《2018-2019學(xué)年高中物理 第十三章 光 第7-8節(jié) 光的顏色、色散 激光課件 新人教版選修3-4.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第十三章 光 第7-8節(jié) 光的顏色、色散 激光課件 新人教版選修3-4.ppt（36頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、7 光的顏色 色散 8 激光,讀一讀,辨一辨,一、光的顏色 色散 閱讀教材第67頁,知道什么是色散現(xiàn)象,知道光的顏色與色散的關(guān)系。 1.光的顏色與波長的關(guān)系是什么? 答案：雙縫干涉實驗中,各種顏色的條紋間距不一樣,這說明不同顏色的光,波長不同。 2.白光的組成成分是什么? 答案：白光干涉時,條紋是彩色的,這說明白光是由多種色光組成的。,讀一讀,辨一辨,二、色散的分類 閱讀教材第68、69頁,知道各種條件下的色散現(xiàn)象。 1.薄膜干涉的成因是什么? 答案：豎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,來自前后兩個面的反射光所走的路程差不同。在某些位置,光波疊加后相互加強,于
2、是出現(xiàn)亮條紋;在另一些位置,疊加后相互削弱,出現(xiàn)了暗條紋。 2.衍射時有什么色散現(xiàn)象? 答案：用白光進行衍射實驗時,得到的是彩色條紋。這是由于白光中包含各種顏色的光,不同色光亮條紋的位置不同。,讀一讀,辨一辨,3.白光通過棱鏡時的色散有什么規(guī)律? 答案：白光色散時,紅光的偏折角最小,紫光的偏折角最大。在同一種物質(zhì)中,不同波長的光波的傳播速度不一樣,波長越短,波速越慢。 三、激光的特點及其應(yīng)用 閱讀教材第71~73頁,知道激光的特點和應(yīng)用,知道全息照相的原理。 1.什么是激光? 答案：激光是一種通過人工方法獲得的一種頻率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光,所以激光是一種相干光。,讀一讀,辨一辨,
3、2.激光有哪些可以利用的優(yōu)良特征? 答案：(1)相干性:激光是相干光,所以它能像無線電波那樣被調(diào)制,用來傳遞信息。 (2)平行度:激光的平行度好,能傳播相當(dāng)遠的距離,可以用于精確的測距。 (3)亮度:激光的亮度高,可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量,可以用于切割、焊接以及在堅硬材料上打孔等。 3.全息照相的原理是什么? 答案：利用了光的干涉原理,參考光和物光采用的是激光。,讀一讀,辨一辨,1.思考辨析。 (1)光的顏色是由光的波長決定的。 ( ) 解析：光的顏色是由光的頻率決定的。 答案： (2)水面上的油膜在陽光照射下呈彩色是薄膜干涉的結(jié)果。 ( ) 答案：√ (3)在光導(dǎo)纖維束內(nèi)
4、傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象。 ( ) 解析：在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象。 答案：,讀一讀,辨一辨,2.探究討論。 (1)找兩塊比較干凈的玻璃片疊放在一起,在陽光下用力擠壓,會看到彩色的條紋。用力擠壓時,條紋會移動,這是為什么? 答案：觀察到的是薄膜干涉現(xiàn)象。由于兩玻璃的接觸表面不是很平,會在兩玻璃片之間形成一層厚度不均勻,也不是均勻變化的空氣夾層。由于空氣膜厚度不均勻,從空氣膜前后表面反射的光相互疊加而發(fā)生干涉,所觀察到的彩色條紋就是干涉條紋。,讀一讀,辨一辨,(2)結(jié)合教材,上網(wǎng)查一下激光有哪些應(yīng)用?分別利用了激光的什么特點? 答案：①光纖通信,利用了激光相干性好、易調(diào)制的特
5、點;②激光雷達,利用了激光的平行度好;③激光讀、寫,利用了激光的平行度好;④激光加工,包括切割、焊接、打孔、劃片、整形、熱處理和表面處理,利用了激光亮度高的特點;⑤醫(yī)用激光刀,利用了激光的亮度高、平行度好的特點;⑥引起核聚變,利用了激光亮度高的特點。除此以外,還有激光育種、激光保鮮、激光武器和激光光源等方面的應(yīng)用。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,對色散的理解 一束白光照射到三棱鏡上后出現(xiàn)的色散現(xiàn)象,請問玻璃對哪種色光的折射率最大,對哪種色光的折射率最小? 要點提示：紫光偏折程度最大,紅光偏折程度最小。所以玻璃對紫光折射率最大,對紅光折射率最小。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例
6、剖析,探究一,探究二,探究三,1.對光的顏色的理解 不同顏色的光,波長不同,頻率不同,而同種顏色的光在不同介質(zhì)中折射率不同,速度和波長均不相同,但頻率相同,因此說光的顏色是由頻率決定的,而不是由波長決定的。 2.棱鏡對光線傳播方向的改變 (1)正確畫好光線通過棱鏡的光路圖,如圖甲所示。 (2)棱鏡成像的畫法,如圖乙所示。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,3.各種色光特性的比較,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,4.雙縫干涉中的色散 用不同的單色光做雙縫干涉實驗,得到的條紋之間的距離不一樣,但都是明暗相間的單色條紋。由Δx= λ知,紅光波長最長,Δx最大
7、,紫光波長最短,Δx最小。 白光干涉時的條紋是彩色的,可見,白光是由多種色光組成的復(fù)色光,發(fā)生干涉時,白光發(fā)生了色散現(xiàn)象。 各色光在同一介質(zhì)中折射率不同,偏折角度不同。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,【例題1】如圖所示,一束白光通過玻璃棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象,下列說法正確的是( ) A.紅光的偏折最大,紫光的偏折最小 B.紅光的偏折最小,紫光的偏折最大 C.玻璃對紅光的折射率比紫光大 D.玻璃中紫光的傳播速度比紅光大 【思考問題】 在同一條件下,通過棱鏡的各種色光中哪一種光偏折角度最大?在同一介質(zhì)中哪一種光折射率最大? 提示：在同一條件下,通過棱鏡的各種色光中紫光偏折角度
8、最大;紫光在同一介質(zhì)中折射率最大,傳播速度最小。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,解析：玻璃對頻率不同的各種色光的折射率不同,在可見光中,對紅光的折射率最小,對紫光的折射率最大。因此在空氣和玻璃的第一個界面上,雖然各單色光入射角相同,但各單色光的折射角不同,由n= 可知,紅光的折射角最大,紫光的折射角最小。在另一個界面上,光由玻璃進入空氣,根據(jù)光路的可逆性可知,紫光的折射角最大,紅光的折射角最小。由n= 可知,可見光中紅光在玻璃中的傳播速度最大。 答案：B 歸納總結(jié)同種介質(zhì)對不同波長單色光的折射率不同,折射率由小到大的順序是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。根據(jù)真空中光速相
9、同,即c=λf,可知不同單色光波長由大到小的順序是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,變式訓(xùn)練1白光通過三棱鏡發(fā)生色散,這說明 ( ) A.不同顏色的光在真空中的光速不同 B.對同一介質(zhì)紅光的折射率比紫光大 C.在同一介質(zhì)中,紅光的折射率小于紫光的折射率 D.每種顏色的光通過三棱鏡都會分成幾種顏色的光 解析：白光通過三棱鏡后發(fā)生色散,說明不同頻率的光在同一介質(zhì)中折射率不同,紅光折射率最小,紫光的折射率最大,故選項C正確。 答案：C,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,薄膜干涉現(xiàn)象及其應(yīng)用 在酒精燈的燈芯上撒一些食鹽,燈焰就能發(fā)出
10、明亮的黃光。把鐵絲圈在肥皂水中蘸一下,讓它掛上一層薄薄的液膜。把這層液膜當(dāng)作一個平面鏡,用它觀察燈焰的像。這個像與直接看到的燈焰有什么不同?如果用白光做實驗情況又會如何? 要點提示：燈焰的像由明暗相間的水平條紋組成。如果用白光做實驗,肥皂膜上會出現(xiàn)彩色條紋。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,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別反射,如同由前、后表面反射出來的兩列完全相同的光,滿足相干條件。 2.薄膜干涉的成因及特點 (1)形成原因 ①由薄膜的前、后表面的反射光疊加而成明、暗相間條紋。 ②如果膜的厚度為h,折射率為n,前、后表面的反射光的路程差為2h。
11、若滿足2h為膜中波長的整數(shù)倍時,該處出現(xiàn)亮條紋;滿足2h為膜中半波長的奇數(shù)倍時,該處出現(xiàn)暗條紋。 (2)因為在同一水平高度處,薄膜的厚度相同,從前、后兩表面反射的光的路程差均相同,如果此時兩反射光互相加強,則此高度水平方向各處均加強,因此,明暗相間的干涉條紋應(yīng)為水平方向。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,3.應(yīng)用 (1)等傾法檢查平面平整度 如圖所示,在被測平面上放一個透明的樣板,在樣板的一端墊一個薄片,使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面與被測平面之間形成一個楔形空氣薄層。用單色光照射時,空氣層的上、下兩個表面反射的兩列光波發(fā)生干涉?？諝夂穸认嗤牡胤?兩列波的路程差相同,兩列波疊加時互相
12、加強或減弱的情況相同,因此若被測面是平的,干涉條紋就是一組平行的直線,如果干涉條紋是彎曲的,就表明被測平面不平整。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,(2)增透膜 為了減少光學(xué)裝置中的反射光的損失,可在元件表面涂一層透明薄膜,一般是氟化鎂。如圖所示,在增透膜的前后表面反射的兩列光波形成相干波,相互疊加,當(dāng)路程差為半波長的奇數(shù)倍時,在兩個表面反射的光產(chǎn)生相消干涉,反射光的能量幾乎等于零。 一般取最小厚度d滿足2d= λ(此波長為光在該種介質(zhì)中的波長)。由于白光中含有多種波長的光,所以增透膜只能使其中一定波長的光相消。因為人對綠光最敏感,一般選擇對綠光起增透作用的膜,所以在反射
13、光中綠光強度幾乎為零,而其他波長的光并沒有完全抵消,所以增透膜呈現(xiàn)淡紫色。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,薄膜干涉是由薄膜的前、后表面反射光束相遇而產(chǎn)生的干涉。薄膜通常由厚度很小的透明介質(zhì)形成。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題2】導(dǎo)學(xué)號73884124圖甲為用薄膜干涉檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置。若待檢板的上表面平整,則當(dāng)平行的單色光照射到標(biāo)準(zhǔn)板上時,可從標(biāo)準(zhǔn)板上方觀察到平行的、明暗相間的干涉條紋。若觀察到的條紋如圖乙所示,則說明待檢板的上表面( ) A.有一個凸起的圓臺 B.有一個凹陷的圓坑 C.有一個沿ab方向凸起的高臺 D
14、.有一個沿ab方向凹陷的溝,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【思考問題】 在應(yīng)用薄膜干涉檢查材料的表面時,如果表面是平整的,則得到的干涉條紋是什么樣式的?如果有凹陷的部分,則干涉條紋又是什么樣式的? 提示：應(yīng)用薄膜干涉檢查材料的表面時,如果表面是平整的,則得到的干涉條紋是互相平行的;如果有凹陷的部分,則該處條紋向楔形的頂部彎曲。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析：由薄膜干涉原理知,如果被檢玻璃板表面是平整的,則干涉條紋疏密均勻,薄膜同一厚度處出現(xiàn)同一條紋,相鄰干涉條紋的光程差等于入射光的波長。從圖乙所示情況來看,明條紋向左彎曲,說明彎曲處光程差與
15、該條紋上其他位置的光程差相同,因此彎曲處比原薄膜厚,即玻璃表面向下凹陷,選項A、C不正確。如果有一個沿ab方向凹陷的溝,那么所有條紋都應(yīng)向同一方向彎曲,因此不是選項D所說的情況。本題正確選項為B。 答案：B 歸納總結(jié)這類題目要抓住產(chǎn)生明暗條紋的條件進行判斷。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練2劈尖干涉是一種薄膜干涉,其裝置如圖甲所示。將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夾入兩張紙片,從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后,從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示。干涉條紋有如下特點: (1)任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等。 (
16、2)任意相鄰明條紋或暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定。 現(xiàn)將甲圖裝置中的紙片抽去一張,則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后,則條紋( ) A.變疏 B.變密 C.不變 D.消失,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析：根據(jù)形成明條紋的條件可知,相鄰明條紋對應(yīng)的路程差等于入射光的波長。抽去一張紙片,樣板的傾角變小,要使相鄰明條紋對應(yīng)的路程差仍等于入射光的波長,則樣板上條紋間的距離將會增大,即干涉條紋將變疏。 答案：A,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,激光及應(yīng)用 激光切割技術(shù)已廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中,可大大減少加工時間,降低加工成本,提高加工質(zhì)量?，F(xiàn)
17、代的激光成了人們所幻想追求的削鐵如泥的“寶劍”,那么,激光切割是利用了激光的什么特點來完成的? 要點提示：激光的亮度高,可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量,可以用于切割、焊接以及在堅硬材料上打孔等。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,1.激光的產(chǎn)生 激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光,發(fā)光的方向、頻率、偏振方向均相同,兩列相同激光相遇可以發(fā)生干涉。 2.激光的特點 (1)激光是人工產(chǎn)生的相干光,其單色性好,相干性好。 (2)激光的平行度好。從激光器發(fā)出的激光具有極好的平行性,幾乎是一束方向不變、發(fā)散角很小的平行光。傳播幾千米后,激光斑擴展范圍不過幾厘米,而探照燈的光束能擴
18、展到幾十米范圍。 (3)亮度高。激光可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量。 熟悉激光的特性是理解激光在生活中的應(yīng)用基礎(chǔ)。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題3】 讓激光照射到VCD機、CD機、DVD機或計算機的光盤上,就可以讀取光盤上記錄的信息,經(jīng)過處理后還原成聲音和圖像,這是利用了激光的( ) A.平行度好,可以會聚到很小的一點上 B.相干性好,可以很容易形成干涉圖樣 C.亮度高,可以在很短的時間內(nèi)集中很大的能量 D.波長短,很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 【思考問題】 激光有哪些優(yōu)秀特性? 提示：激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點。 解析：激光的平行度
19、好,容易會聚成一個很小的光點,讓激光照射到VCD機、CD機、DVD機或計算機的光盤上,傳感器把光盤反射的光轉(zhuǎn)化為電信號進行處理,還原出聲音或圖像,只有選項A正確。 答案：A,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,歸納總結(jié)激光的特點 (1)激光相干性非常好。 (2)激光束的平行度非常好。 (3)激光的亮度高。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練3關(guān)于激光,下列說法正確的是( ) A.激光是用人工方法激發(fā)出的一種特殊的光 B.自然界中某些天然物體也可以發(fā)出激光 C.激光可以像刀子一樣切除腫瘤 D.由于激光的方向性好,所以激光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象 解析：激光是
20、用人工方法激發(fā)的一種特殊的光,具有很強的相干性,故選項A正確;普通光源發(fā)出的光是自然光,故選項B錯誤;醫(yī)用光刀利用激光方向性好、亮度高、能量強等特點切除腫瘤,故選項C正確;激光是一種特殊的光,光的一切規(guī)律都可以直接應(yīng)用于激光,故選項D錯誤。 答案：AC,1 2 3 4,,,,,1.(考查對薄膜干涉的理解)關(guān)于薄膜干涉,下列說法正確的是( ) A.干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在膜的前、后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果 B.干涉條紋中的暗條紋是由于上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果 C.干涉條紋是等間距的平行線時,說明薄膜的厚度處處相等 D.觀察薄膜干涉條紋時,應(yīng)在入射光的另一側(cè)觀察,1
21、2 3 4,,,,,解析：薄膜前、后兩個面反射的光波的光程不同,在一些地方,波峰(波谷)與波峰(波谷)相遇,相互加強,出現(xiàn)亮條紋;在另一些地方,波峰(波谷)與波谷(波峰)相遇,相互削弱,出現(xiàn)暗條紋,故選項A正確,選項B錯誤;干涉條紋是等間距的平行線時,說明薄膜是理想的劈尖干涉,即薄膜厚度是均勻變化的,故選項C錯誤;人眼觀察到的條紋是膜前、膜后反射光波疊加的結(jié)果,因此人應(yīng)與入射光在同一側(cè)觀察,故選項D錯誤。 答案：A,1 2 3 4,,,,,2.(考查光學(xué)現(xiàn)象中的彩色圖樣)表面附著油膜的透明玻璃片,當(dāng)有陽光照射時,可在表面和玻璃片的邊緣分別看到彩色圖樣,則( ) A.兩者都是色散現(xiàn)象
22、B.兩者都是干涉現(xiàn)象 C.前者是干涉現(xiàn)象,后者是折射現(xiàn)象 D.前者是色散現(xiàn)象,后者不是色散現(xiàn)象 解析：陽光照射到油膜上,油膜前后表面的反射光干涉形成彩色圖樣,是干涉現(xiàn)象。陽光照在邊緣棱角處,由于折射產(chǎn)生彩色圖樣,是折射現(xiàn)象,兩者都屬于色散現(xiàn)象。 答案：AC,1 2 3 4,,,,,3.(考查對激光的認識)對于激光的認識,以下說法正確的是( ) A.普通光源發(fā)出的光都是激光 B.激光是自然界普遍存在的一種光 C.激光是一種人工產(chǎn)生的相干光 D.激光已經(jīng)深入到我們生活中的各個方面 答案：CD,1 2 3 4,,,,,4.導(dǎo)學(xué)號73884125(考查全息照相)關(guān)于全息照相,下列說法正確的是( ) A.普通照相技術(shù)所記錄的只是光波的強弱信息,而全息照相技術(shù)還可以記錄光波的相位信息 B.全息照片的拍攝利用了光的衍射現(xiàn)象 C.激光的出現(xiàn)使全息技術(shù)得到了長足的發(fā)展 D.立體電影的拍攝利用的是全息照相技術(shù) 答案：AC,
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