高中物理 13.7《光的顏色 色散》課件 新人教版選修3-4.ppt

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第7節(jié) 光的顏色色散 第十三章 光 1 知道什么是色散現象 2 觀察薄膜干涉現象 知道薄膜干涉能產生色散 并能利用它來解釋生活中相關的現象 3 知道棱鏡折射能產生色散 認識對同一介質 不同顏色的光折射率不同 本節(jié)主要闡述色散的概念和發(fā)生色散現象的兩種情況 本節(jié)把含有多種顏色的光被分解為單色光的現象叫做色散 因此 白光干涉時產生彩色條紋也是一種色散現象 對于薄膜干涉的色散 應注意讓學生動手做肥皂液薄膜的干涉實驗 讓學生仔細觀察 在講解時要輔之以光路圖來說明其原理 關鍵是尋找和判斷發(fā)生干涉的兩列光從何而來 另一項主要內容是棱鏡折射的色散 該現象主要涉及同一介質對不同色光速度 折射率 偏折角的影響 關于光的顏色 頻率和波長應當明確 不同顏色的光具有不同的頻率 光的頻率決定于光源 與介質無關 光在不同介質中傳播時 頻率 顏色 不變 但速度 從而波長 要改變 在界面發(fā)生折射時偏振呈現不同 這就是折射色散的本質 1 光的色散 白光的雙縫干涉條紋是 的 可見白光是由多種色光組成的 發(fā)生干涉時由于不同顏色的光的干涉條紋間距不同 白光被分了 像這樣含有多種顏色的光被分解為 的現象 叫做光的色散 含有多種顏色的光通常稱做復色光 一 光的顏色色散 彩色 單色光 光譜 含有多種顏色的光被分解后 各種色光按其 的有序排列 就是光譜 波長 從左到右 a 顏色順序 紅 橙 黃 綠 青 藍 紫 b 波長順序 依次減小 c 頻率順序 依次增大 肥皂液薄膜在陽光下呈彩色 二 薄膜干涉中的色散 1 生活中常見的干涉現象 1 點燃酒精燈 并在酒精燈火焰里灑一些食鹽 2 用金屬環(huán)在肥皂液中浸一下 制成肥皂薄膜 3 在火焰的同側觀察火焰的反射像 4 觀察肥皂液薄膜燭焰像上是否有條紋 5 觀察條紋的方向 是豎直還是水平 想想為什么 6 隨著時間的推移 條紋有什么變化 2 實驗演示 觀察肥皂薄膜上干涉條紋 3 薄膜干涉的定義 讓一束光經薄膜的兩個表面反射后 形成的兩束反射光產生的干涉現象叫薄膜干涉 不同單色光的薄膜干涉條紋 可見 波長 越長 干涉條紋越寬 由于重力的作用 肥皂薄膜將形成上薄下厚的楔形 光從薄膜的前后兩個表面反射出來兩個光波 這兩列光波的頻率相同 產生干涉 前表面 后表面 4 現象解釋 光程差為半波長的偶數倍 形成亮條紋 光程差為半波長的奇數倍 形成暗條紋 1 觀察條紋的方向 是豎直還是水平 想想為什么 2 隨著時間的推移 條紋有什么變化 三 薄膜干涉在技術上的應用 1 檢查物體表面的平整程度 標準樣板 待檢部件 空氣薄層 取一個透明的標準樣板 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 從反射光中就會看到干涉條紋 薄膜干涉的應用 檢查表面的平整程度 標準樣板 待檢部件 空氣薄層 光在空氣層的上下表面發(fā)生反射 這兩束反射光發(fā)生干涉 如果被檢測表面的平整的 將看到與底線平行的干涉條紋 薄膜干涉的應用 檢查表面的平整程度 如果被檢表面是平的 產生的干涉條紋就是平行的 如圖甲 如果觀察到的干涉條紋如圖乙丙 則表示被檢測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表面的平整情況 這種測量精度可達10 6cm 注 薄片厚度一般僅為零點零幾毫米左右 只相當于一張紙片的厚度 薄膜干涉的應用 檢查表面的平整程度 薄膜厚度 在透鏡表面涂上一層薄膜 當薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波長的1 4時 從薄膜前后兩表面反射回來的光的路程差恰好等于半個波長 它們干涉相消 減小了反射光的能量 增強了透射光的能量 稱為增透膜 2 增透膜 3 高反射膜 薄膜厚度 干涉圖樣 中央疏邊沿密的同心圓環(huán) 解釋 干涉現象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的 干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是均勻變化的 薄膜干涉的應用 牛頓環(huán) 衍射時的色散 折射時的色散 常用的棱鏡是橫截面積為三角形的三棱鏡 通常簡稱為棱鏡 棱鏡可以改變光的傳播方向 還可以使光發(fā)生色散 棱鏡 1 棱鏡對光路的改變作用 光線向底邊偏折虛像向頂角偏移 偏折角 如上圖中的 在保證入射角和棱鏡頂角不變的條件下 棱鏡折射率越大 偏折角 越大 2 棱鏡使光發(fā)生色散的作用 發(fā)生色散現象的原因 1 現象表明 同樣入射角的各種色光經棱鏡折射后 偏折的角度不同 大小順序如何 2 棱鏡材料對各種色光的折射率不同 大小順序如何 由折射定律可知 3 各種單色光在介質中的光速不同 大小順序如何 由公式 n C v 各種色光的情況 同一介質 光的顏色 紅 橙 黃 綠 青 藍 紫偏向角 折射率 在介質中的光速 由小到大 由小到大 由大到小 同一頻率的色光在不同介質中傳播時 頻率不變光速改變 v c n f 波長也隨之改變 1 下列現象中 屬于光的干涉的是 A 雨過天晴 天空中形成的彩虹B 陽光下 肥皂泡呈現彩色C 一截插入水中的筷子 看上去變彎了D 下雨后 在停過汽車的瀝青路面上 油膜常出現彩色 BD 2 關于光在豎直的肥皂液薄膜上產生干涉現象 下列說法中正確的是 A 干涉條紋的產生是由于光在薄膜前后兩表面反射 形成的兩列光波疊加的結果B 若出現明暗相間條紋相互平行 說明肥皂膜的厚度是均勻的C 用綠色光照射薄膜產生的干涉條紋間距比黃光照射時間距小D 薄膜上的干涉條紋基本上是豎直的 AC 3 如圖所示 是用干涉法檢查某厚玻璃的上表面是否平整的裝置 所用單色光做光源 檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列兩個表面反射的光線疊加而成的 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 C 被檢平面 4 如圖甲所示 在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡 在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜 讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上 結果在上方觀察到如圖乙所示的同心內疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋 稱為牛頓環(huán) 以下說法正確的是 A 干涉現象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的B 干涉現象是由于凸透鏡與玻璃之間空氣膜的上表面反射光和空氣膜的下表面反射光疊加形成的C 干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是均勻變化的D 干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度是均勻變化的 BC