人教版物理選修3-4同步配套第十三章光課件

1、人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,7.光的顏色色散,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,1.知道什么是光的色散現(xiàn)象。 2.理解薄膜干涉中的色散現(xiàn)象,并了解薄膜干涉的應(yīng)用。 3.知道折射時(shí)的色散現(xiàn)象,并理解其產(chǎn)生的原因。 4.知道同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,1,2,3,4,1.光的顏色色散 (1)不同顏色的光,波長(zhǎng)不同。 (2)白光的干涉條紋是彩色的,可見(jiàn)白光是由多種色光組成的。 (3)含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫作光的色散。 (4)人眼的視網(wǎng)膜上有兩種感光細(xì)胞,一種叫作視桿細(xì)胞,對(duì)光非常敏感但不能區(qū)分不同波長(zhǎng)(頻率)的光;另一種叫

2、作視錐細(xì)胞,它對(duì)光的敏感度不如視桿細(xì)胞,但能區(qū)分不同波長(zhǎng)(頻率)的光。 (5)含有多種顏色的光被分解后,各種色光按其波長(zhǎng)的有序排列就是光譜,人教版物理選修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)觀(guān)察薄膜干涉:如圖所示,把這層液膜當(dāng)成一個(gè)平面鏡,用它觀(guān)察燈焰的像:水平方向的明暗相間的條紋。 (2)相干光源:液膜前后兩個(gè)表面反射的光波,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,1,2,3,4,3)形成明暗相間條紋的原因:與雙縫干涉的情況相同,在膜上不同位置,來(lái)自薄膜前后兩個(gè)面的反射光用圖中實(shí)虛線(xiàn)來(lái)代表,所走的路程差不同。路程差是光在介質(zhì)中波長(zhǎng)的整數(shù)倍的這些位置上,疊加后

3、加強(qiáng),出現(xiàn)了亮條紋;路程差是光在介質(zhì)中半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的這些位置上,疊加后相互削弱,于是出現(xiàn)了暗條紋。 (4)薄膜干涉的應(yīng)用:光學(xué)器材的鏡頭涂上增透膜;利用薄膜干涉檢查精密儀器表面的平整度,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,1,2,3,4,3.衍射時(shí)的色散 用白光做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí),得到的條紋是彩色的。這是因?yàn)榘坠庵胁煌庠谘苌鋾r(shí)的亮條紋的位置不同,于是各種色光就區(qū)分開(kāi)了,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,1,2,3,4,4.折射時(shí)的色散 (1)三棱鏡:橫截面是三角形的玻璃柱體,簡(jiǎn)稱(chēng)棱鏡。 (2)三棱鏡對(duì)光線(xiàn)的控制作用:光通過(guò)三棱鏡后將向它的橫截面的底面方向偏折。 (3)棱鏡的色散現(xiàn)象:

4、一束白光通過(guò)棱鏡后發(fā)生色散。由上到下的色光順序?yàn)榧t、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。在白光色散時(shí),紅光的偏折程度最小,紫光的偏折程度最大。這說(shuō)明同種物質(zhì)對(duì)波長(zhǎng)不同的光的折射率不一樣,波長(zhǎng)越小,折射率越大,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,一、薄膜干涉現(xiàn)象及其在技術(shù)上的應(yīng)用分析 1.豎放肥皂膜干涉現(xiàn)象。 (1)白光照射圖樣是彩色的:豎直放置的肥皂液膜,因重力的作用,出現(xiàn)上面薄、下面厚。由于不同顏色的光波長(zhǎng)不同,從前后兩個(gè)表面反射的光,在不同的位置被加強(qiáng),換句話(huà)說(shuō),不同顏色的光對(duì)應(yīng)亮條紋的位置不同,不能完全重合,因此看起來(lái)是彩色的。 (2)條紋是水平方向的:因?yàn)樵谕凰礁叨忍?薄膜的厚

5、度相同,前后兩表面的反射光的路程差均相同,如果此時(shí)兩反射光互相加強(qiáng),則此高度水平方向各處均加強(qiáng),因此,明暗相間的條紋應(yīng)為水平方向,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,2.薄膜干涉的應(yīng)用。 (1)等傾法檢查平面平整度 原理:如圖所示,在被測(cè)平面上放一個(gè)透明的樣板,在樣板的一端墊一個(gè)薄片,使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面與被測(cè)平面之間形成一個(gè)楔形空氣薄層。用單色光照射時(shí),空氣層的上、下兩個(gè)表面反射的兩列光波發(fā)生干涉?？諝夂穸认嗤牡胤?兩列波的路程差相同,兩列波疊加時(shí)互相加強(qiáng)或減弱的情況相同,因此若被測(cè)面是平的,干涉條紋就是一組平行的直線(xiàn),如果干涉條紋是彎曲的,就表明被測(cè)平面不平整。如圖所示,人教

6、版物理選修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,特別警示如何形象判斷被測(cè)平面凹下還是凸起? 下面給出一種形象的判斷法矮人行走法,即把干涉條紋看成“矮人”的行走軌跡。讓一個(gè)小矮人在兩板間沿著一條條紋直立行走,始終保持腳踏被檢板,頭頂樣板,在行走過(guò)程中: 若某處有一凹下,他要想過(guò)去必須從薄膜的尖端繞過(guò)去,方可按上述要求過(guò)去,即條紋某處彎向薄膜尖端,該處為一凹下。如圖甲所示。 若某處有一凸起,他要想過(guò)去,必從薄膜底部去繞,即條紋某處彎向薄膜底部方向時(shí),該處必為一凸起。如圖乙所示,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,對(duì)“增透”的理解:

7、如果用宏觀(guān)的思維方式來(lái)理解,兩束反射光相互抵消,并沒(méi)有增加透射光的強(qiáng)度,因此,此過(guò)程只是“消反”,卻不能“增透”。然而總的能量是守恒的,反射光的能量被削弱了,透射光的能量就必然得到增強(qiáng)。增透膜是通過(guò)“消反”來(lái)確保“增透”的,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,特別警示在薄膜干涉中,從膜的前后表面反射的光的路程差由膜的厚度決定,故在薄膜干涉中,同一亮條紋或同一暗條紋應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相同的地方,所以薄膜干涉的條紋是“等厚條紋”。由于光波的波長(zhǎng)極短,因此在做薄膜干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)所用介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄,才能觀(guān)察到干涉條紋,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,二、對(duì)光的顏色、三棱鏡

8、色散的理解 1.對(duì)光的顏色的理解:不同顏色的光,波長(zhǎng)不同,頻率不同,而同種顏色的光在不同介質(zhì)中折射率不同,速度和波長(zhǎng)均不相同,但頻率相同,因此說(shuō)光的顏色是由頻率決定的,而不是由波長(zhǎng)決定的。 2.對(duì)光經(jīng)過(guò)三棱鏡發(fā)生色散的理解。 (1)色散的實(shí)質(zhì):光的色散實(shí)質(zhì)上是光的折射現(xiàn)象,是由同一種介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同而引起的。 (2)光的色散現(xiàn)象能表明的問(wèn)題: 同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同,頻率越高折射率越大,七色光中紅光的折射率最小,紫光的折射率最大,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,特別警示光在介質(zhì)中的傳播與機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播是有區(qū)別的。光在介質(zhì)中的傳播速度不僅與介質(zhì)有關(guān),還

9、與光的頻率有關(guān),人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,三、棱鏡對(duì)光的偏折作用 如圖所示,光線(xiàn)從空氣射到三棱鏡時(shí),是從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì),折射光線(xiàn)靠近法線(xiàn),向底邊偏折;光線(xiàn)在棱鏡中傳播,射出空氣時(shí),是從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),折射光線(xiàn)遠(yuǎn)離法線(xiàn),再次向底邊偏折。所以光線(xiàn)通過(guò)棱鏡之后,朝向底邊折射,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,一,二,三,折射光線(xiàn)的方向與入射光線(xiàn)的方向所形成的角度稱(chēng)為偏折角,偏折角與棱鏡材料及入射角有關(guān):(1)偏折是因?yàn)榻橘|(zhì)造成的,所以棱鏡對(duì)光的折射率越大,偏折角越大;(2)光通過(guò)棱鏡時(shí),當(dāng)在棱鏡中的光線(xiàn)與底邊平行時(shí),對(duì)應(yīng)的偏折角最小。 對(duì)一般棱鏡而言,透過(guò)

10、棱鏡看物體,會(huì)看到物體的虛像,且虛像位置比物體的實(shí)際位置向頂角方向偏移,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,類(lèi)型一,類(lèi)型二,薄膜干涉及應(yīng)用,例1】 觀(guān)察牛頓環(huán) 凸透鏡的彎曲表面是個(gè)球面,球面的半徑叫作這個(gè)曲面的曲率半徑。把一個(gè)凸透鏡壓在一塊平面玻璃上,讓單色光從上方射入(如圖所示),從上往下看凸透鏡,可以看到亮暗相間的圓環(huán)狀條紋。這個(gè)現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的,這些環(huán)狀條紋叫作牛頓環(huán),它是兩個(gè)玻璃表面之間的空氣膜引起的薄膜干涉造成的。如果換一個(gè)表面曲率半徑更大的凸透鏡,觀(guān)察到的圓環(huán)半徑是更大還是更小,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,類(lèi)型一,類(lèi)型二,點(diǎn)撥：薄膜干涉中,同一亮紋出現(xiàn)在膜厚相同

11、的地方。 解析：由于以接觸點(diǎn)為圓心的同一圓周上空氣膜厚度相同,光通過(guò)空氣膜的光程差是相同的,所以干涉條紋是環(huán)形的,若某一厚度 曲率半徑更大的凸透鏡,則這一厚度要外移,對(duì)應(yīng)牛頓亮環(huán)半徑要變大,其他環(huán)半徑依次變大,所以圓環(huán)半徑要變大。 答案：更大,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,類(lèi)型一,類(lèi)型二,題后反思牛頓環(huán)的實(shí)質(zhì)是光的干涉,振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)即為亮紋,振動(dòng)減弱點(diǎn)即為暗紋。 觸類(lèi)旁通在例1中,如果改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的單色光照射,觀(guān)察到的圓環(huán)半徑是變大還是變小? 提示：若改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的單色光照射,觀(guān)察到的圓環(huán)半徑變大,人教版物理選修3-4同步配套第十三章光,類(lèi)型一,類(lèi)型二,折射中的色散現(xiàn)象,例2】 如圖所示,從點(diǎn)光源S發(fā)出的一細(xì)束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面,經(jīng)過(guò)三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象,在光屏的ab間形成一條彩色光帶,下列說(shuō)法中正確的是() A.a側(cè)是紅色光,b側(cè)是紫色光 B.在真空中a側(cè)光的波長(zhǎng)小于b側(cè)光的波長(zhǎng) C.三棱鏡對(duì)a側(cè)光的折射率大于對(duì)b側(cè)光的折