高中物理 第十三章 第7、8节 光的颜色 色散 激光课件 新人教版选修34.ppt

第十三章 第7 8节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 要点一 要点二 要点三 1 知道白光是由多种色光组成的 2 能说明薄膜干涉条纹的特点 能解释薄膜干涉的成因 3 理解折射中的色散 了解各种色光特性的差别 4 了解激光的特性和应用 用激光观察全息照片 1 光的颜色与色散 1 光的颜色与波长 2 白光的组成 3 光的色散与光谱 光的色散 含有多种颜色的光被分解为的现象 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 4 人眼的两种感觉细胞 视杆细胞 对光敏感 视锥细胞 对颜色敏感 单色光 波长 2 薄膜干涉中的色散 1 薄膜干涉中相干光的获得 光照射到薄膜上 在薄膜的前后两个面的光是由同一列光波分解而成的 它们具有相同的 恒定的相位差及振动方向 2 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 前后两个面的反射光的差不同 在某些位置两列波叠加后相互加强 于是出现条纹 在另一些位置 两列波相遇后被相互削弱 于是出现条纹 反射 频率 路程 亮 暗 关键一点 观察薄膜干涉现象时 必须在有光照的一侧 3 衍射时的色散用白光进行衍射实验时 得到的是条纹 这是由于白光中包含各种颜色的光 不同色光亮条纹的不同造成的 彩色 位置 4 折射时的色散 1 偏向角 光通过棱镜后向它的横截面的方向偏折 如图13 7 1所示中的 为光的偏向角 光的偏向角越大 棱镜对光的偏折程度越 2 白光通过棱镜时的色散 底边 大 图13 7 2 图13 7 1 一束白光通过三棱镜后形成如图13 7 2的光谱 由上到下的色光顺序为 红 橙 靛 紫 它说明白光是由这七种色光组成的复色光 结论 白光色散时 的偏向角最小 的偏向角最大 这说明同种物质对波长不同的光的折射率不一样 波长 折射率越大 不同色光在同种介质中有以下关系 f越大 越小 n越 v越小 越 f越小 越 n越小 v越 越小 黄 绿 蓝 红光 紫光 越短 大 大 大 大 5 激光 1 激光的特点及应用 单一 恒定 相同 平行度 范围 时间 能量 2 全息照相 与普通照相技术的比较 普通照相技术所记录的只是光波的能量强弱信息 而全息照相技术还记录了光波的信息 原理 全息照相的拍摄利用了光的原理 使和物光在底片上相遇 发生干涉 形成复杂的干涉条纹 这要求参考光和物光必须具有很高的性 观察全息照片时要用照射照片 从另一侧面观察 相位 干涉 参考光 相干 激光 答案 d 2 关于薄膜干涉 下列说法中正确的是 a 只有厚度均匀的薄膜 才会发生干涉现象b 只有厚度不均匀的楔形薄膜 才会发生干涉现象c 厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹d 观察肥皂液膜的干涉现象时 观察者应和光源在液膜的同一侧 解析 当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时 只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件 就会出现明条纹 满足振动减弱的条件就会出现暗条纹 a b错误 厚度均匀的薄膜满足干涉条件 但路程差都相同 不会出现条纹 c错误 观察肥皂液膜的干涉现象时 观察者必须和光源在液膜的一侧 d正确 答案 d 3 如图13 7 3所示的四幅图表示一束白光通过三棱镜的光路图 其中正确的是 图13 7 3 解析 因光在棱镜的两个侧面上发生折射 每次折射都向底边偏折 并且玻璃对不同单色光的折射率不同 不同单色光在同一侧面的偏折角就不同 答案 d 4 白光通过三棱镜发生色散时 红光比紫光偏折得轻 这说明 a 不同颜色的光在真空中的光速不同b 对同一介质 红光的折射率比紫光小c 在同一介质中 红光的光速比紫光小d 每种颜色的光通过三棱镜都会分成几种颜色的光解析 三棱镜的色散说明白光是复色光 相同的介质对不同频率的光折射率不同 频率越大折射率越大 在该介质中的速度越小 所有光在真空中的光速相同 综上只有b项正确 答案 b 5 关于激光的应用问题 下列说法中正确的是 a 光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制 使其在光导纤维中传递信息的b 计算机内的 磁头 读出光盘上记录的信息是应用了激光有相干性的特点c 医学中用激光作 光刀 来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点d 激光测距雷达 利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点 解析 由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性好 选项a错 计算机内的 磁头 读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好 选项b错 医疗中的激光 光刀 利用了激光的亮度高的特点 选项c对 激光测距利用的是激光的平行度和方向性好的特点 选项d错 答案 c 1 对光的颜色的理解不同颜色的光 波长不同 频率不同 而同种颜色的光在不同的介质中折射率不同 速度和波长均不相同 但频率相同 因此说光的颜色是由频率决定的 而不是由波长决定的 2 各种色光特性的比较 1 一束细白光通过玻璃三棱镜折射后 在竖直放置的光屏上形成了如图13 7 4所示的光谱 其中a c为光谱的边缘色光 关于a b c三种色光 下列说法正确的是 图13 7 4 答案 a 2 竖放肥皂膜的干涉现象 1 白光照射图样是彩色的 竖直放置的肥皂液膜 因重力的作用 上面薄 下面厚 由于不同颜色的光的波长不同 从前后两个表面反射的光 在不同的位置被加强 换句话说 不同颜色的光对应亮条纹的位置不同 不能完全重合 因此看起来是彩色的 2 条纹是水平方向的 因为在同一水平高度处 薄膜的厚度相同 从前后两表面反射的光的路程差均相同 如果此时两反射光互相加强 则此高度水平方向各处均加强 因此 明暗相间的干涉条纹应为水平方向 3 薄膜干涉的应用 1 用干涉法检查平面平整度 如图13 7 5甲所示 两板之间形成一层空气膜 用单色光从上向下照射 如果被检测平面是光滑的 得到的干涉图样必是等间距的 如果被测表面某处凹下 则对应亮条纹 或暗条纹 提前出现 如图乙中p条纹所示 如果某处凸起来 则对应条纹延后出现 如图乙中q所示 13 7 5 注 提前 与 延后 不是指在时间上 而是指由左到右的位置顺序上 2 增透膜 为了减少光学装置中的反射光的损失 可在元件表面涂一层透明薄膜 一般是氟化镁 如图13 7 6所示 在增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波 相互叠加 当路程差为半波长的奇数倍时 在两个表面反射的光反向 相互抵消 从而使反射的两列光波产生相消干涉 反射光的能量几乎等于零 图13 7 6 名师点睛 增透膜的 增透 应理解为 两束反射光相互抵消 反射光的能量减少 由于总的能量是守恒的 反射光的能量被削弱了 透射光的能量就必然得到增强 增透膜是通过 消反 来确保 增透 的 2 如图13 7 7所示是用干涉法检查某块厚玻璃块的上表面是否平整的装置 所用单色光是用普通光源加滤光片产生的 检查中所观察到的干涉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13 7 7 审题指导 薄膜干涉是从薄膜两个表面反射的两束光叠加形成的 解析 样板和厚玻璃之间存在楔形空气薄膜 用单色光从这个空气薄膜表面照射 入射光从空气薄膜的上 下表面反射回的两列光波形成干涉条纹 空气薄膜的上 下表面就是a的下表面和b的上表面 故选项c正确 答案 c 被测平面凹下或凸起的形象判断法 被测平面凹下 或凸起 的形象判断法 矮人行走法 即把干涉条纹看成 矮人 的行走轨迹 让一个小矮人在两板间沿着一条条纹直立行走 始终保持脚踏被测板 头顶样板 在行走过程中 若遇一凹下 他必向薄膜的尖端去绕 方可按上述要求过去 即条纹某处弯向薄膜尖端 该处为一凹下 若遇一凸起 他必向薄膜的底部去绕 方可按上述要求过去 即条纹某处弯向薄膜底部 该处为一凸起 1 激光雷达对准目标发出一个极短的激光脉冲 测量发射脉冲和收到回波的时间间隔 结合发射的方向 就可探知目标的方位和距离 结合多普勒效应 还可以求出目标的运动速度 利用激光的平行度好 2 读盘激光的平行度很好 可以会聚到很小的一点 让会聚点照射dvd机 cd唱机或计算机的光盘上 就可读出光盘上记录的信息 利用激光的平行度好 3 医用激光刀可以用于医疗的某些手术上 具有手术时间短 损伤小 不会引起细菌感染 止血快等优点 利用激光的亮度高 4 切割金属等难熔物质用激光可以产生几千万度的高温 使最难熔的物质也可在瞬间汽化 利用激光的亮度高 5 激光育种用激光照射植物的种子 会使植物产生有益的变异 用于培育新品种 利用激光的亮度高 6 引起核聚变使聚变能在控制的前提下进行 利用激光的亮度高 7 激光可以作为武器使用用以击毁侦察卫星 飞行的导弹 飞机 装甲车等 利用激光的亮度高 8 光纤通信激光可以像无线电波那样进行调制 可用来传递信息 而它的频率比无线电波高的多 它所能携带的信息量比无线电波的大 是种很好的通信载体 3 关于激光 下列说法正确的是 a 激光是用人工方法激发出的一种特殊的光b 自然界中某些天然物体也可以发出激光c 激光可以像刀子一样切除肿瘤d 由于激光的方向性好 所以激光不能发生衍射现象 审题指导 从激光的产生和特性去