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 4系列課件 13 4 光的顏色色散 教學(xué)目標(biāo) 知識與能力1 棱鏡的概念及其對光線的偏折作用 全反射棱鏡對光路的控制 了解光的色散及物體的顏色等生活常識 2 知道白光的色散現(xiàn)象 知道白光是復(fù)色光知道勻變速運動的位移與時間的關(guān)系 能用來進行簡單的計算 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 過程與方法1 通過對光的色散和薄膜干涉實驗探索 加強學(xué)生動手能力 觀察能力 加深對知識的理解 2 感悟一些數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用特點 情感 態(tài)度與價值觀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 價值觀 各種光的不同顏色 實際反映了它們不同的波長 或頻率 用白光做雙縫干涉實驗 由于白光內(nèi)各種單色光的干涉條紋間距不同 在屏上會出現(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 波長不同白光雙縫干涉條紋特點 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)膜上的兩種感光細胞視桿細胞 對光敏感 不能區(qū)分不同波長 頻率 的光視錐細胞 對光敏感度不如視桿細胞 但能區(qū)分不同波長 頻率 的光 一 光的顏色色散 我們知道 波速等于波長和頻率的乘積 這個關(guān)系對一切波都是適用的 不同的色光在真空中的傳播速度相同 所以波長不同的色光 它們的頻率也不同 波長越長 頻率越小 波長越短 頻率越大 各色光在真空中的頻率的范圍見下表 一 光的顏色色散 點擊畫面觀看動畫 讓一束光經(jīng)薄膜的兩個表面反射后 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 波長 越長 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 由于光波波長極短 所以微薄膜干涉時 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表面的平整情況 這種測量精度可達10 6cm 注 薄片厚度一般僅為零點零幾毫米左右 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 在薄膜的兩個表面上反射路程度恰好等于半個波長 因而互相抵 這就大大減小光的反射損失 增強了透射光的強度 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的1 4 因為人眼對綠光最敏感 所以一般增強綠光的透射 即薄膜的厚度是綠光在薄膜中波長的1 4 由于其它色光不能被有效透射 故反射較強 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 折射時的色散 通過實驗或作光路可知 如圖 從玻璃棱鏡的一個側(cè)面射出的光線從另一側(cè)面射出時向底面偏折 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) 點擊畫面觀看動畫 三 折射時的色散 一束白光經(jīng)過棱鏡后會發(fā)生色散 白光經(jīng)過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 不同色光通過棱鏡的后的偏折角度不同石因為棱鏡材料對不同色光的折射率不同 三 折射時的色散 由n c v知 在同一物質(zhì)中 不同波長的光波的傳播速度不一樣 波長越短 頻率越大 波速越慢 三 折射時的色散 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 陽光下通過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 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)象的實驗裝置 P是附有肥皂膜的鐵絲圈 S是一點燃的酒精燈 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表面反射的光疊加而成的 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 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 任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等 任意相鄰明條紋或暗條紋所對應(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 下列說法正確的是 A 增透膜是為了減少光的反射損失而增強透光的強度 B 增透膜的厚度等于入射光在真空中波長的 C 增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波長的 D 因為增透膜厚度一般選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 將波長為 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 薄膜的厚度最少應(yīng)為 A 4n B 2n C 4 D 2