高中物理 137、8光的颜色色散激光课件 新人教版选修34.ppt

课前自主导学 当堂双基达标 课堂互动探究 课后知能检测 教学教法分析 教学方案设计 7光的颜色色散8激光 课标要求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 课标解读1 知道光的色散现象 知道白光是由多种色光组成的 2 理解薄膜干涉中的色散现象 并了解薄膜干涉的应用 3 理解光折射时的色散现象 知道同一介质对不同色光的折射率不同 4 了解激光的特性和应用 应用激光观察全息照片 教学地位本节主要学习光的颜色和几种不同的色散现象 介绍了激光的特性和应用 具有较强的时代气息 光的色散是高考的热点 新课导入建议小朋友吹出的肥皂泡 热菜汤表面的油花 马路上积水表面的油膜 都会看到彩色的条纹 你知道这些彩色条纹是如何形成的吗 通过这节课的学习 你就能明白其中的道理 教学流程设计 1 基本知识 1 光的颜色与波长 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 单色光 波长 4 几种色散现象 薄膜干涉中的色散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个实际的光源分解而成的 它们具有相同的 恒定的 反射 频率 相位差 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 前后两个面的光的差不同 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 两列波相遇后被相互削弱 于是出现 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 这种现象是光在衍射时的色散 反射 路程 亮条纹 暗条纹 彩色 折射时的色散如图13 7 1说明白光通过棱镜折射后 由上到下的色光顺序为 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 这说明 a 透明物质对于波长 不同的光的折射率n 越小 n 不一样 越大 不一样 越小 2 思考判断 1 色散现象表明 白光是复色光 2 单色光通过棱镜后也能发生色散 3 某单色光在不同介质中传播时光的频率 波长均不同 3 探究交流光从真空进入介质中 其频率 波长 波速如何变化 提示 光的频率是由光源的发光机理决定的 所以光由真空进入介质中时 光的频率不变 但波长会减小 由波速公式v f可知 光的传播速度减小 1 基本知识 1 激光的特点及应用 相同 恒定 一致 平行度 测距 空间 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信息 而全息照相技术还记录了光波的信息 原理 全息照片的拍摄利用了光的原理 强弱 相位 干涉 2 思考判断 1 激光可用做 光刀 来切开皮肤是利用激光的相干性好 2 全息照相技术只能记录光波的强弱信息 3 探究交流在做双缝干涉实验时 为什么常用激光 提示 频率相同的两束光相遇才能发生干涉 激光的单色性好 频率单一 通过双缝时能够得到两束相干光 问题导思 1 折射时色散的原因是什么 2 双缝干涉中为什么出现彩色条纹 1 折射时的色散 1 我们把射出棱镜的光线与入射光线方向的夹角叫通过棱镜的偏向角 如图13 7 2所示 实验表明 白光色散时 红光的偏向角最小 紫光的偏向角最大 这说明玻璃对不同色光的折射率是不同的 紫光的最大 红光的最小 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 3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 a 把温度计放在光屏上c色光的下方 示数增加最快b 若分别让a b c三色光通过一双缝干涉装置 则a光形成的干涉条纹的间距最大c a b c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小d 让a b c三色光以同一入射角 从某一介质射入空气中 若b光恰能发生全反射 则c光也一定能发生全反射 当b光恰能发生全反射时 c光的入射角小于临界角 不会发生全反射 故选项d错误 答案 a 1 2014 银川检测 如图13 7 4所示 一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象 下列说法正确的是 a 红光的偏折最大 紫光的偏折最小b 红光的偏折最小 紫光的偏折最大c 玻璃对红光的折射率比紫光大d 玻璃中紫光的传播速度比红光大 答案 b 问题导思 1 昆虫的翅膀呈现彩色的原因是什么 2 照相机的镜头为什么呈淡紫色 3 如何利用薄膜干涉的原理检查平面的平整度 1 竖放肥皂膜干涉现象 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 从前后两表面的反射光的路程差均相同 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 2 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13 7 5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 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 3 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产生相消干涉 反射光的能量几乎等于零 用如图13 7 7所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象 图a是点燃的酒精灯 在灯芯上撒些盐 图b是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈 将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转 观察到的现象是 a 当金属丝圈旋转30 时干涉条纹同方向旋转30 b 当金属丝圈旋转45 时干涉条纹同方向旋转90 c 当金属丝圈旋转60 时干涉条纹同方向旋转30 d 干涉条纹保持原来状态不变 审题指导 该题可按如下思路分析 竖直肥皂膜是由于重力作用产生的上薄下厚的薄膜 旋转改变不了薄膜上薄下厚的特点 肥皂膜干涉是等厚干涉 同一厚度处产生的干涉条纹在同一级次上 解析 竖直肥皂膜是由于重力作用产生的上薄下厚的薄膜 所以金属丝圈的缓慢转动 改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状 由干涉原理可知 同一厚度处的干涉条纹在同一级次上 所形成的干涉条纹都是水平的 与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关 仍然是水平的干涉条纹 d正确 答案 d 2 如图13 7 8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 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是被检查的平面 而形成干涉的两束反射光是a b间的空气薄层反射的 所以选c 答案 c 问题导思 1 激光有哪些特性 2 激光全息照相利用了激光哪个特性 1 相干性好所谓相干性好 是指容易产生干涉现象 普通光源发出的光 即使是所谓的单色光 频率是不一样的 而激光器发出的激光的频率几乎是单一的 并且满足其他的相干条件 所以 现在我们做双缝干涉实验时 无需在双缝前放一个单缝 而是用激光直接照射双缝 就能得到既明亮又清晰的干涉条纹 利用相干光易于调制的特点 传输信息 所能传递的信息密度极高 一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视 全国人民同时通话还用不完它的通讯容量 而光纤通信就必须借助激光技术才能发展 2 平行度非常好与普通光相比 传播相同距离的激光束的扩散程度小 光线仍能保持很大的强度 保持它的高能量 利用这一点可以精确测距 现在利用激光测量地月距离精确度已达到1m 3 激光的亮度非常高它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量 如果把强大的激光束会聚起来 可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温 不能直接照射眼睛 否则会伤害眼睛 4 激光单色性很好激光的频率范围极窄 颜色几乎是完全一致的 多选 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 解析 答案 ac 3 纳米科技是跨世纪新科技 使激光束的宽度在纳米级范围内 可恢复人体已损坏的器官 对dna分子进行超微型基因修复 把至今尚令人类无奈的癌症彻底根除 这主要是利用激光的 a 单色性b 方向性c 高能量d 偏振性 解析 激光由于能把巨大能量高度集中地辐射出来 所以在医学上作 光刀 切开皮肤 切除肿瘤或做其他外科手术 答案 c 1 光的颜色取决于 a 波长b 频率c 传播速度d 折射率 解析 光的频率决定光的颜色 光在传播过程中频率不变 即颜色不变 答案 b 2 让激光照到vcd机 cd机或计算机的光盘上 就可以读出盘上记录的信息 经过处理后还原成声音和图像 这是利用光的 a 平行度好 可以会聚到很小的一点上b 相干性好 可以很容易形成干涉图样c 亮度高 可以在很短时间内集中很大的能量d 波长短 很容易发生明显的衍射现象 解析 激光的特点之一是平行度好 它可以会聚到一个很小的点上 dvd vcd cd唱机或电脑上的光驱及刻录设备就利用了激光的这一特点 a正确 b c d错误 答案 a 3 2014 南昌二中检测 下图所示为一束白光通过三棱镜的光路图 其中正确的是 解析 因光在棱镜的两个侧面上发生折射 每次折射都向底面偏折 并且玻璃对不同色光的折射率不同 不同单色光在同一侧面的折射角就不同 故正确答案为d 答案 d 4 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 就会出现亮条纹 满足振动减弱的条件就会出现暗条纹 这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现 当薄膜厚度均匀时 不会出现干涉条纹 但也发生干涉现象 如果是单色光照射 若满足振动加强的条件 整个薄膜前方都是亮的 否则整个薄膜的前方都是暗的 如果是复色光照射 某种颜色的光因干涉而振动加强 另一些颜色的光会因干涉而振动减弱 减弱的光透过薄膜 加强的光被反射回来 这时会看到薄膜的颜色呈某种单色光的颜色 但不形成干涉条纹 故选d 答案 d 5 如图13 7 9所示 在水中有一厚度不计的薄玻璃片做成的