高中物理 必修3 4 137、8光的颜色、色散+激光 课件

第7节：光的颜色色散

第十三章：光第7节：光的颜色色散第十三章：光11．知道什么是色散现象。2．观察薄膜干涉现象，知道薄膜干涉能产生色散，并能利用它来解释生活中相关的现象。3．知道棱镜折射能产生色散，认识对同一介质，不同颜色的光折射率不同。1．知道什么是色散现象。2本节主要阐述色散的概念和发生色散现象的两种情况。本节把含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做色散。因此，白光干涉时产生彩色条纹也是一种色散现象。对于薄膜干涉的色散，应注意让学生动手做肥皂液薄膜的干涉实验，让学生仔细观察。在讲解时要辅之以光路图来说明其原理，关键是寻找和判断发生干涉的两列光从何而来。另一项主要内容是棱镜折射的色散，该现象主要涉及同一介质对不同色光速度、折射率、偏折角的影响。关于光的颜色、频率和波长应当明确，不同颜色的光具有不同的频率，光的频率决定于光源，与介质无关。光在不同介质中传播时，频率（颜色）不变，但速度（从而波长）要改变，在界面发生折射时偏振呈现不同，这就是折射色散的本质。本节主要阐述色散的概念和发生色散现象的两种情况3高中物理必修34137、8光的颜色、色散+激光课件41．光的色散：白光的双缝干涉条纹是______的，可见白光是由多种色光组成的，发生干涉时由于不同颜色的光的干涉条纹间距不同，白光被分了，像这样含有多种颜色的光被分解为________的现象，叫做光的色散，含有多种颜色的光通常称做复色光。一、光的颜色色散彩色单色光1．光的色散：白光的双缝干涉条纹是______的，可见白光是5２．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，就是光谱。760400620600580490450430蓝红橙黄绿青紫147.503.955.004.765.266.006.676.98波长２．光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其______6760400620600580490450430蓝红橙黄绿青紫147.503.955.004.765.266.006.676.98从左到右：a.颜色顺序：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫b.波长顺序：依次减小c.频率顺序：依次增大760400620600580490450430蓝红橙黄绿青7肥皂液薄膜在阳光下呈彩色二、薄膜干涉中的色散1.生活中常见的干涉现象肥皂液薄膜在阳光下呈彩色二、薄膜干涉中的色散1.生活中常见的8（1）点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。（2）用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。（3）在火焰的同侧观察火焰的反射像。（4）观察肥皂液薄膜烛焰像上是否有条纹？（5）观察条纹的方向，是竖直还是水平？想想为什么？（6）随着时间的推移，条纹有什么变化？2.实验演示：观察肥皂薄膜上干涉条纹（1）点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。2.实验演示：93.薄膜干涉的定义：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。不同单色光的薄膜干涉条纹

可见，波长越长，干涉条纹越宽3.薄膜干涉的定义：让一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两10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。前表面后表面4.现象解释由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。光从薄膜的前后11光程差为半波长的偶数倍，形成亮条纹。光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。1．观察条纹的方向，是竖直还是水平？想想为什么？2．随着时间的推移，条纹有什么变化？光程差为半波长的偶数倍，光程差为半波长的奇数倍，1．观察条纹12三、薄膜干涉在技术上的应用1．检查物体表面的平整程度2．增透膜三、薄膜干涉在技术上的应用1．检查物体表面的平整程度2．增透13标准样板待检部件空气薄层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。薄膜干涉的应用——检查表面的平整程度标准样板待检部件空气薄层取一个透明的标准样板，放在待检查的部14标准样板待检部件空气薄层光在空气层的上下表面发生反射,这两束反射光发生干涉.如果被检测表面的平整的,将看到与底线平行的干涉条纹.薄膜干涉的应用——检查表面的平整程度标准样板待检部件空气薄层光在空气层的上下表面发生反射,这两束15如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的，如图甲；如果观察到的干涉条纹如图乙丙，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甲乙丙被检测平面薄片标准样板单色光薄膜干涉的应用——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，如图甲；如果观16增透膜薄膜厚度在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长。它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。2．增透膜增透膜薄膜厚度在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于2．增3.高反射膜高反射膜薄膜厚度3.高反射膜高反射膜薄膜厚度18干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环解释：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薄膜干涉的应用——牛顿环干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环解释：干涉现象是由于凸透镜下19衍射时的色散衍射时的色散20折射时的色散折射时的色散21常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜，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。棱镜常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜，通常简称为棱镜。棱镜221．棱镜对光路的改变作用：

光线向底边偏折虚像向顶角偏移偏折角θ：（如上图中的θ）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θ越大。θ1．棱镜对光路的改变作用：光线向底边偏折232．棱镜使光发生色散的作用2．棱镜使光发生色散的作用24发生色散现象的原因(1)现象表明：同样入射角的各种色光经棱镜折射后，偏折的角度不同（大小顺序如何？）(2)棱镜材料对各种色光的折射率不同。（大小顺序如何？）（由折射定律可知）(3)各种单色光在介质中的光速不同。（大小顺序如何？）由公式：n=C

/v发生色散现象的原因(1)现象表明：同样入射角的各种色光经棱镜25各种色光的情况(同一介质)

光的颜色： 红、橙、黄、绿、青、蓝、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=λf),波长也随之改变。各种色光的情况(同一介质) 光的颜色： 红、橙、黄、绿、青261．下列现象中，属于光的干涉的是（）

A．雨过天晴，天空中形成的彩虹

B．阳光下，肥皂泡呈现彩色

C．一截插入水中的筷子，看上去变弯了

D．下雨后，在停过汽车的沥青路面上，油膜常出现彩色BD1．下列现象中，属于光的干涉的是（）BD272．关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法中正确的是(

)A．干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果B．若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的C．用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时间距小D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的AC2．关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法中正确的28薄板样板单色光3．如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干涉条纹是由下列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C被检平面薄板样板单色光3．如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是294．如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（）

A．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

B．干涉现象是由于凸透镜与玻璃之间空气膜的上

表面反射光和空气膜的下表面反射光叠加形成的

C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的

D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的BC4．如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间30第八节：激光第十三章：光第八节：激光第十三章：光311．了解激光的特点及其应用。2．知道全息照相的原理，体验现代科技的神奇，培养学生对科学的兴趣。1．了解激光的特点及其应用。32本节主要讲解激光的特点及其应用，以及全息照相技术。只要学生对激光有所了解，知道激光和自然光的区别，但不给激光下定义，更不讲激光产生的机理。关于全息照相的原理，理解相位差是形成立体图像的根本原因。由于课标对知识的要求仅限于“了解”层次，可参考教学资源库，让学生在老师的指导下自主学习。本节主要讲解激光的特点及其应用，以及全息照相技33高中物理必修34137、8光的颜色、色散+激光课件341．相干性：激光是一种人工产生的相干光。（相干光的条件：频率相同，相位差恒定，偏振方向一致。）相干性应用：光纤通讯、激光全息技术没有光纤和激光器发明就不会有现在的如此发达的互联网。一、激光的特点及应用1．相干性：激光是一种人工产生的相干光。相干性应用：光纤通讯35应用：测距、测速、信息存储和阅读2．平行度非常好：从地面上发射的一束极细的激光束，到达月球表面时，也只发散成直径lm多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的。手持式雷达测速仪手提激光测距仪应用：测距、测速、信息存储和阅读2．平行度非常好：从地面上发363．亮度高：所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率，自然光源亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1万倍。应用：工业切割、焊接；医学“光刀”；利用强激光产生的高压引发核聚变。氧化熔化激光切割激发核聚变3．亮度高：所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功37“全息”的意思为“全部信息”，即相对于只记录物体的明暗变化的普通摄影来说，激光全息摄影还能记录物体的空间变化。被拍摄的物体：小鸡拍摄得到的全息图全息摄影：记录被摄物体反射（透射）光波中全部信息（振幅、相位）的摄影。二、全息照相“全息”的意思为“全部信息”，即相对于只记录物体的明暗变化的38物拍摄全息照片的基本光路参考光照相底片反射光物光同一激光束被分成两束，参考光直接照到底片上，物光也到达底片。两者干涉，在底片上形成复杂的干涉条纹，各点的明暗程度反映了叠加的加强和减弱的情形。物拍摄全息照片的基本光路参考光照相底片反射光物光同一激光束被39全息照片的观看：照明光全息照片人眼全息照片的观看：用激光照射全息照片，在照片的另一侧观看原物体的立体的像。全息照片的观看：照明光全息照片人眼全息照片的观看：40全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，它是利用参考光和物光发生干涉形成的。激光全息图－根彩色全息苹果图

二、全息照相全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，激光全息图－根彩色全息苹果41英女王的全息照片英女王的全息照片42艺术品展示艺术品展示431．激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性（）

A．亮度高

B．方向性好

C．相干性好

D．抗电磁干扰能力强C1．激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性（442．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AC2．关于激光，下列说法正确的是()AC453．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C3．关于激光的应用问题，下列说法中正确的是()C46第7节：光的颜色色散

第十三章：光第7节：光的颜色色散第十三章：光471．知道什么是色散现象。2．观察薄膜干涉现象，知道薄膜干涉能产生色散，并能利用它来解释生活中相关的现象。3．知道棱镜折射能产生色散，认识对同一介质，不同颜色的光折射率不同。1．知道什么是色散现象。48本节主要阐述色散的概念和发生色散现象的两种情况。本节把含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做色散。因此，白光干涉时产生彩色条纹也是一种色散现象。对于薄膜干涉的色散，应注意让学生动手做肥皂液薄膜的干涉实验，让学生仔细观察。在讲解时要辅之以光路图来说明其原理，关键是寻找和判断发生干涉的两列光从何而来。另一项主要内容是棱镜折射的色散，该现象主要涉及同一介质对不同色光速度、折射率、偏折角的影响。关于光的颜色、频率和波长应当明确，不同颜色的光具有不同的频率，光的频率决定于光源，与介质无关。光在不同介质中传播时，频率（颜色）不变，但速度（从而波长）要改变，在界面发生折射时偏振呈现不同，这就是折射色散的本质。本节主要阐述色散的概念和发生色散现象的两种情况49高中物理必修34137、8光的颜色、色散+激光课件501．光的色散：白光的双缝干涉条纹是______的，可见白光是由多种色光组成的，发生干涉时由于不同颜色的光的干涉条纹间距不同，白光被分了，像这样含有多种颜色的光被分解为________的现象，叫做光的色散，含有多种颜色的光通常称做复色光。一、光的颜色色散彩色单色光1．光的色散：白光的双缝干涉条纹是______的，可见白光是51２．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，就是光谱。760400620600580490450430蓝红橙黄绿青紫147.503.955.004.765.266.006.676.98波长２．光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其______52760400620600580490450430蓝红橙黄绿青紫147.503.955.004.765.266.006.676.98从左到右：a.颜色顺序：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫b.波长顺序：依次减小c.频率顺序：依次增大760400620600580490450430蓝红橙黄绿青53肥皂液薄膜在阳光下呈彩色二、薄膜干涉中的色散1.生活中常见的干涉现象肥皂液薄膜在阳光下呈彩色二、薄膜干涉中的色散1.生活中常见的54（1）点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。（2）用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。（3）在火焰的同侧观察火焰的反射像。（4）观察肥皂液薄膜烛焰像上是否有条纹？（5）观察条纹的方向，是竖直还是水平？想想为什么？（6）随着时间的推移，条纹有什么变化？2.实验演示：观察肥皂薄膜上干涉条纹（1）点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。2.实验演示：553.薄膜干涉的定义：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。不同单色光的薄膜干涉条纹

可见，波长越长，干涉条纹越宽3.薄膜干涉的定义：让一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两56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。前表面后表面4.现象解释由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。光从薄膜的前后57光程差为半波长的偶数倍，形成亮条纹。光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。1．观察条纹的方向，是竖直还是水平？想想为什么？2．随着时间的推移，条纹有什么变化？光程差为半波长的偶数倍，光程差为半波长的奇数倍，1．观察条纹58三、薄膜干涉在技术上的应用1．检查物体表面的平整程度2．增透膜三、薄膜干涉在技术上的应用1．检查物体表面的平整程度2．增透59标准样板待检部件空气薄层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。薄膜干涉的应用——检查表面的平整程度标准样板待检部件空气薄层取一个透明的标准样板，放在待检查的部60标准样板待检部件空气薄层光在空气层的上下表面发生反射,这两束反射光发生干涉.如果被检测表面的平整的,将看到与底线平行的干涉条纹.薄膜干涉的应用——检查表面的平整程度标准样板待检部件空气薄层光在空气层的上下表面发生反射,这两束61如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的，如图甲；如果观察到的干涉条纹如图乙丙，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甲乙丙被检测平面薄片标准样板单色光薄膜干涉的应用——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，如图甲；如果观62增透膜薄膜厚度在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长。它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。2．增透膜增透膜薄膜厚度在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于2．增3.高反射膜高反射膜薄膜厚度3.高反射膜高反射膜薄膜厚度64干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环解释：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薄膜干涉的应用——牛顿环干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环解释：干涉现象是由于凸透镜下65衍射时的色散衍射时的色散66折射时的色散折射时的色散67常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜，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。棱镜常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜，通常简称为棱镜。棱镜681．棱镜对光路的改变作用：

光线向底边偏折虚像向顶角偏移偏折角θ：（如上图中的θ）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θ越大。θ1．棱镜对光路的改变作用：光线向底边偏折692．棱镜使光发生色散的作用2．棱镜使光发生色散的作用70发生色散现象的原因(1)现象表明：同样入射角的各种色光经棱镜折射后，偏折的角度不同（大小顺序如何？）(2)棱镜材料对各种色光的折射率不同。（大小顺序如何？）（由折射定律可知）(3)各种单色光在介质中的光速不同。（大小顺序如何？）由公式：n=C

/v发生色散现象的原因(1)现象表明：同样入射角的各种色光经棱镜71各种色光的情况(同一介质)

光的颜色： 红、橙、黄、绿、青、蓝、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=λf),波长也随之改变。各种色光的情况(同一介质) 光的颜色： 红、橙、黄、绿、青721．下列现象中，属于光的干涉的是（）

A．雨过天晴，天空中形成的彩虹

B．阳光下，肥皂泡呈现彩色

C．一截插入水中的筷子，看上去变弯了

D．下雨后，在停过汽车的沥青路面上，油膜常出现彩色BD1．下列现象中，属于光的干涉的是（）BD732．关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法中正确的是(

)A．干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果B．若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的C．用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时间距小D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的AC2．关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法中正确的74薄板样板单色光3．如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干涉条纹是由下列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C被检平面薄板样板单色光3．如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是754．如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（）

A．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

B．干涉现象是由于凸透镜与玻璃之间空气膜的上

表面反射光和空气膜的下表面反射光叠加形成的

C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的

D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的BC4．如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间76第八节：激光第十三章：光第八节：激光第十三章：光771．了解激光的特点及其应用。2．知道全息照相的原理，体验现代科技的神奇，培养学生对科学的兴趣。1．了解激光的特点及其应用。78本节主要讲解激光的特点及其应用，以及全息照相技术。只要学生对激光有所了解，知道激光和自然光的区别，但不给激光下定义，更不讲激光产生的机理。关于全息照相的原理，理解相位差是形成立体图像的根本原因。由于课标对知识的要求仅限于“了解”层次，可参考教学资源库，让学生在老师的指导下自主学习。本节主要讲解激光的特点及其应用，以及全息照相技79高中物理必修34137、8光的颜色、色散+激光课件801．相干性：激光是一种人工产生的相干光。（相干光的条件：频率相同，相位差恒定，偏振方向一致。）相干性应用：光纤通讯、激光全息技术没有光纤和激光器发明就不会有现在的如此发达的互联网。一、激光的特点及应用1．相干性：激光是一种人工产生的相干光。相干性应用：光纤通讯81应用：测距、测速、信息存储和阅读2．平行度非常好：从地面上发射的一束极细的激光束，到达月球表面时，也只发散成直径lm多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的。手持式雷达