高中物理：13.4《光的顏色 色散》教學(xué)課件（遼寧用）

1、2021/8/11 星期三1光的顏色 色散選修35第十三章第四節(jié)高二物理組 2021/8/11 星期三2一、通過棱鏡的光線1、棱鏡定義：各平面相交的透明體叫做棱鏡。橫截面為三角形的棱鏡叫 三棱鏡。通常所說的棱鏡指三棱鏡。2021/8/11 星期三3問題:讓一束單色光從空氣射向玻璃棱鏡的一個(gè)側(cè)面，如圖所示，試定性畫出光通過棱鏡的光路圖。 2021/8/11 星期三4 (1)從玻璃棱鏡的一個(gè)側(cè)面射入的光線從另一側(cè)面射出時(shí)向底面偏折2、棱鏡對(duì)光線的作用偏折角度折射率越大，偏折角越大理解底邊含義（相對(duì)而言的）。 2021/8/11 星期三5棱鏡能改變光的傳播方向，但不改變光束的性質(zhì)。 a、平行光束通過

2、棱鏡后仍為平行光束； b、發(fā)散光束通過棱鏡后仍為發(fā)散光束； c、會(huì)聚光束通過棱鏡后仍為會(huì)聚光束。 2021/8/11 星期三63、棱鏡成像：問題：如果隔著棱鏡看一個(gè)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(gè)方向偏移？分析：將一個(gè)物點(diǎn)S放在棱鏡前，從物點(diǎn)發(fā)出的兩條光線經(jīng)棱鏡折射后射出，我們根據(jù)光沿直線傳播的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為光線是從它們的反向延長線的交點(diǎn)S射出的， S就是S在棱鏡中所成的像（如圖所示）。這個(gè)虛像的位置比物體的實(shí)際位置向頂角方向偏移，物像同側(cè)。特點(diǎn)：隔著棱鏡看物體的像是正立的虛像，像的位置向棱鏡頂角方向偏移。 SS2021/8/11 星期三7二、光的色散:1、實(shí)驗(yàn)探究：一

3、束白光經(jīng)過棱鏡后會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?這一現(xiàn)象說明了什么問題？ 現(xiàn)象：白光經(jīng)過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)結(jié)論：白光是由不同顏色的光組成的。 棱鏡材料對(duì)不同色光的折射率不同，對(duì)紅光的折射率最小，對(duì)紫光的折射率最大。2021/8/11 星期三82單色光：不能分解為其它顏色的光，稱為單色光。 復(fù)色光：由若干種單色光合成的光叫做復(fù)色光。3色散：把復(fù)色光分解為單色光的現(xiàn)象叫光的色散。 4正確理解光的色散：光的顏色由光的頻率決定。在不同介質(zhì)中，光的頻率不變。 同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，頻率高的折射率大。 不同頻率的色光在真空中傳播速度相同，為C3108ms。但在其它介質(zhì)中

4、速度各不相同，在同一種介質(zhì)中，紫光速度最小，紅光速度最大。(V=c/n)2021/8/11 星期三9物理量 紅 橙 黃 綠 藍(lán) 靛 紫頻率折射率同種介質(zhì)中光速同種介質(zhì)中波長逐增逐減逐增變化趨勢(shì)逐增2021/8/11 星期三105光譜：復(fù)色光被分解后，各種色光按其波長（頻率）有序排列起來，稱為這種復(fù)色光的光譜。 下圖是太陽光的光譜。 利用光譜可以知道該光是由哪些波長的光組成。2021/8/11 星期三11回顧：雙縫干涉實(shí)驗(yàn)： 復(fù)述單色光干涉時(shí)的現(xiàn)象。 條紋間距的計(jì)算公式。 紅濾色片單縫雙縫S1SS2屏幕問題：我們用此裝置來做白光的干涉實(shí)驗(yàn)會(huì)觀察到什么現(xiàn)象呢？ 2021/8/11 星期三12單縫雙

5、縫S1SS2屏幕1、現(xiàn)象：中央為白色亮條紋明暗相間的彩色條紋干涉條紋是以中央亮紋為對(duì)稱點(diǎn)排列的 三、白光的雙縫干涉 2、解釋：由白光是復(fù)色光，各色光的波長不同，各色光所得到的干涉圖樣中，相鄰兩條亮紋（或暗紋）間的距離也不同，各色光干涉后的條紋相疊加，在中央白色亮紋兩邊出現(xiàn)彩色條紋。 2021/8/11 星期三13四、薄膜干涉 1、單色光 實(shí)驗(yàn)：觀察黃光的薄膜干涉現(xiàn)象：薄膜兩表面反射的光互相疊加而成的明暗條紋,條紋是水平排列. 讓一束光經(jīng)薄膜的兩個(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2021/8/11 星期三14解釋：薄膜兩表面反射的光互相疊加而成的。豎立的肥皂膜在重力的作用下形

6、成上薄下厚的楔形，當(dāng)光照在薄膜上時(shí)，從膜的前后表面各反射回一列光波，這兩列波即是頻率相同的相干光波，由于薄膜的厚度不同，這兩列光波的路程差不同。當(dāng)路程差為光波波長的整數(shù)倍時(shí)，則為波峰與波峰相遇，波谷與波谷相遇，使光波的振動(dòng)加強(qiáng)，形成亮條紋；當(dāng)光波的路程差為半波長的奇數(shù)倍時(shí)，則波峰與波谷相遇，光波的振動(dòng)減弱，形成暗條紋 2021/8/11 星期三152、白色（復(fù)色）光的薄膜干涉現(xiàn)象：明暗相間的彩色條紋解釋：由于白光是復(fù)色光，各色光的波長不同，各色光都發(fā)生薄膜干涉，但不同顏色的光在不同的位置相互加強(qiáng)，所以看起來肥皂泡是彩色的。其它：路面上飄浮的油膜上的彩色條紋；蝴蝶等昆蟲翅膀上的彩色花紋等都是薄膜

7、干涉。2021/8/11 星期三161.白光的薄膜干涉條紋彩色條紋2.水面上的油膜呈彩色3.牛頓環(huán)（演示）2021/8/11 星期三17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2021/8/11 星期三18楔性空氣薄層標(biāo)準(zhǔn)樣板被檢測平面光在空氣層的上下表面發(fā)生反射,這兩束反射光發(fā)生干涉.如果被檢測表面的平整的,將看到與底線平行的干涉條紋.原因是厚度相等的地方，光程差一樣、干

8、涉情況一樣，即某一處反射回來的兩列波疊加，若光振動(dòng)加強(qiáng)，產(chǎn)生亮點(diǎn)，那些與此處厚度相等的地方都是亮點(diǎn)，這些亮點(diǎn)組成彼此平行的亮紋,反之是暗紋2021/8/11 星期三192021/8/11 星期三20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。從彎曲的程度就可以了解被測表面的平整情況。這種測量精度可達(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2021/8

9、/11 星期三21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)表面上反射路程度恰好等于半個(gè)波長，因而互相抵消，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。2021/8/11 星期三22增透膜由能量守恒可知，入射光總強(qiáng)度=反射光總強(qiáng)度+透射光總強(qiáng)度。 光的強(qiáng)度由光的振幅決定。當(dāng)滿足增透膜厚度d=介/4時(shí)，兩束反射光恰好實(shí)現(xiàn)波峰與波谷相疊加，實(shí)現(xiàn)干涉相消，使其合振幅接近于零，即反射光的總強(qiáng)度接近于零，從總效果上看，相當(dāng)于光幾乎不發(fā)生反射而透過薄膜，因而大大減少了光的反射損失，增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度。 2021/

10、8/11 星期三231、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的1/4。（why?） 因?yàn)槿搜蹖?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2021/8/11 星期三24為什么一般的照相機(jī)的鏡頭成淡紫色？ 增透膜只對(duì)人眼或感光膠片上最敏感的綠光起增透作用。當(dāng)白光照到(垂直)增透膜上，綠光產(chǎn)生相消干涉，反射光中綠光的強(qiáng)度幾乎是零。這時(shí)其他波長的光(如紅光和紫光)并沒有被完全抵消。因此，增透膜

11、呈綠光的互補(bǔ)色淡紫色。 2021/8/11 星期三251、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。練習(xí)AD2021/8/11 星期三26 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(chǎn)生干涉;D.若改用白光照射則看不到干涉條紋。AC2021/8/11 星期三273、如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)

12、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（ ）AB2021/8/11 星期三284、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( )Aa的上表面和b的下表面Ba的上表面和b的上表面Ca的下表面和b的上表面Da的下表面和b的下表面2021/8/11 星期三295、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(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?，F(xiàn)若在圖1裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)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2021/8/11 星期三306、有關(guān)光學(xué)儀器上鏡頭的增透膜，下列說法正確的是：（）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的/4；C增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波長的/4；D因?yàn)樵鐾改ず?/p>