多彩课堂高中物理 13.7《光的颜色 色散》课件 新人教版选修34.ppt

第7节 光的颜色色散 第十三章 光 1 知道什么是色散现象 2 观察薄膜干涉现象 知道薄膜干涉能产生色散 并能利用它来解释生活中相关的现象 3 知道棱镜折射能产生色散 认识对同一介质 不同颜色的光折射率不同 本节主要阐述色散的概念和发生色散现象的两种情况 本节把含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做色散 因此 白光干涉时产生彩色条纹也是一种色散现象 对于薄膜干涉的色散 应注意让学生动手做肥皂液薄膜的干涉实验 让学生仔细观察 在讲解时要辅之以光路图来说明其原理 关键是寻找和判断发生干涉的两列光从何而来 另一项主要内容是棱镜折射的色散 该现象主要涉及同一介质对不同色光速度 折射率 偏折角的影响 关于光的颜色 频率和波长应当明确 不同颜色的光具有不同的频率 光的频率决定于光源 与介质无关 光在不同介质中传播时 频率 颜色 不变 但速度 从而波长 要改变 在界面发生折射时偏振呈现不同 这就是折射色散的本质 1 光的色散 白光的双缝干涉条纹是 的 可见白光是由多种色光组成的 发生干涉时由于不同颜色的光的干涉条纹间距不同 白光被分了 像这样含有多种颜色的光被分解为 的现象 叫做光的色散 含有多种颜色的光通常称做复色光 一 光的颜色色散 彩色 单色光 光谱 含有多种颜色的光被分解后 各种色光按其 的有序排列 就是光谱 波长 从左到右 a 颜色顺序 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 b 波长顺序 依次减小 c 频率顺序 依次增大 肥皂液薄膜在阳光下呈彩色 二 薄膜干涉中的色散 1 生活中常见的干涉现象 1 点燃酒精灯 并在酒精灯火焰里洒一些食盐 2 用金属环在肥皂液中浸一下 制成肥皂薄膜 3 在火焰的同侧观察火焰的反射像 4 观察肥皂液薄膜烛焰像上是否有条纹 5 观察条纹的方向 是竖直还是水平 想想为什么 6 随着时间的推移 条纹有什么变化 2 实验演示 观察肥皂薄膜上干涉条纹 3 薄膜干涉的定义 让一束光经薄膜的两个表面反射后 形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉 不同单色光的薄膜干涉条纹 可见 波长 越长 干涉条纹越宽 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 4 现象解释 光程差为半波长的偶数倍 形成亮条纹 光程差为半波长的奇数倍 形成暗条纹 1 观察条纹的方向 是竖直还是水平 想想为什么 2 随着时间的推移 条纹有什么变化 三 薄膜干涉在技术上的应用 1 检查物体表面的平整程度 标准样板 待检部件 空气薄层 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 薄膜干涉的应用 检查表面的平整程度 标准样板 待检部件 空气薄层 光在空气层的上下表面发生反射 这两束反射光发生干涉 如果被检测表面的平整的 将看到与底线平行的干涉条纹 薄膜干涉的应用 检查表面的平整程度 如果被检表面是平的 产生的干涉条纹就是平行的 如图甲 如果观察到的干涉条纹如图乙丙 则表示被检测表面微有凸起或凹下 这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲 从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况 这种测量精度可达10 6cm 注 薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右 只相当于一张纸片的厚度 薄膜干涉的应用 检查表面的平整程度 薄膜厚度 在透镜表面涂上一层薄膜 当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1 4时 从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长 它们干涉相消 减小了反射光的能量 增强了透射光的能量 称为增透膜 2 增透膜 3 高反射膜 薄膜厚度 干涉图样 中央疏边沿密的同心圆环 解释 干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 薄膜干涉的应用 牛顿环 衍射时的色散 折射时的色散 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 棱镜可以改变光的传播方向 还可以使光发生色散 棱镜 1 棱镜对光路的改变作用 光线向底边偏折虚像向顶角偏移 偏折角 如上图中的 在保证入射角和棱镜顶角不变的条件下 棱镜折射率越大 偏折角 越大 2 棱镜使光发生色散的作用 发生色散现象的原因 1 现象表明 同样入射角的各种色光经棱镜折射后 偏折的角度不同 大小顺序如何 2 棱镜材料对各种色光的折射率不同 大小顺序如何 由折射定律可知 3 各种单色光在介质中的光速不同 大小顺序如何 由公式 n c v 各种色光的情况 同一介质 光的颜色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫偏向角 折射率 在介质中的光速 由小到大 由小到大 由大到小 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 下列现象中 属于光的干涉的是 a 雨过天晴 天空中形成的彩虹b 阳光下 肥皂泡呈现彩色c 一截插入水中的筷子 看上去变弯了d 下雨后 在停过汽车的沥青路面上 油膜常出现彩色 bd 2 关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象 下列说法中正确的是 a 干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射 形成的两列光波叠加的结果b 若出现明暗相间条纹相互平行 说明肥皂膜的厚度是均匀的c 用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时间距小d 薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的 ac 3 如图所示 是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否平整的装置 所用单色光做光源 检查中所观察到的干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的 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 被检平面 4 如图甲所示 在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜 在两者之间形成厚度不均匀的空气膜 让一束单一波长的光垂直入射到该装置上 结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹 称为牛顿环 以下说法正确