高中物理 13.4《光的顏色 色散》課件 新人教版選修3-4.ppt

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高中物理新人教版選修 4系列課件 13 4 光的顏色色散 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與能力1 棱鏡的概念及其對(duì)光線的偏折作用 全反射棱鏡對(duì)光路的控制 了解光的色散及物體的顏色等生活常識(shí) 2 知道白光的色散現(xiàn)象 知道白光是復(fù)色光知道勻變速運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系 能用來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算 3 知道薄膜干涉是如何獲得相干光源的 了解薄膜干涉產(chǎn)生的原因 知道薄膜干涉在技術(shù)上的應(yīng)用 過(guò)程與方法1 通過(guò)對(duì)光的色散和薄膜干涉實(shí)驗(yàn)探索 加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力 觀察能力 加深對(duì)知識(shí)的理解 2 感悟一些數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用特點(diǎn) 情感 態(tài)度與價(jià)值觀1 知道學(xué)好物理的重要性 2 具有科學(xué)精神和正確的世界觀 人生觀 價(jià)值觀 各種光的不同顏色 實(shí)際反映了它們不同的波長(zhǎng) 或頻率 用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 由于白光內(nèi)各種單色光的干涉條紋間距不同 在屏上會(huì)出現(xiàn)彩色條紋 一 光的顏色色散 一 光的顏色色散 不同顏色的光 波長(zhǎng)不同白光雙縫干涉條紋特點(diǎn) 彩色條紋中央明條紋是白色的光的色散 含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象 人眼視網(wǎng)膜上的兩種感光細(xì)胞視桿細(xì)胞 對(duì)光敏感 不能區(qū)分不同波長(zhǎng) 頻率 的光視錐細(xì)胞 對(duì)光敏感度不如視桿細(xì)胞 但能區(qū)分不同波長(zhǎng) 頻率 的光 一 光的顏色色散 我們知道 波速等于波長(zhǎng)和頻率的乘積 這個(gè)關(guān)系對(duì)一切波都是適用的 不同的色光在真空中的傳播速度相同 所以波長(zhǎng)不同的色光 它們的頻率也不同 波長(zhǎng)越長(zhǎng) 頻率越小 波長(zhǎng)越短 頻率越大 各色光在真空中的頻率的范圍見(jiàn)下表 一 光的顏色色散 點(diǎn)擊畫(huà)面觀看動(dòng)畫(huà) 讓一束光經(jīng)薄膜的兩個(gè)表面反射后 形成的兩束反射光產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉 二 薄膜干涉中的色散 不同單色光的薄膜干涉條紋 可見(jiàn) 波長(zhǎng) 越長(zhǎng) 干涉條紋越寬 二 薄膜干涉中的色散 1 在薄膜干涉中 前 后表面反射光的路程差由膜的厚度決定 所以薄膜干涉中同一明條紋 暗條紋 應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相等的地方 由于光波波長(zhǎng)極短 所以微薄膜干涉時(shí) 介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄 才能觀察到干涉條紋 2 用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋 陽(yáng)光下的肥皂泡和水面飄浮油膜出現(xiàn)彩色等都是薄膜干涉 二 薄膜干涉中的色散 白光的薄膜干涉條紋 彩色條紋 水面上的油膜呈彩色 薄膜干涉的應(yīng)用 一 檢查表面的平整程度 取一個(gè)透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板 放在待檢查的部件表面并在一端墊一薄片 使樣板的平面與被檢查的平面間形成一個(gè)楔形空氣膜 用單色光從上面照射 入射光從空氣層的上下表面反射出兩列光形成相干光 從反射光中就會(huì)看到干涉條紋 標(biāo)準(zhǔn)樣板 待檢部件 空氣薄層 如果被檢表面是平的 產(chǎn)生的干涉條紋就是平行的 如圖 b 所示 如果觀察到的干涉條紋如圖 c 所示 則表示被檢測(cè)表面微有凸起或凹下 這些凸起或凹下的地方的干涉條紋就彎曲 從彎曲的程度就可以了解被測(cè)表面的平整情況 這種測(cè)量精度可達(dá)10 6cm 注 薄片厚度一般僅為零點(diǎn)零幾毫米左右 只相當(dāng)于一張紙片的厚度 薄膜干涉的應(yīng)用 一 檢查表面的平整程度 薄膜干涉的應(yīng)用 二 增透膜 鍍層薄膜 在透鏡或棱鏡的表面上涂上一層薄膜 一般用氟化鎂 當(dāng)薄膜的厚度適當(dāng)時(shí) 在薄膜的兩個(gè)表面上反射路程度恰好等于半個(gè)波長(zhǎng) 因而互相抵 這就大大減小光的反射損失 增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度 這種薄膜叫增透膜 1 增透的條件是什么 即鍍層薄膜的厚度至少多大 2 是否對(duì)所有顏色的光都有增透的作用 薄膜的厚度至少是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的1 4 因?yàn)槿搜蹖?duì)綠光最敏感 所以一般增強(qiáng)綠光的透射 即薄膜的厚度是綠光在薄膜中波長(zhǎng)的1 4 由于其它色光不能被有效透射 故反射較強(qiáng) 這樣的鏡頭呈淡紫色 薄膜干涉的應(yīng)用 一 檢查表面的平整程度 常用的棱鏡是橫截面積為三角形的三棱鏡 通常簡(jiǎn)稱為棱鏡 棱鏡可以改變光的傳播方向 還可以使光發(fā)生色散 三 折射時(shí)的色散 通過(guò)實(shí)驗(yàn)或作光路可知 如圖 從玻璃棱鏡的一個(gè)側(cè)面射出的光線從另一側(cè)面射出時(shí)向底面偏折 偏折角度不僅與棱鏡材料的折射率有關(guān) 還跟入射角底大小有關(guān) 點(diǎn)擊畫(huà)面觀看動(dòng)畫(huà) 三 折射時(shí)的色散 一束白光經(jīng)過(guò)棱鏡后會(huì)發(fā)生色散 白光經(jīng)過(guò)棱鏡后在光屏上形成一條彩色的光帶 紅光在上端 紫光在最下端 不同色光通過(guò)棱鏡的后的偏折角度不同石因?yàn)槔忡R材料對(duì)不同色光的折射率不同 三 折射時(shí)的色散 由n c v知 在同一物質(zhì)中 不同波長(zhǎng)的光波的傳播速度不一樣 波長(zhǎng)越短 頻率越大 波速越慢 三 折射時(shí)的色散 1 下列現(xiàn)象屬于薄膜干涉的有 A 在水面上的油膜呈現(xiàn)的彩色花紋 B 雨后天空中呈現(xiàn)的彩虹 C 陽(yáng)光下通過(guò)三棱鏡得到的彩色條紋D 肥皂泡上呈現(xiàn)的彩色環(huán)紋 練習(xí) 2 用單色光照射肥皂薄膜 A 看到的干涉圖樣是明暗相間的條紋 B 從光源發(fā)出的光與肥皂膜表面反射的光發(fā)生干涉 形成干涉圖樣 C 一束入射光從薄膜的前表面和后表面分別反射出來(lái) 形成兩列波 這兩列波頻率相同 所以可以產(chǎn)生干涉 D 若改用白光照射則看不到干涉條紋 2002 上海卷 3 如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置 P是附有肥皂膜的鐵絲圈 S是一點(diǎn)燃的酒精燈 往火焰上灑些鹽后 在肥皂膜上觀察到的干涉圖象應(yīng)是下圖中的 93年高考題 4 如右圖是用干涉法檢查某種厚玻璃的上表面是否平的裝置 所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的 檢查中所觀察到的干涉條紋是由哪兩個(gè)表面反射的光疊加而成的 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 2003 上海卷 5 劈尖干涉是一種薄膜干涉 其裝置如圖1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(gè)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2所示 干涉條紋有如下特點(diǎn) 任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等 任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定 現(xiàn)若在圖1裝置中抽去一張紙片 則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后 從上往下觀察到的干涉條紋將 A 變疏B 變密C 不變D 消失 6 有關(guān)光學(xué)儀器上鏡頭的增透膜 下列說(shuō)法正確的是 A 增透膜是為了減少光的反射損失而增強(qiáng)透光的強(qiáng)度 B 增透膜的厚度等于入射光在真空中波長(zhǎng)的 C 增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波長(zhǎng)的 D 因?yàn)樵鐾改ず穸纫话氵x適合綠光反射相互抵消的厚度 紅光紫光反射不能完全抵消的厚度 所以涂有增透膜的鏡頭呈淡紫色 7 將波長(zhǎng)為 的單色光從空氣垂直入射到折射率為n的透明介質(zhì)膜上 要使透射光得到加強(qiáng) 薄膜的厚度最少應(yīng)為 A 4n B 2n C 4 D 2