人教版高二物理选修3-4课件 13.7光的颜色_色散 (共32张PPT)

(共32张PPT)
彩虹－－摄于西藏阿里高原
地上的油膜
肥皂泡
13.7光的颜色
色散
一.光的颜色
色散
条纹间距的计算公式？
单缝
双缝
S1
S
S2
屏幕
结论：不同颜色的光，波长不同
单缝
双缝
S1
S
S2
屏幕
现象：
①中央为白色亮条纹
②两侧为彩色条纹
白光的双缝干涉
结论：
白光是由多种颜色的光组成，称为复色光。
发生干涉时不同颜色的光波长不同，导致条纹间距不同，白光被分解开。
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。人眼依靠视锥细胞分辨颜色。
光的
颜色
波长λ(nm)
频率
f
(1014Hz)
光的
颜色
波长λ(nm)
频率
f
(1014Hz)
红
760～630
3.9～4.8
绿
570～500
5.3～6.0
橙
630～600
4.8～5.0
青
蓝
500～450
450～430
6.1～6.7
6.7～7.0
黄
600～570
5.0～5.3
紫
430～400
7.0～7.5
各色光在真空中的波长和频率
光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色
光的现象叫做光的色散。
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。
太阳光谱
形状和颜色是怎样形成的？
地上的油膜呈彩色
肥皂泡呈彩色
现象：薄膜两表面反射的光互相叠加而形成的明暗相间的条纹，条纹成水平排列
二.薄膜干涉中的色散
1.单色光薄膜干涉
实验：观察黄光的薄膜干涉
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列光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。
原理:
前表面
后表面
二.薄膜干涉中的色散
光程差为波长的整数倍，即膜的厚度满足半波长的整数倍.形成黄色的亮条纹。
光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。即膜的厚度满足1/4波长的奇数倍.
为什么白光照射时是彩色条纹?
d=nλ/2
d=(2n+1)λ/4
膜的厚度对条纹间距的影响?
原理:
二.薄膜干涉中的色散
明
明
暗
暗
d1
d2
d3
d4
薄膜干涉条纹间距与波长和角度的关系：
d1
d2
θ
θ
Δx
d1=nλ/2
d2=(n+1)λ/2
结论：
顶角θ越小，条纹间距越大；波长越大，条纹间距越大。
注意：（λ为薄膜中的波长）
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。
3.如薄膜厚度均匀变化，用单色光照射，条纹间距相等；用白光照射，在同一厚度某一波长的光反射后增强，另一波长的光也可能减弱，故呈现等间隔彩色条纹。
2.由于普通光相干长度极短，所以薄膜干涉时，介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹。
规律分析：
二.薄膜干涉中的色散
4
、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。
规律分析：
二.薄膜干涉中的色散
5
、顶角θ越小，条纹间距越大；波长越大，条纹间距越大。
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
1.增透膜
消弱
增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？
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，即当白光照到(垂直)增透膜上，绿光产生相消干涉，反射光中绿光的强度几乎是零。这时其他波长的光(如红光和紫光)并没有被完全抵消。因此，增透膜呈绿光的互补色——淡紫色。
三.薄膜干涉的应用
1.增透膜
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
三.薄膜干涉的应用
2.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；
如果观察到的干涉条纹发生弯曲，则表示被检测表面微有凸起或凹下。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。
(a)
(b)
(c)
单色光
标准样板
薄片
被检测平面
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
2.检查表面的平整程度
楔性空气薄层
标准样板
被检测平面
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.
等厚线
三.薄膜干涉的应用
2.检查表面的平整程度
根据等厚线判断凹凸
三.薄膜干涉的应用
巩固提升
1、凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径。把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹。这个现象是牛顿首先发现的，这些环状条纹叫做牛顿环，它是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的。如果换一个表面曲率半径更大的凸透镜，观察到的圆环半径是更大还是更小？如果改用波长更长的单色光照射，观察到的圆环半径是变大还是变小？
牛顿环
四.衍射时的色散
用白光做光的单缝衍射实验，得到的条纹是彩色的。这是因为白光中包含了各种颜色的光，衍射时不同色光的亮条纹位置不同，于是各种色光就区分开了。这个现象是光在衍射时的色散。
白光的单缝衍射图样
白光是一种复色光
棱镜对不同颜色的光折射作用不同，对紫光的折射作用最大，对红光的折射作用最小
结论：在同一种物质中，不同波长的光波的传
播速度不一样，波长越长，波速越慢
某种玻璃对各种色光的折射率:
色光
紫
蓝
绿
黄
橙
红
折射率
1.532
1.528
1.519
1.517
1.514
1.513
五.折射时的色散
棱镜对光线的作用
θ
i
偏折角
1.偏折角θ与棱镜材料的折射率有关，相同入射角i，n越大,
则γ越小，β越大，θ越大；
A
B
C
γ
β
2.偏折角θ还与入射角i和棱镜的顶角∠A有关；
五.折射时的色散
3.如果环境的折射率小于棱镜的折射率，则光线向底边偏折，如果环境的折射率大于棱镜的折射率，则光线向顶角偏折。
巩固练习
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条纹。
2、用单色光照射肥皂薄膜:（
）
看到的干涉图样是明暗相间的条纹;
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。
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;
若改用白光照射则看不到干涉条纹。
AD
AC
巩固练习
3.
2002（上海卷）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
巩固练习
4.(93年高考题)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　
5、2003（上海卷）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。干涉条纹有如下特点：⑴任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；⑵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.变稀疏?????
B.变紧密?????
C.不变?????
D.消失
巩固练习
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1/4；
C.
增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4；
D.
因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，红光紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色。
7、将波长为λ的单色光从空气垂直入射到折射率为n的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为（
）
A，λ/4n；
B，λ/2n；
C，λ/4；
D，λ/2
巩固练习
ACD