物理：13.4《光的颜色_色散》课件(新人教版选修3-4).ppt

光的颜色色散 选修3 5第十三章第四节 一 通过棱镜的光线1 棱镜 定义 各平面相交的透明体叫做棱镜 横截面为三角形的棱镜叫三棱镜 通常所说的棱镜指三棱镜 问题 让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面 如图所示 试定性画出光通过棱镜的光路图 1 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 偏折角度 折射率越大 偏折角越大 理解底边含义 相对而言的 棱镜能改变光的传播方向 但不改变光束的性质 棱镜能改变光的传播方向 但不改变光束的性质 a 平行光束通过棱镜后仍为平行光束 b 发散光束通过棱镜后仍为发散光束 c 会聚光束通过棱镜后仍为会聚光束 3 棱镜成像 问题 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 特点 隔着棱镜看物体的像是正立的虚像 像的位置向棱镜顶角方向偏移 4 全反射棱镜 2 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 1 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 二 光的色散 1 实验探究 一束白光经过棱镜后会发生什么现象 这一现象说明了什么问题 现象 白光经过棱镜后在光屏上形成一条彩色的光带 红光在上端 紫光在最下端 结论 白光是由不同颜色的光组成的 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 2 单色光 不能分解为其它颜色的光 称为单色光 复色光 由若干种单色光合成的光叫做复色光 3 色散 把复色光分解为单色光的现象叫光的色散 4 正确理解光的色散 光的颜色由光的频率决定 在不同媒质中 光的频率不变 同一媒质对不同色光的折射率不同 频率高的折射率大 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 5 光谱 复色光被分解后 各种色光按其波长 频率 有序排列起来 称为这种复色光的光谱 下图是太阳光的光谱 利用光谱可以知道该光是由哪些波长的光组成 回顾 双缝干涉实验 复述单色光干涉时的现象 条纹间距的计算公式 问题 我们用此装置来做白光的干涉实验会观察到什么现象呢 三 白光的双缝干涉 2 解释 由白光是复色光 各色光的波长不同 各色光所得到的干涉图样中 相邻两条亮纹 或暗纹 间的距离也不同 各色光干涉后的条纹相叠加 在中央白色亮纹两边出现彩色条纹 1 现象 中央为白色亮条纹 明暗相间的彩色条纹 干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的 四 薄膜干涉1 单色光实验 观察黄光的薄干涉 现象 薄膜两表面反射的光互相叠加而成的明暗条纹 条纹是水平排列 解释 薄膜两表面反射的光互相叠加而成的 竖立的肥皂膜在重力的作用下形成上薄下厚的楔形 当光照在薄膜上时 从膜的前后表面各反射回一列光波 这两列波即是频率相同的相干光波 由于薄膜的厚度不同 这两列光波的路程差不同 当路程差为光波波长的整数倍时 则为波峰与波峰相遇 波谷与波谷相遇 使光波的振动加强 形成亮条纹 当光波的路程差为半波长的奇数倍时 则波峰与波谷相遇 光波的振动减弱 形成暗条纹 2 白色光的薄膜干涉现象 明暗相间的彩色条纹 解释 由于白光是复色光 各色光的波长不同 各色光都发生薄膜干涉 但不同颜色的光在不同的位置相互加强 所以看起来肥皂泡是彩色的 其它 路面上飘浮的油膜上的彩色条纹 蝴蝶等昆虫翅膀上的彩色花纹等都是薄膜干涉 4 应用A 检查精密部件的表面阅读教材62页科学漫步 回答下图中P点和M点对应的位置是凹陷还是凸起 B 增透膜由能量守恒可知 入射光总强度 反射光总强度 透射光总强度 光的强度由光的振幅决定 当满足增透膜厚度d 介 4时 两束反射光恰好实现波峰与波谷相叠加 实现干涉相消 使其合振幅接近于零 即反射光的总强度接近于零 从总效果上看 相当于光几乎不发生反射而透过薄膜 因而大大减少了光的反射损失 增强了透射光的强度 为什么一般的照相机的镜头成淡紫色 增透膜只对人眼或感光胶片上最敏感的绿光起增透作用 当白光照到 垂直 增透膜