13.7光的颜色色散 课件 (2)(32张PPT)
文档属性
| 名称 | 13.7光的颜色色散 课件 (2)(32张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 531.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-12-06 14:37:12 | ||
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文档简介
课件32张PPT。第七节 光的颜色 色散?
第八节 激 光第十三章 光学习目标
1.知道白光是由多种色光组成的，了解各色光特性的差别．
2．知道薄膜干涉条纹特点，能解释薄膜干涉的成因，知道其在生产中的应用．
3．知道折射中的色散和棱镜对光的偏折作用．
4．了解激光的特性和应用．第十三章 光一、光的颜色 色散
1．光的颜色与波长关系
不同颜色的光，________不同．
2．光的色散与光谱
(1)光的色散：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．
(2)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．波长单色光波长二、色散分类
1．薄膜干涉中的色散
(1)薄膜干涉中相干光的获得
在用黄光做薄膜干涉的实验中，灯焰的像是液膜前后两个面_____的光形成的，这两列光波也是一个光源分解而成的，所以它们具有相同的____、恒定的相位差，它们是____光源．
(2)薄膜干涉的原理
竖直放置的肥皂液膜由于受重力作用，下面厚、上面薄，因此在膜上不同的位置，来自前后两个面的______光所走的_______不同．在某些位置，这两列波叠加后相互加强，于是出现了亮条纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，出现了暗条纹，因此薄膜上出现了__________的烛焰的像．反射频率相干反射路程差明暗相间2．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，衍射时不同色光的亮条纹______不同造成的．
3．折射时的色散
一束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．在同一种物质中，不同波长的光波的传播速度不一样，波长越短，波速越_____．彩色位置慢[判一判] 1.(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．
( )
提示：(1)√ (2)× (3)×
三、激光
1．激光的特点及应用
相同平行度能量2.全息照相
(1)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．
(2)原理：全息照片的拍摄利用了光的_____原理，使参考光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．
(3)观察全息照片时要用______照射照片，从另一侧面观察．相位干涉相干激光[做一做] 2.对于激光的认识，以下说法正确的是( )
A．普通光源发出的光都是激光
B．激光是自然界普遍存在的一种光
C．激光是一种人工产生的相干光
D．激光已经深入我们生活的各个方面
提示：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，并且满足相干条件，所以激光与普通光源发出的光有着质的区别，A选项错误；激光是原子受激辐射产生的光，要通过人工专门制得，所以并不是在自然界中普遍存在的，B选项错误，C选项正确；在日常的生产、生活中很多方面都用到了激光，D选项正确.CD对折射时色散的理解4．色散图样
白光经过三棱镜后，在光屏上呈现七色光带；若从棱镜的顶角向底边看，由红到紫依次排列，紫光最靠近底边．
特别提醒：色散现象的本质是同一种介质对频率不同的色光的折射率不同，各种色光以相同的入射角射入介质时，折射角不同，折射方向不同，各种色光就分散开来，形成彩色光带．A[思路探究] (1)a、c两种边缘色光，哪种是红光？哪种是紫光？
(2)a、b、c三种色光哪种光的折射率最大？哪种光的传播速度最大？
(3)a、b、c三种色光在同一介质中发生全反射，哪种光的临界角最大？规律总结
解决不同色光的折射问题关键是把握折射率与色光波长、频率的关系．1．(2014·高考浙江卷)关于下列光学现象，说法正确的是
( )
A．水中蓝光的传播速度比红光快
B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射
C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽CD1．肥皂膜干涉现象
(1)白光的干涉图样是彩色的：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．薄膜干涉及应用2．用干涉法检查平面平整度
如图甲所示，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)向空气膜薄方弯曲，如图乙中P条纹所示；如果某处凸起来，则对应条纹向空气膜厚方弯曲，如图乙中Q所示．
(3)对“增透”的理解：如果用宏观的思维方式来理解，两束反射光相互抵消，并没有增加透射光的强度，因此，此过程只是“消反”，却不能“增透”．其实光的干涉将引起整个光波分布的改变，但总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强．增透膜正是通过“消反”来确保“增透”的．
用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)， 图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜
的金属线圈，将金属线圈在其所在
的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是( )
A．当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°
B．当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°
C．当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°
D．干涉条纹保持不变
[思路探究] (1)竖直肥皂膜是由于重力产生的上薄下厚的薄膜，转动金属圈能改变肥皂膜的这种形状吗？
(2)薄膜干涉中某点出现明条纹或暗条纹的条件是什么？D[解析] 竖直肥皂膜是由于重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属线圈的转动，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，与金属线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，A、B、C错误．
借题发挥
解决薄膜干涉问题的关键在于找到发生干涉的薄膜，薄膜的两个面上的反射光相互叠加产生明暗相间的条纹．2．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力，有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率为n＝1.5，所要消除的紫外线的频率为ν＝8.1×1014 Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是( )
A．9.25×10－8 m
B．1.85×10－7 m
C．1.23×10－7 m
D．6.18×10－8 mC解析：为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射出来形成的光叠加后加强，则路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d＝Nλ′(N＝1,2，…)，因此，薄膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2.紫外线在真空中的波长是λ＝c/ν＝3.7×10－7 m，在膜中的波长λ′＝λ/n＝2.47×10－7 m，故膜的厚度至少是1.23×10－7 m.1．激光的产生
激光是原子受激辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉．激光是人工产生的相干光．激 光2．激光的特点
(1)单色性好，相干性好．激光的频率单一，相干性非常好．用激光做衍射、干涉实验，效果很好．
(2)平行度好．从激光器发出的激光具有极好的平行性，几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光．传播几千米后，激光斑扩展范围不过几厘米，而探照灯的光束能扩展到几十米范围．
(3)亮度高．激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量．
3．激光的应用
(1)光纤通信．(2)激光测距．(3)激光读写．(4)激光加工．(5)激光手术(亦称光刀手术)．(6)激光武器．(7)可控聚变反应中的应用． 关于激光与自然光，下列说法正确的是( )
A．激光的频率单一，而自然光是含有各种色光频率的光，所以激光的相干性好
B．自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的
C．激光和自然光都具有相同的本质，它们都是由原子的跃迁产生的
D．相干性好是激光与普通光的根本区别
[思路探究] (1)激光是如何产生的？
(2)激光都有哪些特点？ACD[解析] 激光的频率单一，相干性很好，自然光中含有各种频率的光，故A、D正确；激光和自然光都是由原子的跃迁产生的，故B错误，C正确．
规律总结
了解激光的特性和应用．激光的特点是频率单一、相干性好，可用来像无线电波那样进行调制传递信息；平行度高、方向性好，可用来测量超远距离、刻制光盘；亮度高、强度大，可用来充当手术刀切除肿瘤．3．将激光束的宽度聚焦到纳米极(10－9 m)范围内，可修复人体已损坏的器官，可对DNA进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，以上功能是利用了激光的( )
A．单色性好
B．平行度好
C．粒子性
D．高能量
解析：激光的平行度好，故可聚焦到很小的范围内；激光的亮度高、能量大，故可修复器官．BD方法技巧——干涉法检查平面中的凹凸情况
如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，入射光从空气膜的上下表面反射出两列光波，形成干涉条纹，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的，如果某处凹下，则对应亮纹(或暗纹)提前出现；如果某处凸起来，则对应亮(或暗)纹延后出现，如图乙所示．(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左向右的位置顺序上．)[范例] 如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查被检体N的上表面的平直情况，观察到的现象如图乙所示，条纹中的P和Q的情况说明( )
A．N的上表面A处向上凸起
B．N的上表面B处向上凸起
C．N的上表面A处向下凹陷
D．N的上表面B处向下凹陷
[解析] A处条纹向左弯曲，说明A处空气膜的厚度增大，与它右边的相同，使A处的条纹弯向左边，故知A处下凹．同理可知B处有凸起．BC[名师点评] 解答本题也可采取下面的方法.,设想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，头顶标准板，在行走过程中：若遇一凹陷，他必向薄膜的尖端去绕，方可按要求过去，即条纹某处弯向薄膜尖端；若遇一凸起，他必向薄膜的底部去绕，方可按要求过去，即条纹某处弯向薄膜底部.
第八节 激 光第十三章 光学习目标
1.知道白光是由多种色光组成的，了解各色光特性的差别．
2．知道薄膜干涉条纹特点，能解释薄膜干涉的成因，知道其在生产中的应用．
3．知道折射中的色散和棱镜对光的偏折作用．
4．了解激光的特性和应用．第十三章 光一、光的颜色 色散
1．光的颜色与波长关系
不同颜色的光，________不同．
2．光的色散与光谱
(1)光的色散：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．
(2)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．波长单色光波长二、色散分类
1．薄膜干涉中的色散
(1)薄膜干涉中相干光的获得
在用黄光做薄膜干涉的实验中，灯焰的像是液膜前后两个面_____的光形成的，这两列光波也是一个光源分解而成的，所以它们具有相同的____、恒定的相位差，它们是____光源．
(2)薄膜干涉的原理
竖直放置的肥皂液膜由于受重力作用，下面厚、上面薄，因此在膜上不同的位置，来自前后两个面的______光所走的_______不同．在某些位置，这两列波叠加后相互加强，于是出现了亮条纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，出现了暗条纹，因此薄膜上出现了__________的烛焰的像．反射频率相干反射路程差明暗相间2．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，衍射时不同色光的亮条纹______不同造成的．
3．折射时的色散
一束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．在同一种物质中，不同波长的光波的传播速度不一样，波长越短，波速越_____．彩色位置慢[判一判] 1.(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．
( )
提示：(1)√ (2)× (3)×
三、激光
1．激光的特点及应用
相同平行度能量2.全息照相
(1)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．
(2)原理：全息照片的拍摄利用了光的_____原理，使参考光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．
(3)观察全息照片时要用______照射照片，从另一侧面观察．相位干涉相干激光[做一做] 2.对于激光的认识，以下说法正确的是( )
A．普通光源发出的光都是激光
B．激光是自然界普遍存在的一种光
C．激光是一种人工产生的相干光
D．激光已经深入我们生活的各个方面
提示：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，并且满足相干条件，所以激光与普通光源发出的光有着质的区别，A选项错误；激光是原子受激辐射产生的光，要通过人工专门制得，所以并不是在自然界中普遍存在的，B选项错误，C选项正确；在日常的生产、生活中很多方面都用到了激光，D选项正确.CD对折射时色散的理解4．色散图样
白光经过三棱镜后，在光屏上呈现七色光带；若从棱镜的顶角向底边看，由红到紫依次排列，紫光最靠近底边．
特别提醒：色散现象的本质是同一种介质对频率不同的色光的折射率不同，各种色光以相同的入射角射入介质时，折射角不同，折射方向不同，各种色光就分散开来，形成彩色光带．A[思路探究] (1)a、c两种边缘色光，哪种是红光？哪种是紫光？
(2)a、b、c三种色光哪种光的折射率最大？哪种光的传播速度最大？
(3)a、b、c三种色光在同一介质中发生全反射，哪种光的临界角最大？规律总结
解决不同色光的折射问题关键是把握折射率与色光波长、频率的关系．1．(2014·高考浙江卷)关于下列光学现象，说法正确的是
( )
A．水中蓝光的传播速度比红光快
B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射
C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽CD1．肥皂膜干涉现象
(1)白光的干涉图样是彩色的：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．薄膜干涉及应用2．用干涉法检查平面平整度
如图甲所示，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)向空气膜薄方弯曲，如图乙中P条纹所示；如果某处凸起来，则对应条纹向空气膜厚方弯曲，如图乙中Q所示．
(3)对“增透”的理解：如果用宏观的思维方式来理解，两束反射光相互抵消，并没有增加透射光的强度，因此，此过程只是“消反”，却不能“增透”．其实光的干涉将引起整个光波分布的改变，但总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强．增透膜正是通过“消反”来确保“增透”的．
用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)， 图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜
的金属线圈，将金属线圈在其所在
的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是( )
A．当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°
B．当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°
C．当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°
D．干涉条纹保持不变
[思路探究] (1)竖直肥皂膜是由于重力产生的上薄下厚的薄膜，转动金属圈能改变肥皂膜的这种形状吗？
(2)薄膜干涉中某点出现明条纹或暗条纹的条件是什么？D[解析] 竖直肥皂膜是由于重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属线圈的转动，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，与金属线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，A、B、C错误．
借题发挥
解决薄膜干涉问题的关键在于找到发生干涉的薄膜，薄膜的两个面上的反射光相互叠加产生明暗相间的条纹．2．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力，有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率为n＝1.5，所要消除的紫外线的频率为ν＝8.1×1014 Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是( )
A．9.25×10－8 m
B．1.85×10－7 m
C．1.23×10－7 m
D．6.18×10－8 mC解析：为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射出来形成的光叠加后加强，则路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d＝Nλ′(N＝1,2，…)，因此，薄膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2.紫外线在真空中的波长是λ＝c/ν＝3.7×10－7 m，在膜中的波长λ′＝λ/n＝2.47×10－7 m，故膜的厚度至少是1.23×10－7 m.1．激光的产生
激光是原子受激辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉．激光是人工产生的相干光．激 光2．激光的特点
(1)单色性好，相干性好．激光的频率单一，相干性非常好．用激光做衍射、干涉实验，效果很好．
(2)平行度好．从激光器发出的激光具有极好的平行性，几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光．传播几千米后，激光斑扩展范围不过几厘米，而探照灯的光束能扩展到几十米范围．
(3)亮度高．激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量．
3．激光的应用
(1)光纤通信．(2)激光测距．(3)激光读写．(4)激光加工．(5)激光手术(亦称光刀手术)．(6)激光武器．(7)可控聚变反应中的应用． 关于激光与自然光，下列说法正确的是( )
A．激光的频率单一，而自然光是含有各种色光频率的光，所以激光的相干性好
B．自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的
C．激光和自然光都具有相同的本质，它们都是由原子的跃迁产生的
D．相干性好是激光与普通光的根本区别
[思路探究] (1)激光是如何产生的？
(2)激光都有哪些特点？ACD[解析] 激光的频率单一，相干性很好，自然光中含有各种频率的光，故A、D正确；激光和自然光都是由原子的跃迁产生的，故B错误，C正确．
规律总结
了解激光的特性和应用．激光的特点是频率单一、相干性好，可用来像无线电波那样进行调制传递信息；平行度高、方向性好，可用来测量超远距离、刻制光盘；亮度高、强度大，可用来充当手术刀切除肿瘤．3．将激光束的宽度聚焦到纳米极(10－9 m)范围内，可修复人体已损坏的器官，可对DNA进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，以上功能是利用了激光的( )
A．单色性好
B．平行度好
C．粒子性
D．高能量
解析：激光的平行度好，故可聚焦到很小的范围内；激光的亮度高、能量大，故可修复器官．BD方法技巧——干涉法检查平面中的凹凸情况
如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，入射光从空气膜的上下表面反射出两列光波，形成干涉条纹，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的，如果某处凹下，则对应亮纹(或暗纹)提前出现；如果某处凸起来，则对应亮(或暗)纹延后出现，如图乙所示．(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左向右的位置顺序上．)[范例] 如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查被检体N的上表面的平直情况，观察到的现象如图乙所示，条纹中的P和Q的情况说明( )
A．N的上表面A处向上凸起
B．N的上表面B处向上凸起
C．N的上表面A处向下凹陷
D．N的上表面B处向下凹陷
[解析] A处条纹向左弯曲，说明A处空气膜的厚度增大，与它右边的相同，使A处的条纹弯向左边，故知A处下凹．同理可知B处有凸起．BC[名师点评] 解答本题也可采取下面的方法.,设想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，头顶标准板，在行走过程中：若遇一凹陷，他必向薄膜的尖端去绕，方可按要求过去，即条纹某处弯向薄膜尖端；若遇一凸起，他必向薄膜的底部去绕，方可按要求过去，即条纹某处弯向薄膜底部.