高中物理 13.713.8 光的颜色 色散 激光课件 新人教版选修34.ppt

第十三章光 13 7 13 8光的颜色色散激光 1 知道白光是由多种色光组成的 知道光的色散及光谱的概念 2 能说明薄膜干涉条纹的特点 能解释薄膜干涉的成因 3 理解折射时的色散 认识对同一介质 不同颜色光的折射率不同 4 了解激光的特点和应用 了解全息照相的原理 学习目标定位 一 光的颜色色散 问题设计 用单色光做双缝干涉实验时 光屏上出现明暗相间的条纹 而用不同的色光 条纹间距不同 这说明什么 用白光做双缝干涉实验时光屏上出现了彩色条纹 这又说明什么 答案在双缝干涉实验中 各种颜色的光的条纹间距不同 如红光条纹间距比黄光大 蓝光条纹间距比黄光小 这说明不同颜色的光的波长不同 白光干涉条纹是彩色的 说明白色是由各种色光组成的 发生干涉时白光被分解了 一 光的颜色色散 要点提炼 1 白光是由多种组成的 发生干涉时不同颜色光的条纹间距不同 说明各色光的不同 红到紫七色光中波长依次 2 色散 含有多种颜色的光被分解为的现象 3 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 一 光的颜色色散 色光 波长 减小 单色光 波长 阅读教材中表格 各色光在真空中的波长和频率 观察各色光由红到紫波长如何变化 频率如何变化 光的颜色取决于什么 答案由红光到紫光波长逐渐变短 频率逐渐变大 由于光在不同介质中传播时频率不变 而波长要发生变化 故光的颜色取决于频率 一 光的颜色色散 延伸思考 二 薄膜干涉中的色散 问题设计 在酒精灯的灯芯上撒一些食盐 灯焰就能发出明亮的黄光 把铁丝圈在肥皂水中蘸一下 让它挂上一层薄薄的液膜 把这层液膜当做一个平面镜 用它观察灯焰的像如图1所示 这个像与直接看到的灯焰有什么不同 如果用白光做实验情况又会如何 图1 答案灯焰的像由明暗相间的水平条纹组成 如果用白光做实验 肥皂膜上会出现彩色水平条纹 二 薄膜干涉中的色散 要点提炼 1 薄膜干涉的原理光照在厚度不同的薄膜上时 在薄膜的不同位置 前后两个面的光的路程差等于膜厚度的 在某些位置 两列波叠加后相互加强 于是出现 在另一些位置 叠加后相互削弱 于是出现 二 薄膜干涉中的色散 反射 2倍 亮条纹 暗条纹 2 薄膜干涉中应注意的问题 1 观察的是从膜两表面反射回来的光 眼睛与光源在膜的同一侧 2 用单色光照射得到的条纹 用白光照射得到条纹 3 每一条纹是 填 水平 或 竖直 的 二 薄膜干涉中的色散 前 后 明暗相间 彩色 水平 3 薄膜干涉的应用 1 用干涉法检查平面的 2 光学仪器上的 二 薄膜干涉中的色散 平整度 增透膜 三 衍射和折射时的色散 问题设计 1 拔一根鸡翅膀上的羽毛 鹅 鸭的翎毛也可以 白天隔羽毛观看太阳 可见七色光芒向外四射 你能解释这种现象吗 答案阳光透过羽毛上密集的羽丝间的小缝隙 光栅 而出现衍射现象 衍射时不同色光的亮条纹的位置不同 于是各种色光就区分开了 三 衍射和折射时的色散 2 拿一块破碎的玻璃 迎着阳光看去 会发现玻璃的边缘出现彩色条纹 这又是什么原因 答案光在折射时发生了色散 要点提炼 1 衍射时的色散用白光做衍射实验时 得到的条纹是的 这是因为衍射时不同色光的亮条纹的位置不同 于是各种色光就区分开了 这个现象是光在衍射时的色散 三 衍射和折射时的色散 彩色 2 折射时的色散如图2是白光通过棱镜折射后 由上到下的色光顺序为 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 这说明 三 衍射和折射时的色散 图2 1 同一种物质对于波长 不同的光的折射率n 越小 频率f n 2 又根据n 可知 在同一种物质中 不同波长的光波的传播速度 波长越短 波速 三 衍射和折射时的色散 不一样 越大 越大 不一样 越慢 一 薄膜干涉中的色散 典例精析 例1如图3所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置 所用单色光为普通光加滤光片产生的 检查中所观察到的条纹是由下列哪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 图3 一 薄膜干涉中的色散 典例精析 解析本题考查薄膜干涉问题 关键是找到使光线发生干涉的薄膜 本题中a是样本 b是被检查的对象 而形成干涉的两束反射光是a b间的空气薄层反射的 答案c 二 折射时的色散 典例精析 例2如图4所示 一束白光从顶角为 的棱镜的一个侧面ab以较大的入射角 1入射 经过三棱镜后 在屏p上可得到彩色光带 当入射角逐渐减小到零的过程中 若屏上的彩色光带先后全部消失 则 a 红光最先消失 紫光最后消失b 紫光最先消失 红光最后消失c 紫光最先消失 黄光最后消失d 红光最先消失 黄光最后消失 图4 二 折射时的色散 典例精析 解析依题意作出白光通过三棱镜的光路 如图所示 可看出紫光的偏折最大 由全反射临界角公式sinc 知 紫光的临界角最小 所以紫光一定首先在ac面上发生全反射而从光屏上消失 由以上分析可知 屏上彩色光带中的紫光先消失 后面依次是蓝 青 绿 黄 橙 红 选项b正确 答案b 二 折射时的色散 典例精析 例3如图5所示 从点光源s发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面 经过三棱镜的折射后发生色散现象 在光屏的ab间形成一条彩色光带 下面的说法中正确的是 a a侧是红色光 b侧是紫色光b 在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长c 三棱镜对a侧光的折射率小于对b侧光的折射率d 在三棱镜中a侧光的传播速度大于b侧光的传播速度 图5 二 折射时的色散 典例精析 解析由于玻璃对各色光的折射率不同 导致色散的形成 玻璃对紫光的折射率最大 对红光的折射率最小 据n 可知a侧为紫光 b侧为红光 在真空中 红光的波长大于紫光的波长 由n 可以求出 在三棱镜中 红光的传播速度大于紫光的传播速度 答案b 典例精析 三 激光的特性和应用 例4下列说法中正确的是 a 强激光产生的高压可引起原子核的聚变b 激光不能像无线电波那样用来传递信息c vcd cd机是用激光来读取信息的d 医学上激光 光刀 用来切开皮肤 是利用激光的高亮度特性 典例精析 解析激光是人工产生的相干光 它能像无线电波一样进行调制 用来传递信息 如光纤通信 答案acd 三 激光的特性和应用 课堂要点小结 光的颜色色散激光 不同颜色的光 波长 频率 不同 色散 定义 薄膜干涉中的色散 光谱 特点 应用 衍射时的色散 折射时的色散 激光 自我检测区 1 2 3 4 1 2 3 4 1 薄膜干涉中的色散 关于薄膜干涉 下列说法正确的是 a 干涉条纹的产生是由于光在膜的前 后两表面反射 形成的两列光波叠加的结果b 干涉条纹中的暗条纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果c 干涉条纹是等间距的平行线时 说明膜的厚度处处相等d 观察薄膜干涉条纹时 应在入射光的另一侧 1 2 3 4 解析薄膜前 后两个面反射的光波所走的路程差不同 一些地方 波峰 波谷 与波峰 波谷 相遇 相互加强 出现亮条纹 在另一些地方 波峰 波谷 与波谷 波峰 相遇 相互削弱 出现暗条纹 干涉条纹是等间距的平行线时 说明膜是理想的劈 人眼观察到的条纹是膜前 膜后反射光波叠加的结果 因此人应与入射光在同一侧 答案a 1 2 3 4 2 薄膜干涉中的色散 如图6所示 一束白光从左侧射入肥皂液薄膜 下列说法正确的是 a 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 彩色条纹是水平的d 彩色条纹是竖直的 图6 1 2 3 4 解析一束白光射到薄膜上 经前 后两个界面反射回来的光相遇 产生干涉现象 我们由左侧向右看可以看到彩色条纹 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的 答案bc 1 2 3 4 3 折射时的色散 如图7所示 一个小的光源发出白光 经三棱镜分光 若人沿着折射光的方向观察 通过棱镜可以看到 a 白光点b 光点上部红色 下部紫色c 光点上部紫色 下部红色d 看不到光源的像 图7 1 2 3 4 解析各种单色光中 紫光的折射率最大 偏折角也最大 成的像最高 红光的折射率最小 偏折角也最小 成的像最低 答案c 1 2 3 4 4 激光的特性和应用 激光火箭的体积小 却可以装载更大 更重要的卫星或飞船 激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供 通过一