高二物理人教版選修34光的顏色色散

1、光的顏色 色散重/難點(diǎn)重點(diǎn)：棱鏡折射時(shí)的色散，該現(xiàn)象主要涉及到同一介質(zhì)對(duì)不同色光速度、折射率、偏折角的影響及其關(guān)系。難點(diǎn)：薄膜干涉的成因，干涉時(shí)的色散。重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：同種介質(zhì)對(duì)波長(zhǎng)不同的光，折射率不同。波長(zhǎng)越小，折射率越大。在同一種介質(zhì)中，不同波長(zhǎng)的光波的傳播速度不同，波長(zhǎng)越短，波速越慢。難點(diǎn)分析：薄膜干涉的色散，關(guān)鍵是尋找和判斷發(fā)生干涉的兩列光從何而來。薄膜干涉中的色散現(xiàn)象發(fā)生干涉的兩列光來自薄膜的前表面和后表面；增透膜的厚度為光波波長(zhǎng)的四分之一。突破策略1光的顏色 色散師：以前物理課我們觀察了各種色光的干涉圖樣，用紅光做實(shí)驗(yàn)，條紋間距最大，用紫光做實(shí)驗(yàn)，條紋間距最小，光的顏色不同，

2、條紋間距不同，又因?yàn)楦缮鏃l紋的間距與光的波長(zhǎng)成正比，我們可以得出什么結(jié)論？生：不同顏色的光，波長(zhǎng)不同。師：大家還記得我們?cè)谟冒坠庹丈潆p縫時(shí)得到的干涉圖樣是怎樣的？生：彩色的條文。師：（投影白光的雙縫干涉條紋）怎樣解釋這種現(xiàn)象呢？（學(xué)生積極討論，氣氛熱烈，從討論中基本能掌握了原因）生：不同色光波長(zhǎng)不同，條紋寬度不同，紅光條紋最寬；紫光條紋最窄，所以出現(xiàn)上面現(xiàn)象。師：解釋得好。白光干涉圖樣也說明白光是由多種色光組成的，在發(fā)生干涉時(shí)白光被分解了。含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象，稱為光的色散。含有多種顏色的光被分解后，各種色光按照波長(zhǎng)的長(zhǎng)短依次排列成彩色光帶，就是光譜。投影課本表1和太陽(yáng)的光譜。

3、師：除雙縫干涉實(shí)驗(yàn)外，還有一種干涉現(xiàn)象能夠觀察到光的色散。這就是薄膜干涉。2薄膜干涉中的色散教師演示：點(diǎn)燃酒精燈，在火焰中灑些氯化鈉，使火焰發(fā)生黃光.把圓環(huán)豎直地插入肥皂溶液中，慢慢向上提起形成薄膜，豎直放好，將大燒杯罩住圓環(huán)，減小蒸發(fā)，以延長(zhǎng)演示時(shí)間，便于全體觀察。將酒精燈移到膜前，調(diào)整好位置，在酒精燈同側(cè)觀察到肥皂膜上呈現(xiàn)明暗相間的干涉條紋。師：怎樣解釋這一現(xiàn)象呢？請(qǐng)大家思考下面幾個(gè)問題：投影圖及以下問題肥皂膜有幾個(gè)面可以反射燈焰的光？這些面反射回來的光有沒有路程差，如有，它們有什么特點(diǎn)？這些反射光是不是相干光？生1：膜前后兩表面均可反射光。生2：因?yàn)榉试砟ず穸炔煌圆煌恢锰幍姆瓷涔?/p>

4、路程差不同，有的地方可能是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，有的地方可能是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍。生3：兩表面的反射光線來源于同一光線，振動(dòng)情況一定相同，是相干光。師：三位同學(xué)回答得非常好，大家能弄清薄膜干涉的原因嗎？生：能。師：課本給大家介紹了一個(gè)干涉現(xiàn)象在技術(shù)上的應(yīng)用實(shí)例，我們一起來看看。A、檢查精密部件的表面取一個(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，如圖2-3甲所示。如果被檢表面是平的，那么空氣層厚度相同的各點(diǎn)就位于一條亮紋或暗紋線上，產(chǎn)生的干涉條紋就是

5、平行的(如圖2-3乙)；如果觀察到的干涉條紋如圖2-3丙所示，A、B處的凹凸情況可以這樣分析：由丙圖知，P、Q兩點(diǎn)位于同一條亮紋上，故甲圖中與P、Q對(duì)應(yīng)的位置空氣層厚度相同。由于Q位于P的右方(即遠(yuǎn)離楔尖)，如果被檢表面是平的，Q處厚度應(yīng)該比P處大，所以，只有當(dāng)A處凹陷時(shí)才能使P與Q處深度相同。同理可以判斷與M對(duì)應(yīng)的B處為凸起。B、增透膜是在透鏡、棱鏡等光學(xué)元件表面涂的一層氟化鎂薄膜。當(dāng)薄膜的兩個(gè)表面上反射光的路程差等于半個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，反射回來的光抵消。從而增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度。顯然增透膜的厚度應(yīng)該等于光在該介質(zhì)中波長(zhǎng)的1/4。3折射時(shí)的色散教師出示若干個(gè)棱鏡（大約十幾個(gè)）給學(xué)生傳著看，讓學(xué)生知道什

6、么是棱鏡。（講解棱鏡對(duì)光線的作用）a在黑板上畫出棱鏡的截面如圖，讓一個(gè)學(xué)生到黑板上畫出光線從空氣入射到AC面時(shí)的折射光和從棱鏡進(jìn)入空氣時(shí)在AB面上的折射情況。b用氦氖激光器發(fā)出的紅光做光源，實(shí)驗(yàn)演示驗(yàn)證一下同學(xué)畫的對(duì)不對(duì)。c歸納結(jié)論光在棱鏡的兩個(gè)側(cè)面發(fā)生折射時(shí)，每次折射都使光線向棱鏡的底面偏折。d讓學(xué)生猜想出入射光的偏折程度可能與哪些因素有關(guān)。生：與折射率有關(guān)。e入射光方向不變，若折射率比原來大，再讓一位學(xué)生畫出此時(shí)光線的兩次偏折情況。得出折射率越大，偏折越大的結(jié)論。師：剛才我們是用紅光做的實(shí)驗(yàn)。如果讓一束白光通過棱鏡你能想象出將是什么樣的嗎？生1：還是白色。（其他學(xué)生猶豫）師：猜的不是完全沒

7、有道理。因?yàn)閯偛偶t光折射后出來時(shí)還是紅光嘛。但還是讓我們用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證一下，這樣心里才踏實(shí)對(duì)不對(duì)？（1）實(shí)驗(yàn)演示白光通過三棱鏡后的色散現(xiàn)象。（2）再讓學(xué)生用發(fā)給他們的棱鏡對(duì)著太陽(yáng)光轉(zhuǎn)動(dòng)?？稍诮淌覊Ρ谏峡吹锦r艷的彩色光帶。師：通過棱鏡后，偏折程度最小的是什么光？生：紅光。師：偏折程度最大的是什么光？生：紫光。師：實(shí)驗(yàn)說明了什么道理？生：同種介質(zhì)對(duì)波長(zhǎng)不同的光，折射率不同。波長(zhǎng)越小，折射率越大。師：大家還記得折射率與波速的關(guān)系嗎？生：師：從公式能夠得出結(jié)論：在同一種介質(zhì)中，不同波長(zhǎng)的光波的傳播速度不同，波長(zhǎng)越短，波速越慢。4. 衍射中的色散 如果用白光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，得到的條紋是彩色的。原因：因?yàn)榘坠庵邪烁鞣N顏色的光，衍射時(shí)不同色光亮條紋的位置不同，各種色光被區(qū)分開。例1. 用白光做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上呈現(xiàn)明暗相間的彩色條紋，其中A正中央的亮紋是白色的B離中央亮紋最近的一條彩色條紋是紅色的C離中央亮紋最近的一條彩色條紋是紫色的D中央亮紋是紅色的解析：由于白光是由七種顏色的光合成的，而每種光經(jīng)過雙縫干涉后在中央都是亮條紋，這些條紋又重合在一起，復(fù)合成白光，故A對(duì)D錯(cuò)。由于各種色光的波長(zhǎng)不同，紅光最大，紫光最小，紅光形成的條紋間距最大，紫光形成的條紋間距最小，故B錯(cuò)C對(duì)。