湖北省丹江口市高中物理 第十三章 光 第七节 光的颜色 色散课件 新人教版选修34.ppt

光的颜色色散 1 棱镜对光的作用 1 棱镜对光线的改变 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 棱镜折射率越大 偏折角 越大 通过实验或作光路可知 偏折角度不仅与棱镜材料的折射率有关 还跟入射角的大小有关 一 光的颜色色散 2 各种色光的情况统计表 同一介质 光的颜色 红橙黄绿蓝靛紫偏向角 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 一 光的颜色色散 一 光的颜色色散 3 白光的颜色色散 3 不同颜色的光 在真空中波速一样 而各种色光的波长不同 所以它们的频率不同决定了光的颜色 一 光的颜色色散 1 说明白光不是单色光 而是由各种色光 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 混合而成 2 光的色散 含有多种颜色的光被分解为单色光的现象 不同色光通过棱镜的后的偏折角度不同 因为棱镜材料对不同色光的折射率不同 波长越长 频率越小 波长越短 频率越大 各色光在真空中的频率的范围见下表 一 光的颜色色散 4 光谱 含有多种颜色的光被分解后 各种色光按其波长的有序排列 称为光谱 比如太阳的光谱按波长由大到小依次为红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 5 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 一 光的颜色色散 下面这些透明物体为什么会有颜色 地上的油膜 肥皂泡 点击画面观看动画 1 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 二 薄膜干涉中的色散 2 不同单色光的薄膜干涉条纹 可见 波长 越长 干涉条纹越宽 二 薄膜干涉中的色散 前表面 后表面 二 薄膜干涉中的色散 3 现象解释 1 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 光程差为波长的整数倍 形成干涉加强区 得到亮条纹 光程差为半波长的奇数倍 形成干涉减弱区 得到暗条纹 二 薄膜干涉中的色散 3 现象解释 2 在重力的作用下 薄膜随着时间越来越薄 条纹间距变稀疏 白光照射时是彩色条纹 二 薄膜干涉中的色散 3 现象解释 3 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 由于光波波长极短 所以微薄膜干涉时 介质膜应足够薄 才能观察到干涉条纹 2 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浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉 二 薄膜干涉中的色散 3 现象解释 4 4 像上出现明暗相间的黄色条纹 5 随着时间的推移 条纹间距越来大 1 点燃酒精灯 并在酒精灯火焰里洒一些食盐 3 在火焰的同侧观察火焰的反射像 2 用金属环在肥皂液中浸一下 制成肥皂薄膜 二 薄膜干涉中的色散 4 实验 白光的薄膜干涉条纹 彩色条纹 水面上的油膜呈彩色 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 标准样板 待检部件 空气薄层 三 薄膜干涉的应用 1 检查工件表面的平整程度 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 只相当于一张纸片的厚度 三 薄膜干涉的应用 1 检查工件表面的平整程度 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恰好等于半个波长 因而互相抵 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 三 薄膜干涉的应用 2 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 三 薄膜干涉的应用 2 增透膜 1 下列现象属于薄膜干涉的有 a 在水面上的油膜呈现的彩色花纹 b 雨后天空中呈现的彩虹 c 阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹 d 肥皂泡上呈现的彩色环纹 四 练习 2 用单色光照射肥皂薄膜 a 看到的干涉图样是明暗相间的条纹 b 从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉 形成干涉图样 c 一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出来 形成两列波 这两列波频率相同 所以可以产生干涉 d 若改用白光照射则看不到干涉条纹 2002 上海卷 3 如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置 p是附有肥皂膜的铁丝圈 s是一点燃的酒精灯 往火焰上洒些盐后 在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的 a b c d 4 如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上表面是否平的装置 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哪两个表面反射的光叠加而成的 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 2003 上海卷 5 劈尖干涉是一种薄膜干涉 其装置如图1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2所示 干涉条纹有如下特点 任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等 任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定 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将 a 变疏b 变密c 不变d 消失 6 有关光学仪器上镜头的增透膜 下列说法正确的是 a 增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度 b 增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的 c 增透膜的厚度等于入