遼寧省大連市高中物理 第十三章 光 13.4 光的顏色 色散課件 新人教版選修3-4.ppt

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1、,彩虹是怎么產生的?,紅花綠草的顏色是由什么決定的?,第四節(jié) 光的顏色 色散,1. 知識與能力,√知道不同顏色的光，波長不同。 √知道什么是色散，了解什么是光譜。 √通過實驗初步認識薄膜干涉現(xiàn)象，了解其應用。 √知道光線通過棱鏡時的光路，認識折射時的色散現(xiàn)象。 √知道不同色光在同一介質中傳播速度不同；知道同一介質對紅光的折射率最小，對紫光的折射率最大。,√經歷不同物理過程中光的色散現(xiàn)象的探究過程，了解色散在生活中的應用。,2.過程與方法,√ 通過自然界中的光現(xiàn)象——虹霓的教學及色散現(xiàn)象的教學激發(fā)學生對大自然的熱愛以及對自然之謎的求知欲望。,3.情感態(tài)度與價值觀,1. 薄膜干涉的成因，干涉時的色

2、散。 2. 棱鏡對光線的作用，折射時的色散。,教學重點,薄膜干涉的成因，干涉時的色散。,教學難點,一. 光的顏色 色散 二. 薄膜干涉中的色散 三. 折射時的色散,一. 光的顏色 色散,,紅光,各種光的不同顏色，實際反映了它們不同的波長（或頻率）。用白光做雙縫干涉實驗，由于白光內各種單色光的干涉條紋間距不同，在屏上會出現(xiàn)彩色條紋。,白光,1.光的顏色由光的頻率決定。在不同媒質中，光的頻率不變。 2.白光雙縫干涉條紋特點 (1)彩色條紋 (2)中央明條紋是白色的 3.光的色散 含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象 太陽光（白光）是由七種單色光組成的復色光。,我們知道：波速等于波長和頻率的乘

3、積，這個關系對一切波都是適用的。不同的色光在真空中的傳播速度相同，所以波長不同的色光，它們的頻率也不同：波長越長，頻率越??；波長越短，頻率越大。,各色光在真空中的波長和頻率,,,,,,,,760,400,620,600,580,490,450,430,藍,紅,橙,黃,綠,青,紫,,,真空中波長(nm),7.50,3.95,5.00,4.76,5.26,6.00,6.67,6.98,人眼視網膜上的兩種感光細胞,小資料,1. 視桿細胞：對光敏感，不能區(qū)分不同波長（頻率）的光。 2.視錐細胞：對光敏感度不如視桿細胞，但能區(qū)分不同波長（頻率）的光。,二. 薄膜干涉中的色散,白光的薄膜干涉條紋—彩色

4、條紋,水面上的油膜呈彩色,1 .薄膜干涉現(xiàn)象,4.像上出現(xiàn)明暗相間的黃色條紋,5.隨著時間的推移，條紋間距越來大,1.點燃酒精燈，并在酒精燈火焰里灑一些食鹽,3.在火焰的同側觀察火焰的反射像,2.用金屬環(huán)在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜,【學生實驗】,條紋是水平排列,條紋是明暗相間的,實驗現(xiàn)象,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,,,2.薄膜干涉成因,,光程差為波長的整數(shù)倍，形成黃色的亮條紋。,光程差為半波長的奇數(shù)倍，形成暗條紋。,現(xiàn)象解釋,條紋間距變稀疏,白光照射時是彩色條紋,在重力的作

5、用下，薄膜隨著時間越來越薄。,世界上最大的肥皂泡 完成這個“不可能的任務”的人，是英國牛人“泡泡”Sam，Sam Heath。延伸了整整6米長，橫截面直徑約1. 5米，足夠將一打的人裹起來，顯然，這么大的泡泡不大可能用支吸管就能吹出來，“泡泡”Sam介紹說，其中的關鍵還是在于他發(fā)明的泡泡液。,世界上最大的肥皂泡,,,,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。,標準樣板,待檢部件,空氣薄層,3 .薄膜干涉的應用,利用光的干涉檢查

6、平整度,被檢測面是平的,被檢測面不平,,,,,鍍層薄膜,,,,,,增透膜和增反膜,增透膜-----利用薄膜前、后表面反射光的光程差符合相消干涉條件來減少反射，從而使透射增強.,增反膜-----利用薄膜前、后表面反射光的光程差滿足相長干涉，因此反射光因干涉而加強.,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的1/4 。,因為人眼對綠光最敏感，所以一般增強綠光的透射，即薄膜的厚度是綠光在薄膜中波長的1/4。由于其它色光不能被有效透射，故反射較強，這樣的鏡頭呈淡紫色。,檢驗透鏡球表面質量,牛頓環(huán),三、折射時的色散,1.

7、棱鏡,（1）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。,從玻璃棱鏡的一個側面射入的光線從另一側面射出時向底面偏折。,偏折角度,偏折角θ與棱鏡材料的折射率有關，n越大則θ越大。θ還與入射角i和棱鏡的頂角有關。,,,,,,,,,θ,,i,（2）棱鏡對光線的作用,（3）棱鏡成像 如果隔著棱鏡看一個物體，就可以看到物體的像，那么像的位置與物體的位置相比向哪個方向偏移？,分析：將一個物點S放在棱鏡前，從物點發(fā)出的兩條光線經棱鏡折射后射出，我們根據光沿直線傳播的經驗，認為光線是從它們的反向延長線的交點S’射出的， S‘就是S在棱鏡中所成的像（如圖所示）。這個虛像的位置比物體的實際位置向頂角方向

8、偏移，物像同側。,（4）全反射棱鏡,反射棱鏡對光路的控制 光線經過全反射棱鏡后方 向改變90度出射,橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡,光線經過全反射棱鏡后方向改變180度出射,全反射棱鏡的優(yōu)點：全反射棱鏡和平面鏡在改變光路方面，效果是相同的，相比之下，全反射棱鏡成像更清析，光的能量損失更少。,全反射棱鏡的應用,自行車尾燈、潛望鏡等,全反射棱鏡的另一應用,在光學儀器里，常用全反射棱鏡來代替平面鏡，改變光的傳播方向。,望遠鏡為了提高倍數(shù)，鏡筒要很長，通過使用全反射棱鏡能夠縮短鏡筒的長度。,2.光的色散,一束白光經過棱鏡后會發(fā)生什么現(xiàn)象?,現(xiàn)象：白光經過棱鏡后在光屏上形成一條彩色的光帶

9、,這一現(xiàn)象說明了什么問題？,（1） 白光是由不同顏色的光組成的。 （2）棱鏡材料對不同色光的折射率不同，對紅光的折射率最小，對紫光的折射率最大。頻率高的折射率大。,結論,（3）不同頻率的色光在真空中傳播速度相同，為C＝3108m／s。但在其它媒質中速度各不相同，在同一種媒質中，紫光速度最小，紅光速度最大。(V=c/n),(4)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=λf)，波長也隨之改變。,,,,,,,,各種色光的情況統(tǒng)計表：(同一介質),天空為為什么會出現(xiàn)彩彩虹？,太陽光通過水珠發(fā)生反射和折射產生的。,,色散現(xiàn)象,彩虹－－攝于西藏阿里高原,1.光的顏色由光的頻率決

10、定。在不同媒質中，光的頻率不變。 2.白光雙縫干涉條紋特點 (1)彩色條紋 (2)中央明條紋是白色的 (3)太陽光（白光）是由七種單色光組成的復色光 3.光的色散 含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象,一. 光的顏色 色散,二. 薄膜干涉中的色散,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。,薄膜干涉成因,三. 折射時的色散,1 .棱鏡,（1）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。,從玻璃棱鏡的一個側面射入的光線從另一側面射出時向底面偏折。,（2）棱鏡對光線的作用,（3）棱鏡成像 如果隔著棱鏡看一個物體，就可以看到物體的像，那么像的位置與物體的

11、位置相比向哪個方向偏移？,（4）全反射棱鏡,橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡,2.光的色散,（1）白光是由不同顏色的光組成的。 （2）棱鏡材料對不同色光的折射率不同，對紅光的折射率最小，對紫光的折射率最大。頻率高的折射率大。,（3）不同頻率的色光在真空中傳播速度相同，為C＝3108m／s。但在其它媒質中速度各不相同，在同一種媒質中，紫光速度最小，紅光速度最大。(V=c/n),(4)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=λf)，波長也隨之改變。,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.陽光

12、下通過三棱鏡得到的彩色條紋 D.肥皂泡上呈現(xiàn)的彩色環(huán)紋。,AD,,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,形成兩列波,這兩列波頻率相同, 所以可以產生干涉 D.若改用白光照射則看不到干涉條紋,AC,2002（上海卷） 3.如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置，P是附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點燃的酒精燈。往火焰上灑些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖象應是下圖中的（ ）,D,,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

13、光是用普通光源加濾光片產生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由哪兩個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,C,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劈形空氣薄膜.當光垂直入射后，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：,,,⑴任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；⑵任意相鄰明條紋或暗條紋所對應的薄膜厚度差恒定?，F(xiàn)若在圖1裝置中抽去一張紙片，則當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,A,