺序为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。填一填练一练b.结论:白光色散时,红光的偏折角最小,紫光的偏折角最大。这说明同种物质对波长不同的光的折射率不一样,波长越短,折射率越大。c.波长与波速关系:波长越短,波速越慢。填一
3、填练一练3.激光(见课本第71页)(1)激光的特点及应用 填一填练一练(2)全息照相普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息,而全息照相技术还可以记录光波的相位信息。全息照片的拍摄利用了光的干涉原理,这就要求参考光和物光有很高的相干性。激光符合这个要求。观察全息照片时要用激光照射照片,从另一侧面观察。填一填练一练如图所示,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解析:玻璃对紫光的折射率最大,则紫光的偏折最大,由 知玻璃中红光的传播速度比紫光大,故选项A、
4、C、D错误,B正确。答案:B探究一探究二探究三探究探究一对色散的理解对色散的理解问题导引问题导引如图所示,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?探究一探究二探究三名师精讲名师精讲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。探究一探究二探究三3.各种色光特性的比较 探究一探究二探究三4.双缝干涉中的色散
5、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 知,红光波长最长,x最大,紫光波长最短,x最小。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。探究一探究二探究三探究一探究二探究三典例剖析典例剖析【例题1】如图,半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖,在O点发生反射和折射,折射光在光屏上呈现七色光带,a、b是其中的两单色光。若入射点由A向B缓慢移动,并保持白光沿半径方向入射到O点,观察到各色光在光屏上陆续消失。下面正确的是()A.紫光最先消失B.红光最先消失C.a光在玻璃中的传播
6、速度小于b光在玻璃中的传播速度D.通过同一双缝发生干涉,a光相邻条纹间距小于b光相邻条纹间距探究一探究二探究三探究一探究二探究三变式训练1导学号38190102如图所示,从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面,经过三棱镜的折射后发生色散现象,在光屏的ab间形成一条彩色光带。下面的说法中正确的是()A.a侧是红色光,b侧是紫色光B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D.在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率探究一探究二探究三解析:由题图可以看出,a侧光偏折得较厉害,三棱镜对a侧光的折射率较大,所以a侧是紫色光,波长较小,b
7、侧是红色光,波长较大,因此选项A错误,B、C正确;又 ,所以在三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率,选项D错误。答案:BC探究一探究二探究三探究探究二薄膜干涉现象及其应用薄膜干涉现象及其应用问题导引问题导引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?名师精讲名师精讲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
8、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)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探究一探究二探究三3.应用(1)等倾法检查平面平整度原理: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
9、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。如图所示。探究一探究二探究三(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
10、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有完全抵消,所以增透膜呈现淡紫色。探究一探究二探究三典例剖析典例剖析【例题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: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。现若在图甲装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹将如何变化?
11、()探究一探究二探究三A.变疏B.变密C.不变D.消失 探究一探究二探究三探究一探究二探究三探究一探究二探究三变式训练2导学号38190103如图所示,在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜,让一束单一波长的光垂直入射到该装置上,结果在上方观察到如图所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹,称为牛顿环,以下说法正确的是()A.干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B.干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的探究一探究二探究三解析:凸透
12、镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜,干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光干涉叠加而成的,故A正确,B错误。干涉条纹不等间距是由于透镜表面是曲面,使得空气膜的厚度不是均匀变化的,导致间距不均匀增大,从而观察到如题图所示的同心内疏外密的圆环状条纹,故C正确,D错误。答案:AC探究一探究二探究三变式训练3用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐),图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈。将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转,观察到的现象是()A.当金属线圈旋转30时,干涉条纹同方向旋转30B.当金属线圈旋转45时,干涉条纹同方向旋转90C.当金属线
13、圈旋转60时,干涉条纹同方向旋转30D.干涉条纹保持不变探究一探究二探究三解析:在本实验中肥皂液薄膜之所以产生干涉条纹,是因为在重力作用下肥皂液薄膜的竖截面是梯形,前后两面的反射光叠加而形成的,金属线圈在其所在平面内缓慢旋转并不能影响肥皂液薄膜的竖截面,故金属线圈在其所在平面内旋转时干涉条纹保持不变。故正确选项为D。答案:D探究一探究二探究三探究探究三激光及应用激光及应用问题导引问题导引一激光切割机切割元件图例如图所示。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
14、什么特点来完成的?探究一探究二探究三探究一探究二探究三名师精讲名师精讲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)激光是人工产生的相干光,其单色性好,相干性好。激光的频率单一,相干性非常好,颜色特别纯。用激光做衍射、干涉实验,效果很好。(2)激光的平行度好。从激光器发出的激光具有极好的平行性,几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光。传播几千米后,激光斑扩展范围不过几厘米,而探照灯的光束能扩展到几十米范围。(3)亮度高。激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。探究一探究二探究三典例剖析典例剖析【例题3】关
15、于激光,下列说法正确的是()A.激光是用人工方法激发出的一种特殊的光B.自然界中某些天然物体也可以发出激光C.激光可以像刀子一样切除肿瘤D.由于激光的方向性好,所以激光不能发生衍射现象解析:激光是用人工方法激发的一种特殊的光,具有很强的相干性,选项A正确;普通光源发出的光是自然光,选项B错误;医用光刀利用激光方向性好、亮度高、能量强等特点切除肿瘤,选项C正确;激光是一种特殊的光,光的一切规律都可以直接应用于激光,选项D错误。答案:AC探究一探究二探究三变式训练4导学号38190104关于激光的应用问题,下列说法中正确的是()A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制,使其在光导纤维
16、中进行传递信息B.计算机内“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光有相干性的特点来进行的C.医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点D.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点探究一探究二探究三解析:由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用激光的相干性,选项A错误;计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好,选项B错误;医疗中的激光“光刀”利用了激光亮度高的特点,选项C正确;激光测距利用激光的平行性好,选项D错误。答案:C探究一探究二探究三1 2 3 4 51.下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是()A.雨后的彩虹B.水面上的油膜在阳光照射
17、下呈彩色C.透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色D.荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮解析:雨后的彩虹是色散现象,故选项A错误;油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干涉的结果,故选项B正确;透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色是衍射现象,故选项C错误;水珠在阳光下晶莹透亮是全反射的结果,故选项D错误。答案:B1 2 3 4 52.下面是光在科学技术、生产和生活中的应用,其中说法正确的是()A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的偏振现象C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象解析:用透明的标准平面样板检查光学平面的平
18、整程度是利用光的干涉现象,选项A错;用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射现象,选项B错;在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象,选项C错;光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,选项D对。答案:D1 2 3 4 53.下图表示一束白光通过三棱镜的光路图,其中正确的是()解析:光在棱镜的两个侧面上发生折射,每次折射都向底边偏折,并且玻璃对不同单色光的折射率不同,不同单色光在同一侧面的偏折角就不同,故选项D正确。答案:D1 2 3 4 54.如图是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置,所用单色光为普通光加滤光片产生的,检查中所观察到的条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的(
19、)A.a的上表面和b的下表面B.a的上表面和b的上表面C.a的下表面和b的上表面D.a的下表面和b的下表面解析:本题的关键是找到使光线发生干涉的薄膜。本题中a是样本,b是被检查的平面,而形成干涉的两束反射光是a、b间的空气薄层反射的,所以选项C正确。答案:C1 2 3 4 55.导学号38190105(选做题)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失,可在透镜表面涂上一层增透膜,一般用折射率为1.38的氟化镁。为了使波长为5.5210-7 m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消,求所涂的这种增透膜的厚度。1 2 3 4 5解析:由于人眼对绿光最敏感,所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消,但薄膜的厚度不宜过大,只需使其厚度为绿光在膜中波长的 ,使绿光在增透膜的前后两个表面上的反射光互相抵消。而光从真空进入某种介质后,其波长会发生变化。答案:110-7 m
