光的色散自編

光的色散(教師描述)：在太陽光下，我們可以看到五光十色的各種物體。然而，在漆黑無光、伸手不見五指的黑暗場所里，我們卻什么也看不見。如果有燈光的照射，則光照到哪里，我們就能看到那里的物體及其色彩。這一現(xiàn)象證明了一條什么規(guī)律？(引導歸納)：有光才有色，沒有光就沒有色。(教師設問)：為什么我們周圍的物體會呈現(xiàn)出各種各樣的顏色？今天讓我們一起來揭開這光色之迷。一、 光的顏色色散1、 白光的雙縫干涉現(xiàn)象?中央是白條紋.兩邊是對稱分布的彩色條紋。結論：白光是多種單色光組成的復色光。2、 光的顏色在雙峰干涉的實驗中，不同色光發(fā)生干涉，條紋之間的距離不同，條紋之間的距離與波長成正比，由此我們斷定:』同顏色的光?波長不同?頻率也不同。3、 光的色散含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫做光的色散。4、 單色光和復色光把透討三棱鏡后不能再色散的光稱之為單色光。由幾種單色光合成的光稱之為復色光。白光是一種復色光。5、 光譜含有多種顏色的光被分解后，各色光按其波長的有序排列，就是光譜。從紅光一紫光，光波的波長逐漸變小。6、 物體的顏色透明物體的顏色是由它所能透過的色光決定的不透明物體的顏色是由它反射的色光來決定的7、 色光的混合與顏料的的混合⑴色光的混合任何顏色的光都是由最基本的三種色光即紅、藍、綠光所組成，所以紅、藍、綠光就被稱為光的三原色紅色+藍色=紫紅色 紅色+綠色=黃色 綠色+藍色=青色 紅色+藍色+綠色=白色⑵顏料的的混合顏料的三原色是品紅、黃、青二、 薄膜干涉中的色散肥皂液膜 肥鳥液膜1、薄膜干涉的成因薄膜干涉中的色散現(xiàn)象肥皂液膜 肥鳥液膜如圖：把這層液膜當做一個平面鏡，用它觀察燈焰的像：是液膜前后兩個反射的光形成的，與雙縫干涉的情況相同，在膜上不同位置，來自前后兩個面的反射光用圖中實虛線來代表兩列光，所走的路程差不同。在某些位置疊加后加強，出現(xiàn)了亮紋，在另一些位置，疊加后相互削弱，于是出現(xiàn)了暗紋。注意：關于薄膜干涉要弄清的幾個問題：(1)是哪兩列光波發(fā)生干涉；(2)應該從哪個方向去觀察干涉圖樣；(3)條紋會向哪個方向側移2?薄膜干涉在技術上的應用.(1)用干涉法檢査平面.原理：在被檢平面與透明樣板間墊一個薄片，使其間形成一個楔形的空氣薄層．當用單色光從上面照射時，入射光從空氣層的上、下表面反射出兩列光波，于是從反射光中看到干涉條紋.如果被檢平面是平的，那么空氣層厚度相同的各點分布在一條直線上，產生的干涉條紋是等距的平行線；如果被測表面有些地方不平，那么空氣層的厚度相同的各點不再位于一條直線上，該處產生的干涉條紋就會發(fā)生彎曲.組織學生討論：如何判斷被檢平面的凹凸情況？根據(jù)同一條亮(暗)紋上各處空氣層厚度不同，可知被檢平面發(fā)生彎曲處的空氣層厚度和同一條紋上未發(fā)生彎曲的地方空氣層厚度相同.再根據(jù)彎曲方向與墊片位置可知空氣層在彎曲線本該比同一條紋上其他位置厚一些還是薄一些.以上兩點對2013-3-31第1頁

比分析可判斷出該處存在條紋凸起還是凹陷．2013-3-31分析圖21－8c中所示干涉圖樣，推測圖中被檢平面在條紋彎曲處的凹凸情況．學生回答：由圖a看到右邊空氣層比左邊厚.由圖c所示條紋向左彎曲，則彎曲處空氣層厚度應該比同一條紋上其他位置空氣層厚度小．而現(xiàn)在實際上是一樣厚度．可見，該處一定存在凹陷．【板書】（2）增透膜.使用增透膜的原因.我們用照相機照相或用某光學儀器觀察時，常有這種情況：光線進入透鏡后，一部分透射，還有相當一部分光線被界面反射.這樣，使通過透鏡射到底片或光屏上的光的能量減弱，影響了圖像的清晰度.如圖21－10.因此，必須減少反射光，增加透射光.b原理：利用薄膜干涉，在透鏡表面涂一層薄膜（常用氟化鎂）,當薄膜厚度等于入射光在薄膜中波長的1/4時，在薄膜的兩個上表面反射的光，光程差恰等于半個波長，互相抵消，大大減少了光的反射損失，增強透射光的強度.這層薄膜叫增透膜.提問：增透膜能否將所有反射光都抵消？學生回答：由于入射光一般是白光，是由各種不同波長的單色光復合而成的.所以，增透膜不可能將所有波長的反射光都抵消.提問：那么，怎樣來確定增透膜的厚度？回答：對于有特殊用途的光學元件，按需要增強的那種單色光的波長來確定增透膜的厚度.一般情況下，增透膜的厚度應使光譜中的綠色光（照相底片最敏感的光）在垂直入射時削弱反射光，而光譜兩端的紅色光和紫色光沒有被顯著削弱，所以從鏡頭反射回來的光主要是紅色光和紫色光，因此照相機鏡頭看起來呈淡紫色.【展示】照相機鏡頭.引導學生總結獲得相干光源的方法——“一分為二”法（分光法）.【板書】三、獲得相干光源的方法——“一分為二”法【思考題】1.干涉條紋中的“暗”紋是不是能量損耗了，“明”紋是不是能量增強了？增透膜增加入射光的能量了嗎？通過以上兩個問題的思考與討論，引導學生用能量轉化與守恒的觀點看待事物，認識干涉現(xiàn)象只有光波能量的重新分配.暗紋處光能量幾乎為零，亮紋處能量較強.光能量增加并不是光的干涉可以產生能量，而是按波的傳播規(guī)律，到達該處的光能量比較集中，而暗紋處基本沒有光能量傳到該處.三、折射時的色散1、 棱鏡1） 定義：各平面相交的透明體叫做棱鏡。通常所作的是橫截面為三角形的棱鏡叫三棱鏡。2） 作用：A、改變光的傳播方向：B、分光。2、 通討棱鏡的光線：1）、棱鏡對光線的偏折規(guī)律：如圖1所示：A、明顯地向著棱鏡的底邊偏折——來改變光的傳播方向。（演示實驗）讓一束單色光從空氣射向玻璃棱鏡的一個側面，可以看到，光線通討棱鏡，從另一個側面射出來時，方向發(fā)生了明顯的變化：光線向棱鏡的底面偏折。為什么會這樣呢？我們利用光的折射定律就可以得到結論。結論：光線在棱鏡的兩個側面卜發(fā)生折射時，兩次向底邊偏面的緣故B、棱鏡要改變光的傳播方向，但不改變光束的性質a、 平行光束通討棱鏡后仍為平行光束；b、 發(fā)散光束通討棱鏡后仍為發(fā)散光束；c、 會聚光束通過棱鏡后仍為會聚光束。第2頁

C、出射光線和入射光線之間的夾角稱為偏向角。在保持入射角和棱鏡不變的條件下，棱鏡材料的折射率越大，偏折角越大。2）棱鏡成像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。3、折射時的散射（1）折射時的散射現(xiàn)象屏幕白光透過三棱鏡，會分解成許多不同顏色的光。不同的單色光通過棱鏡時偏折的稈度是不同的。實驗中紅光偏折的稈度最小，紫光偏折的稈度最大。（2） 對光的色散現(xiàn)象的三點說明波長、頻率、速度、偏折程度的關系理解光的折射率和光的顏色究竟有什么樣的關系？我們看下表?各種色光〈在冕牌玻璃中彳勺折射率色光紫、靛藍rm綠黃橙紅折射率1.5321.5281.5191.5171.5141.513從該表我們可以看出：①在同一介質，光的顏色從紫、藍到橙、紅變化時，折射率逐漸減小：②在同一介質中，光的折射率隨光色的變化的幅度并不是很大。正確理解光的色散：A、 光的顏色由光的頻率決定。組成白光的各種單色光中，紅光頻率最小，紫光頻率最大。在不同媒質中，光的頻率不變。B、 不同頻率的色光在真空中傳播速度相同，為C=3X108n/s。但在其它媒質中速度各不相同，同一種媒質中，紫光速度最小.紅光速度最大。C同一媒質對不同色光的折射率不同.通常情況下頻率越高.在媒質中的折射率也越大，所以白光進入某種媒質發(fā)生折射時，紫光偏折得最厲害，紅光偏折最小。D、由于色光在媒質中傳播時光速發(fā)生變化.則波長也發(fā)生變化?同一色光在不同媒質中.折射率大的光速小.波長短：折射率小的光速大，波長大。不同色光在同一媒質中，頻