優(yōu)化方案物理137光顏散課件人教版選修

2013優(yōu)化方案物理：13.7光的顏色色散課件（人教版選修3-4）第七節(jié) 光的顏色 色散課標(biāo)定位課前自主學(xué)案核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第七節(jié)光的顏色色散課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道白光是由多種色光組成的，了解各色光特性的差別．

2．知道薄膜干涉條紋特點(diǎn)，能解釋薄膜干涉的成因，知道其在生產(chǎn)中的應(yīng)用．

3．理解折射中的色散，知道棱鏡對(duì)光的偏折作用．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.棱鏡的光學(xué)作用．2．薄膜干涉的應(yīng)用．課前自主學(xué)案一、光的顏色

色散1．光的顏色與波長(zhǎng)關(guān)系條紋間距比用紅光時(shí)

小

．由

Δx＝

l

λ

知條紋用不同的色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，得到的干涉圖樣中條紋間距

不一樣

，用黃光做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，d之間的距離與光波的

波長(zhǎng)

成正比，不同顏色的光，_波長(zhǎng)不同．2．光的色散與光譜光的色散：白光的雙縫干涉條紋是

彩色

的，可見(jiàn)白光是由多種色光組成的，發(fā)生干涉時(shí)由于不同顏色的光的干涉條紋間距不同，白光被分解了，像這樣含有多種顏色的光被分解為的單現(xiàn)色象光，叫做光的色散，含有多種顏色的光通常稱(chēng)做復(fù)色光．光譜：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．二、薄膜干涉中的色散1．薄膜干涉中相干光的獲得在用黃光做薄膜干涉的實(shí)驗(yàn)中，燈焰的像是液膜前后兩個(gè)面

反射

的光形成的，這兩列光波也是一個(gè)光源分解而成的，所以它們具有相同的

頻率

、恒定的相位差，它們是光相源干．2．薄膜干涉的原理豎直放置的肥皂液膜由于受

重力

作用，下面厚、上面薄，因此在膜上不同的位置，來(lái)自前后兩個(gè)面的

反射

光所走的

路程差

不同．在某些位置，這兩列波疊加后相互加強(qiáng)，于是出現(xiàn)了

亮條紋；在另一些位置，疊加后相互削弱，出現(xiàn)了

暗條紋，因此薄膜上出現(xiàn)了

明暗相的間燭焰的像．三、衍射時(shí)的色散用白光進(jìn)行衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到的是

彩色

條紋，這是由于白光中包含各種顏色的光，不同色光亮條紋的

位置

不同造成的．四、折射時(shí)的色散1.偏向角：光通過(guò)棱鏡后向它的橫截面的方向底偏邊折，如圖13－7－1所示，其中的θ為光的偏向角，光的偏向角越大，棱鏡對(duì)光的偏折程度越

．

大圖13－7－12．白光通過(guò)棱鏡時(shí)的色散(1)一束白光通過(guò)三棱鏡后形成如圖13－7－2所示的光譜，由上到下的色光順序?yàn)椋杭t、橙、

黃

、

綠

、

藍(lán)

、靛、紫．說(shuō)明白光是由這七種色光組成的復(fù)色光．圖13－7－2結(jié)論：白光色散時(shí)，

紅光的偏向角最小，

紫光

偏向角最大．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．在同一種物質(zhì)中，不同波長(zhǎng)的光波的傳播速度

不一樣

，波長(zhǎng)越短，波速越慢．核心要點(diǎn)突破一、對(duì)光的顏色、色散的理解1．白光的雙縫干涉現(xiàn)象：中央是白條紋，兩邊是對(duì)稱(chēng)分布的彩色條紋．結(jié)論：白光是多種單色光組成的復(fù)色光．2．光的顏色：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，不同色光發(fā)生干涉，條紋之間的距離不同，條紋之間的距離與光波的波長(zhǎng)成正比，由此我們能夠斷定，不同顏色的光，波長(zhǎng)不同．3．(1)光的色散問(wèn)題常常是與折射現(xiàn)象相關(guān)聯(lián)的，關(guān)鍵物理量是n(n＝c)，可以看出同種介質(zhì)v對(duì)不同色光的折射率不同，傳播速度也不相同，所以光在介質(zhì)中的傳播速度是由色光頻率與介質(zhì)兩方面決定的，這與機(jī)械波是不同的.(2)同一介質(zhì)對(duì)紫光折射率大，對(duì)紅光折射率小，著重理解兩點(diǎn)，其一，光的頻率(顏色)由光源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)；其二，同一介質(zhì)中，頻率越c

λ0大的光折射率越大．再應(yīng)用n＝v＝

λ

等知識(shí)，就能準(zhǔn)確而迅速地判斷有關(guān)色光在介質(zhì)中的傳播速度、波長(zhǎng)、入射光線與折射光線偏折程度等問(wèn)題．即時(shí)應(yīng)用

(即時(shí)突破，小試牛刀))1．白光通過(guò)三棱鏡發(fā)生色散，這說(shuō)明(A．不同顏色的光在真空中的光速不同

B．對(duì)同一介質(zhì)，紅光的折射率比紫光大

C．在同一介質(zhì)中，紅光的光速比紫光大D．每種顏色的光通過(guò)三棱鏡都會(huì)分成幾種顏色的光答案：C二、薄膜干涉現(xiàn)象及其在技術(shù)上的應(yīng)用分析1．肥皂膜干涉現(xiàn)象(1)白光的干涉圖樣是彩色的：豎直放置的肥皂液膜，因重力的作用，上面薄、下面厚，由于不同顏色的光的波長(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礁叨忍帲∧さ暮穸认嗤?，從前后兩表面反射的光路程差均相同，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，明暗相間的干涉條紋應(yīng)為水平方向．2．檢查平面平整度(1)原理：如圖13－7－3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．空氣厚度相同的地方，兩列波的路程差相同，兩列波疊加時(shí)相互加強(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，如果干涉條紋是彎曲的，就表明被測(cè)表面不平．圖13－7－3(2)被測(cè)平面凹下或凸起的形象判斷法即使理解了上面的原理，許多同學(xué)在判斷時(shí)也時(shí)常犯錯(cuò)誤，下面給出一種形象的判斷方法——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：①若某處有一凹下，條紋向薄膜尖端彎曲．②若某處有一凸起，條紋向薄膜底部彎曲．3．光學(xué)鏡頭上的增透膜(1)增透膜的厚度：入射光在薄膜中波長(zhǎng)的2k＋141倍．一般鍍膜的厚度都為最小值，即膜中波長(zhǎng)的4.(2)增透膜增透的原理：因增透膜的厚度為入射光在1薄膜中波長(zhǎng)的4，從介質(zhì)膜前后兩個(gè)面反射的光的路λ程差為2，所以?xún)闪泄獠ㄏ嗷ハ魅酰狗瓷涔獾膹?qiáng)度大大降低，透射光的強(qiáng)度得到加強(qiáng)．(3)對(duì)“增透”的理解：如果用宏觀的思維方式來(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”．其實(shí)光的干涉將引起整個(gè)光場(chǎng)分布的改變，但總的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增

強(qiáng)．增透膜正是通過(guò)“消反”來(lái)確?！霸鐾浮钡模磿r(shí)應(yīng)用

(即時(shí)突破，小試牛刀)2.如圖13－7－4所示，一束白光從左側(cè)射入肥皂薄膜，下列說(shuō)法中正確的是(

)

A．人從右側(cè)向左看，可以看到彩色條紋

B．人從左側(cè)向右看，可以看到彩色條紋

C．彩色條紋水平排列D．彩色條紋豎直排列圖13－7－4解析：選BC.一束白光射到薄膜上，經(jīng)前后兩個(gè)面反射回來(lái)的光相遇，產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，從左側(cè)向右看可看到彩色條紋．又由于薄膜同一水平線上的厚度相同，所以彩色條紋是水平排列的．課堂互動(dòng)講練折射中的色散現(xiàn)象(2011年高考大綱全國(guó)卷)雨后太陽(yáng)光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹．設(shè)水滴是球形的，圖13－7－5中的圓代表水滴過(guò)球心的截面，入射光線在過(guò)此截面的平面內(nèi)，a、b、c、d代表四條)不同顏色的出射光線，則它們可能依次是(A．紫光、黃光、藍(lán)光和紅光

B．紫光、藍(lán)光、黃光和紅光

C．紅光、藍(lán)光、黃光和紫光

D．紅光、黃光、藍(lán)光和紫光例1圖13－7－5【思路點(diǎn)撥】同一介質(zhì)對(duì)不同的色光有不同的折射率，介質(zhì)對(duì)頻率大、波長(zhǎng)短的光折射率大，按折射率從小到大依次排列為：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫．【自主解答】 由可見(jiàn)光的折射率知，紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種色光的折射率依次增大，由題圖知a→d折射率依次減小，故A、C、D錯(cuò)，B對(duì)．【答案】B【方法總結(jié)】

分析不同色光折射問(wèn)題時(shí)，應(yīng)從折射率大小關(guān)系入手，根據(jù)折射定律，采取對(duì)比法畫(huà)出各色光的折射示意圖是判斷此類(lèi)問(wèn)題的基礎(chǔ)，同時(shí)也便于觀察二次折射(或反射)的入射角．變式訓(xùn)練1

發(fā)出白光的細(xì)線光源ab，長(zhǎng)度為l0，豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖13－7－6.現(xiàn)考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細(xì)光束經(jīng)水面折射后所成的像，由于水對(duì)光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長(zhǎng)度，l2表)示藍(lán)光成的像的長(zhǎng)度，則(A．l1＜l0＜l2B．l1＞l2＞l0C．l2＞l1＞l0D．l2＜l1＜l0圖13－7－6解析：選D.作出自b點(diǎn)發(fā)出一條光線的出射光線，反向延長(zhǎng)后與ab的交點(diǎn)在b點(diǎn)的上方．由于藍(lán)光的折射率比紅光的折射率大，則藍(lán)光偏折的角度大，所以成像較短，故D對(duì)．例2如圖13－7－7甲所示，用單色光照射透明標(biāo)準(zhǔn)板M來(lái)檢查被檢體N的上表面的平直情況，觀察到的現(xiàn)象如圖乙所示，條紋中的P和Q的情況說(shuō)明()A．N的上表面A處向上凸起

B．N的上表面B處向上凸起

C．N的上表面A處向下凹陷

D．N的上表面B處向下凹陷薄膜干涉的應(yīng)用圖13－7－7【精講精析】A處條紋向左彎曲，說(shuō)明A處空氣膜的厚度增大，與它右邊的相同，使A處的條紋彎向左邊，故知A處下凹．同理可知B處有凸起．【答案】BC【方