高二物理 13.4《光的颜色 色散》课件4（新人教版选修34）.ppt

13 4光的颜色色散 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 一 光的颜色色散 各种光有不同颜色 实际反映了它们有不同的波长 或频率 1 不同颜色的光 频率不同 1 白光的色散 2 白光是由各种色光组成的 白光是复色光 3 光的色散 含有多种颜色的光被分解为单色光的现象 2 人眼视觉特点 人眼视网膜上的两种感光细胞 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 3 各色光在真空中的波长和频率 c 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 4 白光的色散 一束白光透过棱镜以后被分解为 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫七种颜色的光 这叫光谱 红 紫 1 光的颜色由频率来决定 红光频率最低 紫光频率最高 在不同的介质中 光的频率不变 2 不同频率的光在真空中的传播速度相同 但在介质中不同 3 同一介质对不同光的折射率不同 一般有 频率越高 折射率越大 定性 4 光在介质中传播时光速发生变化 波长也发生变化 同一色光在不同介质中 折射率大的光速小 波长短 定量n质 c v 不同色光在同一介质中频率高的折射率大 光速小 波长短 定量n色 c v v 色光规律归纳 1 03全国 一束单色光从空气射入玻璃中 则其 a 频率不变 波长变长b频率变大 彼长不变c频率不变 波长变短d频率变小 波长不变 c 练习1 2 04全国春季 对于单色光 玻璃的折射率比水大 则此光在玻璃中传播时 a 其速度比在水中的大 其波长比在水中的长b 其速度比在水中的大 其波长比在水中的短c 其速度比在水中的小 其波长比在水中的短d 其速度比在水中的小 其波长比在水中的长 c 练习2 3 紫光由折射率为n的棱镜进入空气 则下列说法中正确的是 a 频率为原来的n倍 波长为原来的1 nb 波长为原来的n倍 波速为原来的n倍c 频率为原来的n倍 波长为原来的n倍d 频率为原来的1 n 波长为原来的n倍 b 练习3 1 概念 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 2 原理 薄膜的前后两表面反射光叠加而产生 3 规律 2d n 时 亮条纹2d n 1 2 时 暗条纹 4 产生干涉条纹的条件 薄膜厚度有变化 1 现象 水平明暗相间条纹 二 薄膜干涉中的色散 1 在薄膜干涉中 前 后表面反射光的路程差由膜的厚度决定 所以薄膜干涉中同一明条纹 暗条纹 应出现在膜的厚度相等的地方 4 用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹 阳光下的肥皂泡和水面飘的浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉 3 如薄膜厚度均匀变化 用单色光照射 条纹间距相等 用白光照射 在同一厚度某一波长的光反射后增强 另一波长的光也可能减弱 故呈现等间隔彩色条纹 2 规律分析 2 由于普通光相干长度极短 所以薄膜干涉时 介质膜应足够薄 才能观察到干涉条纹 水面上的油膜呈彩色 白光的薄膜干涉条纹 彩色条纹 干涉图样 中央疏边沿密的同心圆环 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 3 牛顿环 4 竖直放置的铁丝框中的肥皂膜 在太阳光的照射下会形成 a 黑白相间的水平干涉条纹b 黑白相间的竖直干涉条纹c 彩色水平干涉条纹d 彩色竖直干涉条纹 c 练习4 5 关于薄膜干涉现象 下列说法中正确的是 a 在波峰和波峰叠加处 光得到加强 将出现亮条纹 在波谷和波谷叠加处 光将减弱 出现暗条纹b 观察皂液薄膜的干涉现象时 观察者和光源应该位于薄膜的同侧c 当薄膜干涉的条纹是等距的平行明暗条纹时 说明薄膜厚度处处相同d 薄膜干涉中 同一条纹上各点厚度都相同 bd 练习5 6 如图4 4所示 竖直的肥皂液膜的横截面 右侧受到一束平行光的照射 关于肥皂液膜产生干涉条纹的说法正确的是 a 在右侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液薄膜左右两个表面反射的两列波迭加生成的b 在左侧也能观察到类似的条纹c 观察到的条纹可能是黑白相间的也可能是色彩相间的d 观察到的条纹可能是水平的也可能是竖直的 a 练习6 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 用单色光从上面向下照射 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 三 薄膜干涉的应用 一 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 b 所示 如果观察到的干涉条纹如图 c 所示 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 只相当于一张纸的厚度 被检测平面的凹凸判定 7 下图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置 检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示 则 a 产生干涉的两列光波分别是由a的上表面和b的下表面反射的 b 产生干涉的两列光波分别是由a的下表面和b的上表面反射的 c 被检查的玻璃表面有凸起 d 被检查的玻璃表面有凹陷 bd 练习7 8 劈尖干涉是一种薄膜干涉 其装置如图所示 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相等 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 从上往下观察到的干涉条纹 a 变疏b 变密c 不变d 消失 a 镀层薄膜 在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜 一般用氟化镁 当薄膜的厚度适当时 在薄膜的两个表面上反射路程度差恰好等于半个波长 因而互相抵消 这就大大减小光的反射损失 增强了透射光的强度 这种薄膜叫增透膜 薄膜干涉的应用 二 增透膜 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 问题思考 9 市场上有种灯具俗称 冷光灯 用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低 从而广泛应用于各种场所 这种灯降低热效应的原理之一是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜 例如氟化镁 这种膜能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线 以 表示此红外线在薄膜中的波长 则所镀薄膜的厚度最小应为 a 8b 4c 2d b 练习9 10 下列说法中正确的是 a 用白光做光的干涉实验时 偏离中央明条纹较远的是紫光b 用白光做光的干涉实验时 偏离中央明条纹较远的是红光c 涂有增透膜的照相机镜头 增强了对紫光的透射程度d 从竖立肥皂膜上看到的彩色条纹是从膜的两表面反射光干涉的结果 bd 练习10 11 在光学镜上涂有增透膜 已知增透膜的折射率为1 4 绿光的波长为5600a 则增透膜的厚度为 1000a 练习11 12 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射 尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射 否则将会严重地损坏视力 有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜 他选用的薄膜材料的折射率为n 1 5 所要消除的紫外线的频率为8 1 1014hz 那么它设计的这种 增反膜 的厚度至少是多少 练习12 13 高层建筑物外墙大量使用的是幕墙玻璃 在白天 外面的人看不见室内的物体 而室内的人却能看见室外的景物 其原因是 a 在玻璃的外表面涂有增透膜b 在玻璃的外表面涂有高反射膜 即对光的反射率远大于透射率的物质 c 在玻璃的外表面涂有大量吸收光的物质d 在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜 b 练习13 常用的棱镜是横截面为三角形的三棱镜 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 四 折射时的色散 通过实验或作光路可知 如图 从玻璃棱镜的一个侧面射出的光线从另一侧面射出时向底面偏折 偏折角度不仅与棱镜材料的折射率有关 还跟入射角 棱镜顶角大小有关 点击画面观看动画 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 2 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n越大 偏折角 越大 1 棱镜对光路的改变规律 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 不同色光通过棱镜的后的偏折角度不同是因为棱镜材料对不同色光的折射率不同 2 一束白光经过棱镜后会发生色散 3 色光在介质中的传播规律 1 透明物质对于波长 不同的光的折射率不同 越小 n越大 2 由于n c v在同一物质中 不同波长的光波的传播速度不一样 波长越短 频率越大 波速越慢 光的颜色 红橙黄绿蓝靛紫偏向角 折射率 在介质中的光速 在介质中临界角 由小 大 由小 大 由大 小 由大 小紫光更易发生全反射 各种色光的情况统计