人教版高中物理課件第十三章光13.4光的顏色色散

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1、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)

2、 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 紅 光 白 光 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)

3、 ， 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) ：1. 彩 色 條 紋2. 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1. 視 桿 細(xì) 胞 ： 對(duì) 光 敏 感 ， 不 能 區(qū) 分 不 同 波 長(zhǎng)（ 頻 率 ） 的 光2. 視 錐 細(xì) 胞 ： 對(duì)

4、 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 讓 一 束 光 經(jīng) 薄 膜 的

5、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)

6、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

7、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

8、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。(a) (b) (c) 單色光標(biāo)準(zhǔn)樣板薄片被檢測(cè)平面 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

9、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 為 人 眼 對(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)

10、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

11、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) 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 為 棱鏡 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

12、， 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) 返 回 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

13、 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 （ ） (9

14、3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 。

15、 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

16、 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 為 增 透 膜 厚 度 一 般 選 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