高中物理 13.4《光的顏色 色散》課件 新人教版選修3-4.ppt

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高中物理新人教版 選修３- 4系列課件,13.4《光的顏色 色散》,教學(xué)目標(biāo),知識(shí)與能力 1、棱鏡的概念及其對(duì)光線的偏折作用；全反射棱鏡對(duì)光路的控制；了解光的色散及物體的顏色等生活常識(shí)。 2、知道白光的色散現(xiàn)象，知道白光是復(fù)色光知道勻變速運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系，能用來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。 3、知道薄膜干涉是如何獲得相干光源的，了解薄膜干涉產(chǎn)生的原因，知道薄膜干涉在技術(shù)上的應(yīng)用。 過(guò)程與方法 1、通過(guò)對(duì)光的色散和薄膜干涉實(shí)驗(yàn)探索，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力，觀察能力，加深對(duì)知識(shí)的理解。 2、感悟一些數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用特點(diǎn)。 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1、知道學(xué)好物理的重要性。 2、具有科學(xué)精神和正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀,各種光的不同顏色，實(shí)際反映了它們不同的波長(zhǎng)（或頻率）．用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，由于白光內(nèi)各種單色光的干涉條紋間距不同，在屏上會(huì)出現(xiàn)彩色條紋．,,,一、光的顏色 色散,一、光的顏色 色散,不同顏色的光，波長(zhǎng)不同 白光雙縫干涉條紋特點(diǎn)： 彩色條紋 中央明條紋是白色的 光的色散：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象,人眼視網(wǎng)膜上的兩種感光細(xì)胞 視桿細(xì)胞：對(duì)光敏感，不能區(qū)分不同波長(zhǎng)（頻率）的光 視錐細(xì)胞：對(duì)光敏感度不如視桿細(xì)胞，但能區(qū)分不同波長(zhǎng)（頻率）的光。,一、光的顏色 色散,我們知道：波速等于波長(zhǎng)和頻率的乘積，這個(gè)關(guān)系對(duì)一切波都是適用的．不同的色光在真空中的傳播速度相同，所以波長(zhǎng)不同的色光，它們的頻率也不同：波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越小；波長(zhǎng)越短，頻率越大．各色光在真空中的頻率的范圍見(jiàn)下表：,,,一、光的顏色 色散,點(diǎn)擊畫面觀看動(dòng)畫,讓一束光經(jīng)薄膜的兩個(gè)表面反射后，形成的兩束反射光產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉．,,,,,二、薄膜干涉中的色散,不同單色光的薄膜干涉條紋,可見(jiàn)，波長(zhǎng)λ越長(zhǎng)，干涉條紋越寬,二、薄膜干涉中的色散,1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定，所以薄膜干涉中同一明條紋（暗條紋）應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相等的地方．由于光波波長(zhǎng)極短，所以微薄膜干涉時(shí)，介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄，才能觀察到干涉條紋．,2、用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋，陽(yáng)光下的肥皂泡和水面飄浮油膜出現(xiàn)彩色等都是薄膜干涉．,二、薄膜干涉中的色散,白光的薄膜干涉條紋 ——彩色條紋,水面上的油膜呈彩色,,,,薄膜干涉的應(yīng)用（一） ——檢查表面的平整程度,取一個(gè)透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板，放在待檢查的部件表面并在一端墊一薄片，使樣板的平面與被檢查的平面間形成一個(gè)楔形空氣膜，用單色光從上面照射，入射光從空氣層的上下表面反射出兩列光形成相干光，從反射光中就會(huì)看到干涉條紋,標(biāo)準(zhǔn)樣板,待檢部件,空氣薄層,如果被檢表面是平的，產(chǎn)生的干涉條紋就是平行的,如圖（b）所示；如果觀察到的干涉條紋如圖（c）所示，則表示被檢測(cè)表面微有凸起或凹下，這些凸起或凹下的地方的干涉條紋就彎曲。從彎曲的程度就可以了解被測(cè)表面的平整情況。這種測(cè)量精度可達(dá)10-6cm。,注：薄片厚度一般僅為零點(diǎn)零幾毫米左右，只相當(dāng)于一張紙片的厚度,薄膜干涉的應(yīng)用（一） ——檢查表面的平整程度,薄膜干涉的應(yīng)用（二） ——增透膜,,,,,鍍層薄膜,,,,,,在透鏡或棱鏡的表面上涂上一層薄膜(一般用氟化鎂)。當(dāng)薄膜的厚度適當(dāng)時(shí)，在薄膜的兩個(gè)表面上反射路程度恰好等于半個(gè)波長(zhǎng)，因而互相抵，這就大大減小光的反射損失，增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度，這種薄膜叫增透膜。,1、增透的條件是什么？即鍍層薄膜的厚度至少多大？,2、是否對(duì)所有顏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長(zhǎng)的1/4。,因?yàn)槿搜蹖?duì)綠光最敏感，所以一般增 強(qiáng)綠光的透射，即薄膜的厚度是綠光 在薄膜中波長(zhǎng)的1/4。由于其它色光不 能被有效透射，故反射較強(qiáng)，這樣的 鏡頭呈淡紫色。,薄膜干涉的應(yīng)用（一） ——檢查表面的平整程度,常用的棱鏡是橫截面積為三角形的三棱鏡，通常簡(jiǎn)稱為棱鏡．棱鏡可以改變光的傳播方向，還可以使光發(fā)生色散．,,,三、折射時(shí)的色散,通過(guò)實(shí)驗(yàn)或作光路可知（如圖），從玻璃棱鏡的一個(gè)側(cè)面射出的光線從另一側(cè)面射出時(shí)向底面偏折． 偏折角度不僅與棱鏡材料的折射率有關(guān)，還跟入射角底大小有關(guān)．,,,點(diǎn)擊畫面觀看動(dòng)畫,三、折射時(shí)的色散,一束白光經(jīng)過(guò)棱鏡后會(huì)發(fā)生色散,白光經(jīng)過(guò)棱鏡后在光屏上形成一條彩色的光帶，紅光在上端，紫光在最下端，不同色光通過(guò)棱鏡的后的偏折角度不同石因?yàn)槔忡R材料對(duì)不同色光的折射率不同．,三、折射時(shí)的色散,由n=c/v知；在同一物質(zhì)中，不同波長(zhǎng)的光波的傳播速度不一樣，波長(zhǎng)越短（頻率越大），波速越慢。,三、折射時(shí)的色散,1、下列現(xiàn)象屬于薄膜干涉的有: （ ） A.在水面上的油膜呈現(xiàn)的彩色花紋; B.雨后天空中呈現(xiàn)的彩虹; C.陽(yáng)光下通過(guò)三棱鏡得到的彩色條紋 D.肥皂泡上呈現(xiàn)的彩色環(huán)紋。,練習(xí),,2、用單色光照射肥皂薄膜:（ ） A.看到的干涉圖樣是明暗相間的條紋; B.從光源發(fā)出的光與肥皂膜表面反射的光發(fā) 生干涉,形成干涉圖樣。 C.一束入射光從薄膜的前表面和后表面分別 反射出來(lái),形成兩列波,這兩列波頻率相同, 所以可以產(chǎn)生干涉; D.若改用白光照射則看不到干涉條紋。,2002（上海卷） 3、如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，P是附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點(diǎn)燃的酒精燈。往火焰上灑些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖象應(yīng)是下圖中的（ ）,,(93年高考題) 4、如右圖是用干涉法檢查某種厚玻璃的上表面是否平的裝置，所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由哪兩個(gè)表面反射的光疊加而成的( ) A．a(chǎn)的上表面和b的下表面 B．a(chǎn)的上表面和b的上表面 C．a(chǎn)的下表面和b的上表面 D．a(chǎn)的下表面和b的下表面,2003（上海卷） 5、劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖1所示。將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖2所示。干涉條紋有如下特點(diǎn)：⑴任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；⑵任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定。現(xiàn)若在圖1裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋將（ ） A.變疏 B.變密 C.不變 D.消失,,,6、有關(guān)光學(xué)儀器上鏡頭的增透膜，下列說(shuō)法正確的是： A．增透膜是為了減少光的反射損失而增強(qiáng)透光的強(qiáng)度； B．增透膜的厚度等于入射光在真空中波長(zhǎng)的； C．增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波長(zhǎng)的； D．因?yàn)樵鐾改ず穸纫话氵x適合綠光反射相互抵消的厚度，紅光紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的鏡頭呈淡紫色。,7、將波長(zhǎng)為λ的單色光從空氣垂直入射到折射率為n的透明介質(zhì)膜上，要使透射光得到加強(qiáng)，薄膜的厚度最少應(yīng)為（ ） A，λ/4n； B，λ/2n； C，λ/4； D，λ/2,