高中物理 第十三章 光 7 光的颜色、色散互动课堂学案 新人教版选修3-4.doc

7 光的颜色、色散互动课堂疏导引导1.薄膜干涉(1)薄膜干涉中相干光的来源 一列光在膜的前表面和后表面分别反射,如同由前、后表面发射出来的两列完全相同的光,满足相干条件.(2)薄膜干涉图样特点 由于膜的厚度不同,若两列波反射回来的光程差是波长的整数倍,叠加后振动加强,形成亮条纹;若光程差是半波长的奇数倍,叠加后振动减弱,形成暗条纹.所以,当膜是楔形时,形成明暗相间的条纹,如果入射光是白光,其中各单色光的波长不同,各自在不同地点出现亮纹,而形成彩色条纹.(3)薄膜干涉的应用检查精密零件的表面质量 将被检查平面上放一个的透明标准样板,在样板的一端垫一薄片,使标准样板的平面和被检查平面间形成一个楔形空气薄层,单色光从上面照射,入射光在空气层的上、下表面反射出的两列光波叠加,从反射光中看到干涉条纹,根据干涉条纹的形状,来确定工件表面情况.(如图13-4-1)图13-4-1增透膜 在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂一层薄膜,当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的时,在薄膜的两个面上的反射光,光程差恰好等于半波长,因而相互抵消,达到减小反射光、增大透射光强度的作用.2.折射时的色散(1)棱镜 横截面为三角形的三棱镜简称为棱镜.棱镜可以改变光的传播方向,还可以使光发生色散.(2)棱镜对光线的偏折作用 如图13-4-2所示,当光线从空气射入玻璃棱镜时,出射光线向底面偏折.偏折角度随棱镜材料的折射率增大而增大.图13-4-2 (3)白光经过三棱镜后,透射光线在屏上形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列的彩色光谱,这种现象就叫做光的色散.如图13-4-3所示.图13-4-3几点说明:色散的实质是由于各种色光在同一介质中传播的速度不同;或者说是同一种介质对不同色光的折射率不同而引起的.在色散现象中,红光偏向角最小,即棱镜对红光的折射率最小.由公式可知红光在介质中的传播速度最大.光的色散问题通常是与折射现象相关联.关键物理量是n(n=c/v). (a)分析、计算时,要掌握好n的概念及有关数学知识,例如,同一介质对紫光折射率大,对红光折射率小.着重理解两点:其一,光的频率(颜色)由光源决定,与介质无关;其二,同一介质中,频率越大的光折射率越大.再应用等知识,就能准确而迅速地判断有关色光在介质中的传播速度、波长、入射线与折射线偏折程度等问题. (b)基本规律是解题的主要依据,对此必须多下功夫,做到熟记不忘.活学巧用1.如图13-4-4所示,一束白光从左侧射入肥皂薄膜,下列说法正确的是( )图13-4-4a.人从右侧向左看,可看到彩色条纹 b.人从左侧向右看,可看到彩色条纹c.彩色条纹水平排列 d.彩色条纹竖直排列思路解析：一束白光照到薄膜上,经薄膜两个界面反射回来的光再相遇时产生干涉现象,这样人从左侧向右看时,可以看到彩色条纹,选项b正确.由于薄膜从上向下逐渐加厚,在同一水平线上的厚度相同,故彩色条纹是水平排列的,选项c正确.答案：bc 2.25108 m/s.2.劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图13-4-5(a)所示,将一块平板玻璃放置在另一同样平板玻璃之上,在一端夹入两张纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜,当光垂直入射后,从上往下看到的干涉条纹如图(b)所示.干涉条纹有如下特点:(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等;(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.若现在图(a)装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹( )图13-4-5a.变疏 b.变密 c.不变 d.消失思路解析：考查薄膜干涉.干涉条纹是由空气薄膜的上下两个表面反射的光线叠加而成的,当抽去一张纸片后,劈形空气薄膜倾角减小,相邻明条纹(或暗条纹)必须变疏时才能符合所在位置下面对应的薄膜厚度跟原先一样,故a正确.答案：a3.如图13-4-6所示,横截面是直角三角形abc的三棱镜对红光的折射率为n1,对紫光的折射率为n2,一束很细的白光由棱镜的一个侧面入射,并从侧面ac折射出来,已知棱镜顶角a=30,ac边平行于光屏mn,且与光屏的距离为l.图13-4-6(1)画出白光通过棱镜折射的光路图.(出射光线只画出两条边缘光线,并指明其颜色)(2)求在光屏mn上得到的可见光谱的宽度d.思路解析：由于光线垂直ab面入射,故在ab面上光线不偏折.在ac面,入射角为30.设红光折射角为1,紫光折射角为2.由于n2n1,紫光偏折角度将大于红光,故21,光谱上方为紫光,下方为红光,光路如图13-4-