第5节 光的色散（导学案）初中物理人教版（2024）八年级上册（原卷版）

第5节光的色散（导学案）【学习目标】1.理解光的色散现象，知道白光由多种色光组成，能解释生活中与光的色散相关的自然现象。（物理观念）2.通过对光的色散实验的分析，培养逻辑推理和归纳总结能力，学会运用类比、对比等科学方法解决光学问题。（科学思维）3.经历探究光的色散的实验过程，掌握实验操作技能，学会收集、分析和处理实验数据，能根据实验结果得出合理的结论。（科学探究）4.培养对光学现象的好奇心和求知欲，养成尊重科学、实事求是的科学态度，增强将科学知识应用于生活实际的意识和责任感。（科学态度与责任）【学习重点】1.通过观察白光经三棱镜分解为七色光的实验并分析现象，展现光的色散，确定白光构成。2.借助实验和实例，领会色光三原色及色光混合规律，了解不同色光混合产生各色色彩的原理。3.认识红外线与紫外线的特征、应用及其在生活和科技领域的重要意义。【学习难点】1.光的色散原理抽象，不同色光折射偏折程度与波长有关，学生理解有难度。2.红外线和紫外线不可见，但可通过可见效应认识研究，还能用于解释实际现象、解决相关问题。【自主预习】阅读教材P107~110《第5节光的色散》，完成以下问题：1.色散：三棱镜把白光分解成、、、、、、七种颜色的光，这种现象叫光的色散。2.色散现象表明：白光是复色光，不同颜色的光通过三棱镜时偏折程度不同，光偏折程度最小，光偏折程度最大。3.色光的三原色是、、，其它色光可由这三种色光混合而成，白光是红、绿、蓝三种色光混合而成的。4.透明体的颜色由它的色光决定；不透明体的颜色由它的色光决定，白色物体反射所有颜色的光，黑色吸收所有颜色的光。【探究新知】探究一、色散 17世纪以前，人们一直认为白色是最单纯的颜色。直到1666年，英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜分解了太阳光，发现了光的色散现象，这才揭开了光的颜色之谜。【牛顿的白光色散实验】结论：白色的太阳光是由各种颜色的光混合而成的。1.演示：探究光的色散 让一束太阳光照射到三棱镜上，观察从三棱镜射出的光有什么变化？【实验现象】白光经两次折射后，在屏幕上形成了一条彩色光带。光带颜色依次为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。【实验分析】（1）白光不是单色光，是由各种色光混合成的。（2）不同的色光通过三棱镜的偏折程度不同。红光的偏折程度最小，紫光的偏折程度最大。2.光的色散（1）概念：太阳光（白光）通过三棱镜后发生偏折，分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光，这种现象叫作光的色散（dispersion）。（2）光的色散现象表明，太阳光是由七种色光（红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫）混合而成的。3.彩虹形成的原因彩虹是雨过天晴后经常出现的一种自然现象，彩虹的形成原因：雨后的天空悬浮着大量的细小水珠，太阳光照射到这些小水珠上时，便被分解成不同颜色的光。如果这些色光刚好进入我们的眼睛，我们就能看见绚丽的彩虹了。4.生活中常见的色散现象【想想做做】 如果没有三棱镜，也可以用如右图所示的装置来进行光的色散实验。在深盘中盛一些水，盘边斜放一块平面镜，使镜的下部浸入水中。让一束阳光照射在水下的平面镜上，并反射到白墙或白纸上。观察墙壁或白纸上反射光的颜色。【典例1】如图所示，小华利用平面镜、较深的盆和水等器材研究光的色散实验，在盆中盛水后，在盆边斜放一个平面镜，使太阳光照射在水中的平面镜上，并反射到白色的竖直墙壁上，发现墙壁上有彩色的光带，为了更好地观察彩色光带的色彩，可以适当（增大/减小）盆与墙壁的距离。此时镜面和水的部分结构相当于组成了这一光学器件。探究二、色光的混合1.演示：观察色光的混合现象【思考】色散后的各种色光可以混合还原成白光。那么，只将两种不同的色光混合，能否得到一种新的色光呢？【想一想】如何从白光中获得一种单色光呢？【操作1】当太阳光通过红色（或蓝色、绿色）玻璃纸时，你看到什么现象？【归纳总结】不透明物体的颜色由物体反射的色光决定。【操作2】当太阳光通过红色（或蓝色、绿色）玻璃片时，你看到什么现象？【归纳总结】透明物体的颜色由透过的色光决定。【操作3】将红、绿、蓝中任意两种色光照射到白纸上，相互重叠的区域是什么颜色？请将观察结果填入下表。2.色光的三原色红、绿、蓝三种色光按不同的比例混合，可以产生各种颜色的光。因此，把红、绿、蓝三种色光叫做色光的三原色。3.光的混合 红、绿、蓝三种色光，等比例混合为白光。彩色电视机、手机和计算机显示器能呈现彩色图像，就是运用了三原色光混合的原理。在屏幕上排列着许多由红、绿、蓝组合而成的发光点，这些发光点在电路的控制下发出不同强度的三原色光，从而产生不同的色彩。提示：手机画面的颜色是由红、绿、蓝三种色条合成的。4.物体的颜色(1)透明物体的颜色由它透过的色光决定。眼睛接收到透明物体透过的色光是什么颜色，我们就感觉透明物体是什么颜色。(2)不透明物体的颜色由它反射的色光决定。不透明物体反射什么颜色的光到我们眼里，我们就感觉不透明的物体是什么颜色的。(3)白色物体反射所有的色光。什么颜色的色光照射到白色物体上，白色物体就呈现什么颜色；无色透明的物体可以让所有的色光透过，所以什么颜色的色光透过无色透明的物体，无色透明的物体就呈现什么颜色。(4)黑色物体吸收所有的色光。无论什么颜色的色光照射到黑色物体上，物体仍呈现黑色；单色物体反射自身颜色的色光，而吸收其他色光。【典例2】舞台上灯光流光溢彩，、绿、蓝是光的三原色，把它们按不同比例混合，能产生任何一种其他颜色的光；胖胖同学在黑暗的屋子里，用红色灯光照在白色上衣，蓝色裤子上，则上衣呈色。探究三、看不可见的光1.可见光普 三棱镜把太阳光分解成不同颜色的光，它们按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列，形成太阳的可见光谱，如图所示。可见光指的是人眼可以看到的各种色光。2.红外线（1）红外线的发现 1800年，英国科学家赫歇尔，（1738—1822）在研究各种色光的热效应时发现一个奇怪的现象：当温度计放在色散光带红光外侧时，其示数也会增大。由此，他推测这一区域存在一种人眼看不见的光。今天，人们利用灵敏的温度传感器，很容易再现赫歇尔当年的实验现象。（2）演示：观察红外线的热效应【进行实验】 如图所示，让一束太阳光通过三棱镜后，将与计算机连接的温度传感器探头分别放在红光的内侧和外侧，观察温度——时间图像的温度变化。【现象观察】 探头放在红光内侧，计算机屏幕显示的示数上升，然后将探头移到红光的外侧，计算机屏幕显示的示数也会上升，并且上升得更快。【现象分析】 实验说明在可见光谱的红光外侧还存在着一种能使被照射的物体快速升温而人眼看不见的光。（3）红外线的概念及性质 ①概念：把可见光谱红端之外的辐射，称为红外线（infraredray）。②红外线的性质及应用热效应强：工业上用红外线烘干汽车表面的喷漆，家庭中用红外线烤箱烤制食品，浴室用红外线灯来取暖。方向性好：利用红外线遥感技术可以进行地质勘测、寻找水源、监视森林火灾等。遥控：电视机、投影仪、空调的遥控器前端有一个发光二极管，按下不同的键时，可以发出不同的红外线，来实现对电视机、投影仪、空调等家电的遥控。红外线感应：由于人体可以发出红外线，所以可以利用这一点来制作红外线感应灯、自动门、洁具的自动开关等。红外线热成像一个物体，当它的温度升高时，尽管看起来外表还跟原来一样，但它辐射的红外线却会增强。人体生病的时候，局部皮肤的温度异常，如果在照相机装上对红外线敏感的胶片，给皮肤拍照并与健康人的照片对比，有助于诊断疾病。夜间人的体温比野外草木、岩石的温度高，人体辐射的红外线比它们强。人们根据这个道理制成了红外线夜视仪。2.紫外线（1）紫外线的发现 1801年，德国物理学家里特（1776—1810）偶然发现，放在太阳光色散光带紫光外侧的照相底片感光了。里特没有忽视这个小问题，经过反复研究，终于发现这里有一种不可见光——紫外线（ultravioletray）。（2）观察紫外线的荧光效应【提出问题】既然在可见光谱的红光以外存在着看不见的光即红外线，那么在可见光谱的紫光以外是否也有一种看不见的光呢？【设计并进行实验】让一束太阳光通过三棱镜后，将涂有荧光物质的纸条放在紫光外侧，会看见荧光物质发光了。【分析论证】实验说明紫光外侧有一种能使荧光物质发光而人眼看不见的光。【归纳探究】在可见光谱的紫光之外存在着一种看不见的光，这种光最显著的特征是能使荧光物质发光。（3）紫外线的性质和概念①概念：在可见光谱的紫端以外，还有一种看不见的光，称为紫外线（ultravioletray）。②紫外线的性质化学作用：利用紫外线使照相胶片感光荧光物质发光。生理作用：适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D，有利于骨骼的生长和身体健康；医院、厨房等常用紫外线进行灭菌。荧光效应：除紫外线验钞机上利用这种效应外，利用不同物质在紫外线照射下会发出不同颜色的荧光的特点，可以鉴别物质。（4）紫外线的危害和防护适当的紫外线照射对人体有益；过强的紫外线能伤害人的皮肤，轻则使皮肤粗糙，重则引起皮肤癌。预防紫外线最好的办法就是外出时戴上墨镜、遮阳伞或宽檐帽，避免在阳光直射的地方久待，眼睛不要对着太阳看。电焊的弧光中有强烈的紫外线。因此电焊工人在工作时必须穿好工作服，并戴上防护面罩。3.红外线与紫外线的区别【典例3】关于红外线和紫外线的说法正确的是（）A．利用紫外线遥控电视机 B．利用红外线加热食物C．利用红外线验钞 D．利用人体发出的紫外线测量人体温度【课堂总结】【课堂练习】1．让一束太阳光通过三棱镜照射到竖直放置的白屏上形成了一条彩带，如图所示。以下说法正确的是（）A．经过三棱镜后的不同色光在真空中的传播速度是不同的B．实验中用白色屏幕的原因是它能吸收任何色光C．雨后彩虹与此现象的形成原理是相同的D．三棱镜对红光的偏折程度最强2．对于光的色散的一些理解，其中错误的是（）A．白光通过三棱镜后，传播方向不发生变化 B．色散现象表明，白光是由七种色光组成的C．单色光经过三棱镜时，不会发生光的色散现象 D．光的色散现象是由光的折射形成的3．如图是光的三原色的示意图，图中1和2两个区域应标的颜色分别是（）A．蓝、白B．黄、黑 C．绿、白 D．黄、白4．某超市的切片西瓜原来用红色光照射，现在统一用白光照射。在白光照射下，呈现绿皮、黑籽、红瓤的切片西瓜，原来在红色光照射下，呈现（）A．黑皮、红籽、红瓤 B．黑皮、黑籽、红瓤C．绿皮、黑籽、红瓤 D．黑皮、黑籽、黑瓤5．用红色激光笔照射透明的红色、绿色两个气球，当气体吸收光时，气体的温度会升高，气体体积膨胀，气球将会爆破。下列说法正确的是（）A．红色激光笔不属于光源 B．绿色透明气球会爆破C．红色透明气球会爆破 D．两个气球都不会爆破6．如图，小明在暗室中将红色和蓝色透明玻璃部分重叠放置，在玻璃的右侧放白纸。让太阳光照射到玻璃片上，白纸上A、B、C三个区域呈现的颜色为（）A．A区域黑色B．B区域黑色 C．C区域黑色 D．B区域白色7．下列关于物体的颜色的说法正确的是A．透明物体的颜色是由它反射的色光决定的B．温度越高的物体辐射出的红外线越强C．微信收付款二维码白色的区域是吸收了所有的色光，黑色区域是反射所有色光D．医院中经常用照射红外线的方法来进行消毒E．树叶呈绿色，是因为它只吸收绿光而反射其它色光F．电视画面的颜色是由红、绿、蓝三种色条合成的G．测温仪是利用紫外线的热效应原理测量体温的8．2024年9月10日傍晚，我市天空中出现美丽彩虹，如图甲所示。为说明彩虹的成因，可将一束阳光透过三棱镜，得到一条彩色光带，这个现象叫光的，研究表明，将红、绿、三种色光等比例照在白纸上，中间重叠区域会呈现白色，如图乙所示。9．如图所示，在暗室中做光的色散实验。(1)实验中可以观察到白屏上出现彩色光带，其中A处是