辽宁省大连市高中物理 第十三章 光 13.4 光的颜色 色散课件 新人教版选修34.ppt

彩虹是怎么产生的 红花绿草的颜色是由什么决定的 第四节光的颜色色散 1 知识与能力 知道不同颜色的光 波长不同 知道什么是色散 了解什么是光谱 通过实验初步认识薄膜干涉现象 了解其应用 知道光线通过棱镜时的光路 认识折射时的色散现象 知道不同色光在同一介质中传播速度不同 知道同一介质对红光的折射率最小 对紫光的折射率最大 经历不同物理过程中光的色散现象的探究过程 了解色散在生活中的应用 2 过程与方法 通过自然界中的光现象 虹霓的教学及色散现象的教学激发学生对大自然的热爱以及对自然之谜的求知欲望 3 情感态度与价值观 1 薄膜干涉的成因 干涉时的色散 2 棱镜对光线的作用 折射时的色散 教学重点 薄膜干涉的成因 干涉时的色散 教学难点 一 光的颜色色散二 薄膜干涉中的色散三 折射时的色散 一 光的颜色色散 红光 各种光的不同颜色 实际反映了它们不同的波长 或频率 用白光做双缝干涉实验 由于白光内各种单色光的干涉条纹间距不同 在屏上会出现彩色条纹 白光 1 光的颜色由光的频率决定 在不同媒质中 光的频率不变 2 白光双缝干涉条纹特点 1 彩色条纹 2 中央明条纹是白色的3 光的色散含有多种颜色的光被分解为单色光的现象太阳光 白光 是由七种单色光组成的复色光 我们知道 波速等于波长和频率的乘积 这个关系对一切波都是适用的 不同的色光在真空中的传播速度相同 所以波长不同的色光 它们的频率也不同 波长越长 频率越小 波长越短 频率越大 各色光在真空中的波长和频率 760 400 620 600 580 490 450 430 蓝 红 橙 黄 绿 青 紫 真空中波长 nm 7 50 3 95 5 00 4 76 5 26 6 00 6 67 6 98 人眼视网膜上的两种感光细胞 小资料 1 视杆细胞 对光敏感 不能区分不同波长 频率 的光 2 视锥细胞 对光敏感度不如视杆细胞 但能区分不同波长 频率 的光 二 薄膜干涉中的色散 白光的薄膜干涉条纹 彩色条纹 水面上的油膜呈彩色 1 薄膜干涉现象 4 像上出现明暗相间的黄色条纹 5 随着时间的推移 条纹间距越来大 1 点燃酒精灯 并在酒精灯火焰里洒一些食盐 3 在火焰的同侧观察火焰的反射像 2 用金属环在肥皂液中浸一下 制成肥皂薄膜 学生实验 条纹是水平排列 条纹是明暗相间的 实验现象 由于重力的作用 肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形 光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波 这两列光波的频率相同 产生干涉 前表面 后表面 2 薄膜干涉成因 光程差为波长的整数倍 形成黄色的亮条纹 光程差为半波长的奇数倍 形成暗条纹 现象解释 条纹间距变稀疏 白光照射时是彩色条纹 在重力的作用下 薄膜随着时间越来越薄 世界上最大的肥皂泡完成这个 不可能的任务 的人 是英国牛人 泡泡 sam samheath 延伸了整整6米长 横截面直径约1 5米 足够将一打的人裹起来 显然 这么大的泡泡不大可能用支吸管就能吹出来 泡泡 sam介绍说 其中的关键还是在于他发明的泡泡液 世界上最大的肥皂泡 取一个透明的标准样板 放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片 使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜 用单色光从上面照射 入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光 从反射光中就会看到干涉条纹 标准样板 待检部件 空气薄层 3 薄膜干涉的应用 利用光的干涉检查平整度 被检测面是平的 被检测面不平 镀层薄膜 增透膜和增反膜 增透膜 利用薄膜前 后表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射 从而使透射增强 增反膜 利用薄膜前 后表面反射光的光程差满足相长干涉 因此反射光因干涉而加强 1 增透的条件是什么 即镀层薄膜的厚度至少多大 2 是否对所有颜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长的1 4 因为人眼对绿光最敏感 所以一般增强绿光的透射 即薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1 4 由于其它色光不能被有效透射 故反射较强 这样的镜头呈淡紫色 检验透镜球表面质量 牛顿环 三 折射时的色散 1 棱镜 1 常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜 通常简称为棱镜 从玻璃棱镜的一个侧面射入的光线从另一侧面射出时向底面偏折 偏折角度 偏折角 与棱镜材料的折射率有关 n越大则 越大 还与入射角i和棱镜的顶角有关 i 2 棱镜对光线的作用 3 棱镜成像如果隔着棱镜看一个物体 就可以看到物体的像 那么像的位置与物体的位置相比向哪个方向偏移 分析 将一个物点s放在棱镜前 从物点发出的两条光线经棱镜折射后射出 我们根据光沿直线传播的经验 认为光线是从它们的反向延长线的交点s 射出的 s 就是s在棱镜中所成的像 如图所示 这个虚像的位置比物体的实际位置向顶角方向偏移 物像同侧 4 全反射棱镜 反射棱镜对光路的控制光线经过全反射棱镜后方向改变90度出射 横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜 光线经过全反射棱镜后方向改变180度出射 全反射棱镜的优点 全反射棱镜和平面镜在改变光路方面 效果是相同的 相比之下 全反射棱镜成像更清析 光的能量损失更少 全反射棱镜的应用 自行车尾灯 潜望镜等 全反射棱镜的另一应用 在光学仪器里 常用全反射棱镜来代替平面镜 改变光的传播方向 望远镜为了提高倍数 镜筒要很长 通过使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度 2 光的色散 一束白光经过棱镜后会发生什么现象 现象 白光经过棱镜后在光屏上形成一条彩色的光带 这一现象说明了什么问题 1 白光是由不同颜色的光组成的 2 棱镜材料对不同色光的折射率不同 对红光的折射率最小 对紫光的折射率最大 频率高的折射率大 结论 3 不同频率的色光在真空中传播速度相同 为c 3 108m s 但在其它媒质中速度各不相同 在同一种媒质中 紫光速度最小 红光速度最大 v c n 4 同一频率的色光在不同介质中传播时 频率不变 光速改变 v c n f 波长也随之改变 各种色光的情况统计表 同一介质 天空为为什么会出现彩彩虹 太阳光通过水珠发生反射和折射产生的 色散现象 彩虹 摄于西藏阿里高原 1 光的颜色由光的频率决定 在不同媒质中 光的频率不变 2 白光双缝干涉条纹特点 1 彩色条纹 2 中央明条纹是白色的 3 太阳光 白光 是由七种单色光组成的复色光3 光的色散含有多种颜色的光被分解为单色光的现象 一 光的颜色色散 二 薄膜干涉中的色散 光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波 这两列光波的频率相同 产生干涉 薄膜干涉成因 三 折射时的色散 1 棱镜 1 常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜 通常简称为棱镜 从玻璃棱镜的一个侧面射入的光线从另一侧面射出时向底面偏折 2 棱镜对光线的作用 3 棱镜成像如果隔着棱镜看一个物体 就可以看到物体的像 那么像的位置与物体的位置相比向哪个方向偏移 4 全反射棱镜 横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜 2 光的色散 1 白光是由不同颜色的光组成的 2 棱镜材料对不同色光的折射率不同 对红光的折射率最小 对紫光的折射率最大 频率高的折射率大 3 不同频率的色光在真空中传播速度相同 为c 3 108m s 但在其它媒质中速度各不相同 在同一种媒质中 紫光速度最小 红光速度最大 v c n 4 同一频率的色光在不同介质中传播时 频率不变 光速改变 v c n f 波长也随之改变 1 下列现象属于薄膜干涉的有 a 在水面上的油膜呈现的彩色花纹 b 雨后天空中呈现的彩虹 c 阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹d 肥皂泡上呈现的彩色环纹 ad 2 用单色光照射肥皂薄膜 a 看到的干涉图样是明暗相间的条纹b 从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉 形成干涉图样c 一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出来 形成两列波 这两列波频率相同 所以可以产生干涉d 若改用白光照射则看不到干涉条纹 ac 2002 上海卷 3 如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置 p是附有肥皂膜的铁丝圈 s是一点燃的酒精灯 往火焰上洒些盐后 在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的 d 4 如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上表面是否平的装置 所用单色光是用普通光源加滤光片产生的 检查中所观察到的干涉条纹是由哪两个表面反射的光叠加而成的 a a的上表面和b的下表面b a的上表面和b的上表面c a的下表面和b的上表面d a的下表面和b的下表面 c 2003 上海卷 5 劈尖干涉是一种薄膜干涉 其装置如图1所示 将一块平板玻璃放置在另一平板