湖北省荆州市沙市第五中学高中物理 13.4光的颜色色散学案 新人教版选修34.doc

13.4 光的颜色 色散【学习目标】（1）认识光的衍射现象，使学生对光的波动性有进一步的了解（2）了解光产生明显衍射的条件，及衍射图样与波长、缝宽的定性关系（3）通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力（4）通过观察实验培养学生观察、表述物理现象，概括规律特征的能力，学生亲自做实验培养学生动手的实践能力（5）通过对“泊松亮斑”的讲述，使学生认识到任何理论都必须通过实践检验，实验是检验理论是否正确的标准【自主学习】想一想：在雨后我们可以看到彩虹，为什么会出现这种现象呢？填一填：通过实验和条纹宽度公式我们知道不同颜色的光的波长是不同的，通过演示实验我们知道白光发生干涉时产生的条纹是彩色的，这说明白光是由多种单色光组成的。点一点：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，在白光的干涉现象中由于中央亮条纹的位置到两光源的距离相等，各种单色光在该位置都是亮条纹，故在该位置各种色光又复合了，所以中央亮条纹是白色的。填一填：含有多种颜色的光被分解后各种色光按其波长的有序排列称为光谱，在太阳光谱中红光的波长最长，紫光的波长最短。填一填：肥皂薄膜在重力的作用下而形成了下面厚、上面薄，则在不同位置从前后两个面反射回来的光所走的路程差不同，故在某些区域出现亮条纹，某些区域出现暗条纹。议一议：由于白光中不同波长光的颜色不同，各色光从肥皂泡的内外表面反射出现亮条纹的位置不同，故肥皂泡因分解了白光而呈现出彩色。填一填：各种镜头表面的膜起到透光作用，光由于膜的上表面和玻璃表面反射产生的路程差是定值，故只能使一种光相互加强而出现亮条纹，故膜的厚度不同镜头的颜色也就不同。填一填：白光通过棱镜时，因被分解而出光的色散现象，这说明透明物对不同颜色或不同波长的光的折射率不同，在白光中对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。即波长越长，折射率越小。点一点：由于光在介质中传播的速率，则在同一种介质中，波长越长，其波速越大。议一议：彩虹的形成原理是干涉？还是折射呢？可查阅相关资料认识其形成过程。典题热题知识点一 折射中的色散例1红、绿、黄三条入射光线，分别沿与三棱镜的底面平行的方向射向三棱镜的一个侧面，从三棱镜的另一个侧面射出，且出射光线交于三棱镜底边延长线上的三点，三点到三棱镜底边中点的距离分别为s1、s2、s3，则（ ）a.s1=s2=s3 b.s1s2s3c.s1s2s3 d.s1s3s2解析：依据色散知识可知，光线经过三棱镜将偏向三棱镜的底边，延长后交于三棱镜底边上的一点，此点到底边的距离与光线偏折的角度有关，偏折的角度越大，交点到底边中点的距离越小.因此，红光出射光线与底边延长线的交点距底边中点的距离大于黄光的，黄光的又大于绿光的，因此d项对.答案：d巧解提示 根据对不同色光的折射率不同，画出光路图，就很形象直观地解决这种问题.例2用薄玻璃片制成一个中间空的三棱镜放入水中，当一束白光从一个侧面斜射入并从三棱镜通过时，下面说法中正确的是（ ）a.各色光都向顶角偏折b.各色光都向底面偏折c.红色光的偏折角比紫光的大d.红色光的偏折角比紫光的小解析：薄玻璃片的厚度可以忽略不计，这样这个水中的“空气三棱镜”的折射率比周围水的折射率小，这与放在空气中的玻璃三棱镜是不同的，同样根据折射定律，各色光都向顶角偏移，红光的偏折比紫光的仍然小，故a、d两项正确.答案：ad方法点拨 在研究棱镜的色散现象时不可死记硬背有关结论，应根据实际情况，应用折射定律灵活解决.知识点二 薄膜干涉例3如图13-4-5所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法正确的是（ ）图13-4-5a.人从右侧向左看，可以看到彩色条纹b.人从左侧向右看，可以看到彩色条纹c.彩色条纹水平排列d.彩色条纹竖直排列解析：一束白光射到薄膜上，经前后两个面反射回来的光相遇，产生干涉现象，从左侧向右看可看到彩色条纹，又由于薄膜同一水平线上的厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的.答案：bc深化升华 从右侧向左看到的是折射光，折射光的偏折角与介质厚度有关，光经过薄膜后的偏折角很小，大面积光束照射后，各单色光的折射光相互重叠，所以难以看到折射时的色散现象.例4如图13-4-6所示，用单色光照射透明标准板m来检查平面n的上表面的水平情况，观察到如图所示的条纹p和q的情况，这说明( )图13-4-6a.n的上表面a处向上凸起b.n的上表面b处向上凸起c.n的上表面a处向下凹陷d.n的上表面b处向下凹陷解析：p处所在的条纹是同一条纹，若为直线，则说明该处同一水平线，线上各点对应的空气层厚度都相同，但实际上p处条纹向左弯曲，意味着后一级条纹（图中白色条纹）提前出现，可见p处对应的检测平板上的a点所对应的空气层厚度与后一级条纹对应的空气层厚度相同，而后一级条纹本来对应的空气层厚度比前一级大，可见a处向下凹陷，才能实现该处空气层厚度与下一级条纹对应的空气层厚度一样，c项对；同理b项对.答案：bc巧解提示 在a处干涉条纹p向薄膜变薄的地方弯曲，说明该处空气层厚度变大，a处向下凹陷.在b处干涉条纹q向薄膜变厚的地方弯曲，说明该处薄膜的厚度变小，b处向上凸起.例5在研究材料a的热膨胀特性时，可采用如图13-4-7所示的干涉实验法.a的上表面是一光滑平面，在a的上方放一个透明的平行板b，b与a上表面平行，在它们间形成一个厚度均匀的空气膜.现在用波长为的单色光垂直照射，同时对a缓慢加热，在b上方观察到b板的亮度发生周期性的变化.当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮，则（ ）图13-4-7a.出现最亮时，b上表面反射光与a上表面反射光叠加后加强b.出现最亮时，b下表面反射光与a上表面反射光叠加后相抵消c.温度从t1升至t2过程中，a的高度增加/4d.温度从t1升至t2过程中，a的高度增加/2解析：如图所示，a和b之间形成一个厚度均匀的空气膜，则光在空气膜的前表面即b下表面和后表面即a的上表面产生干涉，形成干涉条纹，当温度为t1时最亮，说明形成亮条纹，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮，又一次形成亮条纹，由干涉的原理知，温度t1和t2时，光程差均为波长的整数倍，由材料a具有热膨胀特性所以温度t2比t1时高度增加，使光程差减小一个波长，则a的高度增加/2，d项正确.答案：1光的颜色由_决定。2一束日光穿过棱镜，白光会分散成许多不同颜色的光，在屏上出现由_到_连续排列的七色彩光带，称为_。这是由于棱镜对各种色光的_程度不同而引起的。3一束单色光从空气射入玻璃中，则其频率_，波长_，传播速度_。（填“变大”、“不变”或“变小”）4一束白光经过玻璃制成的三棱镜折射后发生色散。各种色光中，_色光的偏折角最大，_色光偏折角最小。这种现象说明玻璃对_色光的折射率最大，对_色光的折射率最小。6一束红光和一束紫光以相同的入射角沿co方向入射半圆形玻璃砖的下表面，之后沿oa，ob方向射出，如图所示，则下列说法中正确的是 ( )aoa是红光，穿过玻璃砖的时间较短bob是红光，穿过玻璃砖的时间较短coa是紫光，穿过玻璃砖的时间较长dob是紫光，穿过玻璃砖的时间较短7如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是 ( )a红光的偏折最大，紫光的偏折最小 b红光的偏折最小，紫光的偏折最大c玻璃对红光的折射率比紫光大 d玻璃中紫光的传播速度比红光大ab8如图所示，一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上，经棱镜折射后，交会在屏上同一点，若n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，则有 ( )an1n2，a为红光，b为蓝光 bn1n2，a为蓝光，b为红光cn1n2，a为红光，b为蓝光 dn1n2，a为蓝光，b为红光空气 水a b9一细束红光和一细束紫光分别以相同入射角由空气射入水中，如图标出了这两种光的折射光线a和b，r1、r2分别表示a和b的折射角，以下说法正确的是 ( )aa为红光折射光线，b为紫光折射光线ba为紫光折射光线，b为红光折射光线c水对紫光与红光的折射率n1与n2之比n1n2sinr1sinr2d紫光与红光在水中波速v1与v2之比v1v2sinr1sinr210如图所示，一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，则 ( )a ba玻璃对a光的折射率较大ba光在玻璃中传播的速度较大cb光的频率较大db光的波长较长11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2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。现若在图(1)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。则条纹 ( )a变疏 b变密 c不变 d消失12宽度为a的平行光束从空气斜射到两面平行的玻璃板上表面，入射角为45，光束中含有两种不