物理人教版選修3-4學(xué)案第十三章7光的顏色色散

7光的顏色色散1．光的顏色和色散(1)光的顏色與波長(2)白光的組成(3)光的色散與光譜①光的色散：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象。②光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長的有序排列。談重點：光的顏色和色散×108(2)同一種色光在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變，顏色不變，但光速不同，因此波長不同。(3)組成白光的各種單色光中，紅光頻率最小，紫光頻率最大?！纠?】光的顏色取決于()A．波長 B．頻率C．傳播速度 D．折射率解析：光的顏色由頻率決定，光從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，光的波長發(fā)生變化，但光的頻率是不變的。答案：B2．薄膜干涉中的色散(1)薄膜干涉中相干光的獲得：光照射到薄膜上，在薄膜的前后兩個面反射的光是由同一個實際的光源分解而成的，它們具有相同的頻率，恒定的相位差及振動方向。(2)薄膜干涉的原理：光照在厚度不同的薄膜上時，在薄膜的不同位置，前后兩個面的反射光的光程差不同，在某些位置兩列波疊加后相互加強，于是出現(xiàn)亮條紋；在另一些位置，兩列波相遇后相互削弱，于是出現(xiàn)暗條紋。(3)條紋特點①用單色光照射薄膜時，兩個表面反射的光是相干光，形成明暗相間的干涉條紋。用不同的單色光照射，看到的亮紋的位置不同。②用白光照射時，不同顏色的光在不同位置形成不同的亮條紋，看起來就是彩色條紋，即發(fā)生了色散現(xiàn)象。照相機、望遠(yuǎn)鏡等高質(zhì)量的光學(xué)儀器,的鏡頭為什么呈現(xiàn)淡紫色？鏡頭呈現(xiàn)淡紫色，這是因為鏡頭表面涂有一層增透膜，膜的上表面與玻璃表面反射的光發(fā)生干涉。由于白光中含有多種波長的光，所以增透膜只能使其中一定波長的光相消。因為人對綠光最敏感，一般選擇對綠光起增透作用，所以在反射光中綠光強度幾乎為零，而其他波長的光并沒有完全抵消，所以增透膜呈現(xiàn)綠光的互補色——淡紫色。【例2】如圖甲所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置，P是附有肥皂泡薄膜的鐵絲圈，S是一點燃的酒精燈，在肥皂膜上觀察到干涉圖像應(yīng)是圖乙中的()甲乙解析：鐵絲圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平線上厚度基本一致，如果某一厚度處前后表面反射的同一列光波疊加得到加強，那么這一水平線上同一厚度處光波會加強，所以干涉條紋應(yīng)是水平的。答案：D3．衍射和折射時的色散(1)衍射時的色散用白光進行衍射實驗時，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。(2)折射時的色散如圖說明通過棱鏡折射后，由上到下的色光順序為：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫，這說明：①透明物質(zhì)對波長λ不同的光的偏折程度不同，折射率n也不一樣，λ越小，n越大。②又根據(jù)n＝eq\f(c,v)，在同一種物質(zhì)中，不同波長的光波的傳播速度不一樣，波長越短，波速越慢。釋疑點：光的頻率與波長、波速的關(guān)系光的頻率是由光源的發(fā)光機理決定的，所以光由真空進入介質(zhì)中時，光的頻率不變，但波長會減小，由波速公式v＝λf可知，光的傳播速度減小?！纠?】如圖所示，在水中有一厚度不計的薄玻璃片做成的中空三棱鏡，里面是空氣，一束光A從棱鏡的左邊射入，從三棱鏡的右邊射出時發(fā)生色散，射出的可見光分布在a點和b點之間，則()A．從a點射出的是紅光，從b點射出的是紫光B．從a點射出的是紫光，從b點射出的是紅光C．從a點和b點射出的都是紫光，從ab中點射出的是紅光D．從a點和b點射出的都是紅光，從ab中點射出的是紫光解析：由紅光的折射率小于紫光的折射率知，紫光偏離原來方向比紅光嚴(yán)重，并且向頂端偏折，光路圖如圖所示，所以從a點射出的是紫光，從b點射出的是紅光，選項B正確。答案：B4．各色光特性的比較(1)對光的顏色的理解：不同顏色的光，波長不同，頻率不同，而同種顏色的光在不同的介質(zhì)中折射率不同，速度和波長均不相同，但頻率相同，因此說光的顏色是由頻率決定的，而不是由波長決定的。(2)各種色光特性的比較色種色光紅橙黃綠藍(lán)靛紫頻率小→大折射率小→大經(jīng)三棱鏡折射時的偏向角小→大波長長→短介質(zhì)中的波速大→小雙縫干涉的條紋間距大→小薄膜干涉的條紋間距大→小析規(guī)律：光的頻率(1)光的頻率(顏色)由光源決定，與介質(zhì)無關(guān)，光的波長、波速與介質(zhì)有關(guān)。(2)同一介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，其他特點可由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ0,λ)等知識推導(dǎo)?！纠?】如圖所示，從點光源S發(fā)出的一細(xì)束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的ab間形成一條彩色光帶。下面說法中正確的是()A．a(chǎn)側(cè)是紅光，b側(cè)是紫光B．在真空中a側(cè)光的波長小于b側(cè)光的波長C．三棱鏡對a側(cè)光的折射率大于對b側(cè)光的折射率D．在三棱鏡中a側(cè)光的速率比b側(cè)光大解析：由圖可以看出，a側(cè)光偏折得較厲害，三棱鏡對a側(cè)光的折射率較大，所以a側(cè)光是紫光，波長較短，b側(cè)光是紅光，波長較長，因此A錯，B、C正確；又v＝c/n，所以三棱鏡中a側(cè)光的傳播速率小于b側(cè)光的傳播速率，D錯。答案：BC5．用干涉法檢查平面如圖甲所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，入射光從空氣膜的上下表面反射出兩列光波，形成干涉條紋，如果被檢測平面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的，如果某處凹下，則對應(yīng)亮紋(或暗紋)提前出現(xiàn)；如果某處凸起來，則對應(yīng)亮(或暗)紋延后出現(xiàn)，如圖乙所示。(注：“提前”與“延后”不是指在時間上，而是指由左向右的位置順序上。)【例5】如圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置，所用單色光是普通光源通過濾光片產(chǎn)生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是哪兩個表面反射的光線疊加而成的()A．a(chǎn)的上表面和b的下表面B．a(chǎn)的上表面和b的上表面C．a(chǎn)的下表面和b的上表面D．a(chǎn)