高二物理人教版選修34光的顏色色散

1、光的顏色 色散重/難點重點：棱鏡折射時的色散，該現(xiàn)象主要涉及到同一介質(zhì)對不同色光速度、折射率、偏折角的影響及其關系。難點：薄膜干涉的成因，干涉時的色散。重/難點分析重點分析：同種介質(zhì)對波長不同的光，折射率不同。波長越小，折射率越大。在同一種介質(zhì)中，不同波長的光波的傳播速度不同，波長越短，波速越慢。難點分析：薄膜干涉的色散，關鍵是尋找和判斷發(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，用紅光做實驗，條紋間距最大，用紫光做實驗，條紋間距最小，光的顏色不同，

2、條紋間距不同，又因為干涉條紋的間距與光的波長成正比，我們可以得出什么結(jié)論？生：不同顏色的光，波長不同。師：大家還記得我們在用白光照射雙縫時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，各種色光按照波長的長短依次排列成彩色光帶，就是光譜。投影課本表1和太陽的光譜。

3、師：除雙縫干涉實驗外，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)，以延長演示時間，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？請大家思考下面幾個問題：投影圖及以下問題肥皂膜有幾個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？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：因為肥皂膜厚度不同，所以不同位置處的反射光

4、路程差不同，有的地方可能是半波長的奇數(shù)倍，有的地方可能是半波長的偶數(shù)倍。生3：兩表面的反射光線來源于同一光線，振動情況一定相同，是相干光。師：三位同學回答得非常好，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干涉現(xiàn)象在技術上的應用實例，我們一起來看看。A、檢查精密部件的表面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，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兩點位于同一條亮紋上，故甲圖中與P、Q對應的位置空氣層厚度相同。由于Q位于P的右方(即遠離楔尖)，如果被檢表面是平的，Q處厚度應該比P處大，所以，只有當A處凹陷時才能使P與Q處深度相同。同理可以判斷與M對應的B處為凸起。B、增透膜是在透鏡、棱鏡等光學元件表面涂的一層氟化鎂薄膜。當薄膜的兩個表面上反射光的路程差等于半個波長時，反射回來的光抵消。從而增強了透射光的強度。顯然增透膜的厚度應該等于光在該介質(zhì)中波長的1/4。3折射時的色散教師出示若干個棱鏡（大約十幾個）給學生傳著看，讓學生知道什

6、么是棱鏡。（講解棱鏡對光線的作用）a在黑板上畫出棱鏡的截面如圖，讓一個學生到黑板上畫出光線從空氣入射到AC面時的折射光和從棱鏡進入空氣時在AB面上的折射情況。b用氦氖激光器發(fā)出的紅光做光源，實驗演示驗證一下同學畫的對不對。c歸納結(jié)論光在棱鏡的兩個側(cè)面發(fā)生折射時，每次折射都使光線向棱鏡的底面偏折。d讓學生猜想出入射光的偏折程度可能與哪些因素有關。生：與折射率有關。e入射光方向不變，若折射率比原來大，再讓一位學生畫出此時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驗。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。（其他學生猶豫）師：猜的不是完全沒

7、有道理。因為剛才紅光折射后出來時還是紅光嘛。但還是讓我們用實驗來驗證一下，這樣心里才踏實對不對？（1）實驗演示白光通過三棱鏡后的色散現(xiàn)象。（2）再讓學生用發(fā)給他們的棱鏡對著太陽光轉(zhuǎn)動。可在教室墻壁上看到鮮艷的彩色光帶。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：實驗說明了什么道理？生：同種介質(zhì)對波長不同的光，折射率不同。波長越小，折射率越大。師：大家還記得折射率與波速的關系嗎？生：師：從公式能夠得出結(jié)論：在同一種介質(zhì)中，不同波長的光波的傳播速度不同，波長越短，波速越慢。4. 衍射中的色散 如果用白光做單縫衍射實驗，得到的條紋是彩色的。原因：因為白光中包含了各種顏色的光，衍射時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驗，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，復合成白光，故A對D錯。由于各種色光的波長不同，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C對。