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1、人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,7.光的颜色色散,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,1.知道什么是光的色散现象。 2.理解薄膜干涉中的色散现象,并了解薄膜干涉的应用。 3.知道折射时的色散现象,并理解其产生的原因。 4.知道同一介质对不同色光的折射率不同。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,1,2,3,4,1.光的颜色色散 (1)不同颜色的光,波长不同。 (2)白光的干涉条纹是彩色的,可见白光是由多种色光组成的。 (3)含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫作光的色散。 (4)人眼的视网膜上有两种感光细胞,一种叫作视杆细胞,对光非常敏感但不能区分不同波长(频率)的光;另一种
2、叫作视锥细胞,它对光的敏感度不如视杆细胞,但能区分不同波长(频率)的光。 (5)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就是光谱。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,1,2,3,4,2.薄膜干涉中的色散 (1)观察薄膜干涉:如图所示,把这层液膜当成一个平面镜,用它观察灯焰的像:水平方向的明暗相间的条纹。 (2)相干光源:液膜前后两个表面反射的光波。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,1,2,3,4,(3)形成明暗相间条纹的原因:与双缝干涉的情况相同,在膜上不同位置,来自薄膜前后两个面的反射光用图中实虚线来代表,所走的路程差不同。路程差是光在介质中波长的整数倍的这些位置上
3、,叠加后加强,出现了亮条纹;路程差是光在介质中半波长的奇数倍的这些位置上,叠加后相互削弱,于是出现了暗条纹。 (4)薄膜干涉的应用:光学器材的镜头涂上增透膜;利用薄膜干涉检查精密仪器表面的平整度。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,1,2,3,4,3.衍射时的色散 用白光做衍射实验时,得到的条纹是彩色的。这是因为白光中不同色光在衍射时的亮条纹的位置不同,于是各种色光就区分开了。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,1,2,3,4,4.折射时的色散 (1)三棱镜:横截面是三角形的玻璃柱体,简称棱镜。 (2)三棱镜对光线的控制作用:光通过三棱镜后将向它的横截面的底面方向偏折。 (3)棱镜
4、的色散现象:一束白光通过棱镜后发生色散。由上到下的色光顺序为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。在白光色散时,红光的偏折程度最小,紫光的偏折程度最大。这说明同种物质对波长不同的光的折射率不一样,波长越小,折射率越大。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,一、薄膜干涉现象及其在技术上的应用分析 1.竖放肥皂膜干涉现象。 (1)白光照射图样是彩色的:竖直放置的肥皂液膜,因重力的作用,出现上面薄、下面厚。由于不同颜色的光波长不同,从前后两个表面反射的光,在不同的位置被加强,换句话说,不同颜色的光对应亮条纹的位置不同,不能完全重合,因此看起来是彩色的。 (2)条纹是水平方向的:因为在同一水平高
5、度处,薄膜的厚度相同,前后两表面的反射光的路程差均相同,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,明暗相间的条纹应为水平方向。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,2.薄膜干涉的应用。 (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
6、。如图所示。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,特别警示如何形象判断被测平面凹下还是凸起? 下面给出一种形象的判断法矮人行走法,即把干涉条纹看成“矮人”的行走轨迹。让一个小矮人在两板间沿着一条条纹直立行走,始终保持脚踏被检板,头顶样板,在行走过程中: 若某处有一凹下,他要想过去必须从薄膜的尖端绕过去,方可按上述要求过去,即条纹某处弯向薄膜尖端,该处为一凹下。如图甲所示。 若某处有一凸起,他要想过去,必从薄膜底部去绕,即条纹某处弯向薄膜底部方向时,该处必为一凸起。如图乙所示。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,一,二,三
7、,对“增透”的理解:如果用宏观的思维方式来理解,两束反射光相互抵消,并没有增加透射光的强度,因此,此过程只是“消反”,却不能“增透”。然而总的能量是守恒的,反射光的能量被削弱了,透射光的能量就必然得到增强。增透膜是通过“消反”来确保“增透”的。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,特别警示在薄膜干涉中,从膜的前后表面反射的光的路程差由膜的厚度决定,故在薄膜干涉中,同一亮条纹或同一暗条纹应出现在膜的厚度相同的地方,所以薄膜干涉的条纹是“等厚条纹”。由于光波的波长极短,因此在做薄膜干涉实验时所用介质膜应足够薄,才能观察到干涉条纹。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,一,二,三
8、,二、对光的颜色、三棱镜色散的理解 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.对光经过三棱镜发生色散的理解。 (1)色散的实质:光的色散实质上是光的折射现象,是由同一种介质对不同色光的折射率不同而引起的。 (2)光的色散现象能表明的问题: 同一介质对不同色光的折射率不同,频率越高折射率越大,七色光中红光的折射率最小,紫光的折射率最大。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,特别警示光在介质中的传播与机械波在介质中的传播是有区别的。光在介质中的
9、传播速度不仅与介质有关,还与光的频率有关。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,三、棱镜对光的偏折作用 如图所示,光线从空气射到三棱镜时,是从光疏介质射入光密介质,折射光线靠近法线,向底边偏折;光线在棱镜中传播,射出空气时,是从光密介质射入光疏介质,折射光线远离法线,再次向底边偏折。所以光线通过棱镜之后,朝向底边折射。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,折射光线的方向与入射光线的方向所形成的角度称为偏折角,偏折角与棱镜材料及入射角有关:(1)偏折是因为介质造成的,所以棱镜对光的折射率越大,偏折角越大;(2)光通过棱镜时,当在棱镜中的光线与底边平行时,对应的偏折
10、角最小。 对一般棱镜而言,透过棱镜看物体,会看到物体的虚像,且虚像位置比物体的实际位置向顶角方向偏移。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,类型一,类型二,薄膜干涉及应用,【例1】 观察牛顿环 凸透镜的弯曲表面是个球面,球面的半径叫作这个曲面的曲率半径。把一个凸透镜压在一块平面玻璃上,让单色光从上方射入(如图所示),从上往下看凸透镜,可以看到亮暗相间的圆环状条纹。这个现象是牛顿首先发现的,这些环状条纹叫作牛顿环,它是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的。如果换一个表面曲率半径更大的凸透镜,观察到的圆环半径是更大还是更小?,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,类型一,类型二,点拨
11、：薄膜干涉中,同一亮纹出现在膜厚相同的地方。 解析：由于以接触点为圆心的同一圆周上空气膜厚度相同,光通过空气膜的光程差是相同的,所以干涉条纹是环形的,若某一厚度 曲率半径更大的凸透镜,则这一厚度要外移,对应牛顿亮环半径要变大,其他环半径依次变大,所以圆环半径要变大。 答案：更大,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,类型一,类型二,题后反思牛顿环的实质是光的干涉,振动加强点即为亮纹,振动减弱点即为暗纹。 触类旁通在例1中,如果改用波长更长的单色光照射,观察到的圆环半径是变大还是变小? 提示：若改用波长更长的单色光照射,观察到的圆环半径变大。,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,类型一,类
12、型二,折射中的色散现象,【例2】 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,下列说法中正确的是() 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,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,类型一,类型二,点拨：弄清棱镜对白光的色散规律是分析问题的关键。,答案：BC,人教版物理选修3-4同步配套第十三章光,类型一,类型二,题后反思同一介质对不同的色光有不同的折射率,介质对频率大、波长短的光折射率大,按折射率从小到大依次排列为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。,