人教版高中物理 13.7 光的颜色 色散 13.8 激光课件 新人教选修34.ppt

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1、2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一22021/8/9 星期一32021/8/9 星期一42021/8/9 星期一52021/8/9 星期一62021/8/9 星期一72021/8/9 星期一82021/8/9 星期一92021/8/9 星期一102021/8/9 星期一112021/8/9 星期一122021/8/9 星期一13一、对色散的理解一、对色散的理解2021/8/9 星期一141.1.折射时的色散折射时的色散(1)(1)我们把射出棱镜的光线与入射光线方向的夹角叫通过棱镜我们把射出棱镜的光线与入射光线方向的夹角叫通过棱镜的偏向角，如图所示，实验表明，白光色散时，红光的偏

2、向的偏向角，如图所示，实验表明，白光色散时，红光的偏向角最小，紫光的偏向角最大角最小，紫光的偏向角最大.这说明玻璃对不同色光的折射率这说明玻璃对不同色光的折射率是不同的是不同的.紫光的最大，红光的最小紫光的最大，红光的最小.2021/8/9 星期一15(2)(2)由于介质中的光速由于介质中的光速v=v=故在同种介质中折射率大的光速故在同种介质中折射率大的光速小，各种色光在同种介质中的光速依次为小，各种色光在同种介质中的光速依次为v v紫紫vv蓝蓝vv橙橙vv红红，即红光的速度最大，紫光的速度最小即红光的速度最大，紫光的速度最小.(3)(3)如图所示，白光经过三棱镜后，在光屏上呈现七色光带；如图

3、所示，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，光的色散实质上是光的折射现象底边，光的色散实质上是光的折射现象.2021/8/9 星期一162.2.双缝干涉中的色散双缝干涉中的色散用不同的单色光做双缝干涉实验，得到的条纹之间的距离不用不同的单色光做双缝干涉实验，得到的条纹之间的距离不一样，但都是明暗相间的单色条纹一样，但都是明暗相间的单色条纹.由由x=x=知，红光波长最长，知，红光波长最长，xx最大，紫光波长最短，最大，紫光波长最短，xx最小最小.白光干涉时的条纹是彩色的，可见，白光是由

4、多种色光组成白光干涉时的条纹是彩色的，可见，白光是由多种色光组成的复色光，发生干涉时，白光发生了色散现象的复色光，发生干涉时，白光发生了色散现象.2021/8/9 星期一17 色散现象的本质是同一种介质对频率不同的复色色散现象的本质是同一种介质对频率不同的复色光的折射率不同，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，形成彩色光带光带.2021/8/9 星期一18【典例【典例1 1】一束细白光通过玻璃三棱镜折射后，在竖直放置的】一束细白光通过玻璃三棱镜折射

5、后，在竖直放置的光屏上形成了如图所示的光谱，其中光屏上形成了如图所示的光谱，其中a a、c c为光谱的边缘色光，为光谱的边缘色光，关于关于a a、b b、c c三种色光，下列说法正确的是三种色光，下列说法正确的是()()2021/8/9 星期一19A.A.把温度计放在光屏上把温度计放在光屏上c c色光的下方，示数增加最快色光的下方，示数增加最快B.B.若分别让若分别让a a、b b、c c三色光通过一双缝干涉装置三色光通过一双缝干涉装置,则则a a光形成的光形成的干涉条纹的间距最大干涉条纹的间距最大C.aC.a、b b、c c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小三色光在玻璃三棱镜中的传播

6、速度依次越来越小D.D.让让a a、b b、c c三色光以同一入射角，从空气中射入某一介质，三色光以同一入射角，从空气中射入某一介质，若若b b光恰能发生全反射，则光恰能发生全反射，则c c光也一定能发生全反射光也一定能发生全反射2021/8/9 星期一20 【解题指导】【解题指导】解答本题可按以下流程进行分析解答本题可按以下流程进行分析:2021/8/9 星期一21【标准解答】【标准解答】选选A.A.同一介质对红光折射率最小，对紫光折射同一介质对红光折射率最小，对紫光折射率最大，所以率最大，所以a a是紫光，是紫光，c c是红光是红光.红外线具有热效应，温度计红外线具有热效应，温度计放在其中

7、，示数增加最快，故选项放在其中，示数增加最快，故选项A A正确；根据正确；根据x=x=可可知，红光波长最长，干涉条纹间距最大，故选项知，红光波长最长，干涉条纹间距最大，故选项B B错误；根据错误；根据n=n=折射率大的速率小，所以折射率大的速率小，所以v va avvb bvnnc c，根据，根据sinC=sinC=，C Cb bCCc c，当，当b b光恰能发生全反射时，光恰能发生全反射时，c c光光的入射角小于临界角，不会发生全反射，故选项的入射角小于临界角，不会发生全反射，故选项D D错误错误.2021/8/9 星期一22二、薄膜干涉及其应用二、薄膜干涉及其应用2021/8/9 星期一2

8、81.1.用干涉法检查平面平整度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距的.如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹或暗条纹)提前提前出现，如图乙中出现，如图乙中P P条纹所示；如果某处凸起来，则对应条纹延条纹所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中后出现，如图乙中Q Q所示所示.2021/8/9 星期一29(注：注：“提前提前”与与“延后延后”不是指在

9、时间上，而是指由左到右不是指在时间上，而是指由左到右的位置顺序上的位置顺序上)2021/8/9 星期一302.2.增透膜增透膜为了减少光学装置中的反射光的损失，可在元件表面涂一层为了减少光学装置中的反射光的损失，可在元件表面涂一层透明薄膜，一般是氟化镁透明薄膜，一般是氟化镁.如图所示，在增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波，如图所示，在增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波，相互叠加，当路程差为半波长的奇数倍时，在两个表面反射相互叠加，当路程差为半波长的奇数倍时，在两个表面反射的光反向，相互抵消，从而使反射的两列光波产生相消干涉，的光反向，相互抵消，从而使反射的两列光波产生相消干涉，反射

10、光的能量几乎等于零反射光的能量几乎等于零.2021/8/9 星期一31一般取最小厚度一般取最小厚度d d满足满足2d=(2d=(此波长为光在该种介质中的波长此波长为光在该种介质中的波长)由于白光中含有多种波长的光，所以增透膜只能使其中一定由于白光中含有多种波长的光，所以增透膜只能使其中一定波长的光相消波长的光相消.因为人对绿光最敏感，一般选择对绿光起增透因为人对绿光最敏感，一般选择对绿光起增透作用的膜，所以在反射光中绿光强度几乎为零，而其他波长作用的膜，所以在反射光中绿光强度几乎为零，而其他波长的光并没有完全抵消，所以增透膜呈现淡紫色的光并没有完全抵消，所以增透膜呈现淡紫色.2021/8/9

11、星期一32 增透膜的增透膜的“增透增透”应理解为：两束反射光相互应理解为：两束反射光相互抵消，反射光的能量减少，由于总的能量是守恒的，反射光抵消，反射光的能量减少，由于总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强.增透膜是通增透膜是通过过“消反消反”来确保来确保“增透增透”的的.2021/8/9 星期一33【典例【典例2 2】如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃块的上表面是】如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃块的上表面是否平整的装置否平整的装置.所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检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

12、的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的加而成的()()2021/8/9 星期一34A.aA.a的上表面和的上表面和b b的下表面的下表面B.aB.a的上表面和的上表面和b b的上表面的上表面C.aC.a的下表面和的下表面和b b的上表面的上表面D.aD.a的下表面和的下表面和b b的下表面的下表面 【解题指导】【解题指导】薄膜干涉是从薄膜两个表面反射的两束光薄膜干涉是从薄膜两个表面反射的两束光叠加形成的叠加形成的.2021/8/9 星期一35【标准解答】【标准解答】选选C.C.样板和厚玻璃之间存在楔形空气薄膜，用样板和厚玻璃之间存在

13、楔形空气薄膜，用单色光从这个空气薄膜表面照射，入射光从空气薄膜的上、单色光从这个空气薄膜表面照射，入射光从空气薄膜的上、下表面反射回的两列光波形成干涉条纹下表面反射回的两列光波形成干涉条纹.空气薄膜的上、下表空气薄膜的上、下表面就是面就是a a的下表面和的下表面和b b的上表面，故选项的上表面，故选项C C正确正确.2021/8/9 星期一36【规律方法】【规律方法】被测平面凹下或凸起的形象判断法：被测平面凹下或凸起的形象判断法：被测平面凹下被测平面凹下(或凸起或凸起)的形象判断法的形象判断法矮人行走法矮人行走法.即把干即把干涉条纹看成涉条纹看成“矮人矮人”的行走轨迹的行走轨迹.让一个小矮人在

14、两板间沿着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，头顶样板，在行一条条纹直立行走，始终保持脚踏被测板，头顶样板，在行走过程中：若遇一凹下，他必向薄膜的尖端去绕，方可按上走过程中：若遇一凹下，他必向薄膜的尖端去绕，方可按上述要求过去，即条纹某处弯向薄膜尖端，该处为一凹下；若述要求过去，即条纹某处弯向薄膜尖端，该处为一凹下；若遇一凸起，他必向薄膜的底部去绕，方可按上述要求过去，遇一凸起，他必向薄膜的底部去绕，方可按上述要求过去，即条纹某处弯向薄膜底部，该处为一凸起即条纹某处弯向薄膜底部，该处为一凸起.2021/8/9 星期一39【典例】【典例】(2010(2010江苏高考江苏

15、高考)激光具有相干性好、平行度好、激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛.下面关于下面关于激光的叙述正确的是激光的叙述正确的是()()A.A.激光是纵波激光是纵波B.B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同频率相同的激光在不同介质中的波长相同C.C.两束频率不同的激光能产生干涉现象两束频率不同的激光能产生干涉现象D.D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离2021/8/9 星期一42【标准解答】【标准解答】选选D.D.一切光都是横波，故选项一切光都是横波，故选项

16、A A错误；根据错误；根据v=fv=f，光在不同介质中的传播速度不同，频率相同，波长不，光在不同介质中的传播速度不同，频率相同，波长不同，故选项同，故选项B B错误；发生干涉现象的两束光频率必须相同，故错误；发生干涉现象的两束光频率必须相同，故选项选项C C错误；错误；D D项正确项正确.2021/8/9 星期一43一、选择题一、选择题1.(20111.(2011萍乡高二检测萍乡高二检测)下列与光的干涉有关的事实是下列与光的干涉有关的事实是()()A.A.用光导纤维传播信号用光导纤维传播信号B.B.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度C.C.一束白光

17、通过三棱镜形成彩色光带一束白光通过三棱镜形成彩色光带D.D.水面上的油膜呈现彩色水面上的油膜呈现彩色2021/8/9 星期一44【解析】【解析】选选A A、B B、D.D.光导纤维是利用光的全反射和激光的相光导纤维是利用光的全反射和激光的相干性干性,从而能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故选项从而能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故选项A A正确；白光通过三棱镜出现彩色光带是色散现象，故正确；白光通过三棱镜出现彩色光带是色散现象，故C C错；错；用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度、水面上的油用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度、水面上的油膜呈现彩色是光在前后两个表面反射的光干

18、涉形成的，故选膜呈现彩色是光在前后两个表面反射的光干涉形成的，故选项项B B、D D正确正确.2021/8/9 星期一452.(20112.(2011海淀区高二检测海淀区高二检测)如图所示为一显示薄膜干涉现象如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，的实验装置，P P是附有肥皂膜的铁丝圈，是附有肥皂膜的铁丝圈，S S是一点燃的酒精灯是一点燃的酒精灯.往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是如图往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是如图中的中的()()2021/8/9 星期一46【解析】【解析】选选D.D.薄膜竖直放置，上端薄，下端厚，同一水平位薄膜竖直放置，上端薄，下端厚，同一

19、水平位置的薄膜的厚度相同，出现的干涉条纹应是水平，故选项置的薄膜的厚度相同，出现的干涉条纹应是水平，故选项D D正正确确.2021/8/9 星期一473.3.以下关于偏振片和增透膜的说法正确的是以下关于偏振片和增透膜的说法正确的是()()A.A.拍摄水下景物时，为减小光在水面处的反射，使景物更加拍摄水下景物时，为减小光在水面处的反射，使景物更加清晰，可在照相机镜头前加一增透膜清晰，可在照相机镜头前加一增透膜B.B.为减小光在照相机镜面处的反射，使景物更加清晰，可在为减小光在照相机镜面处的反射，使景物更加清晰，可在照相机镜头前加一偏振片照相机镜头前加一偏振片C.C.照相机的增透膜厚度通常为照相机

20、的增透膜厚度通常为/2/2D.3DD.3D立体电影充分利用了光的偏振原理立体电影充分利用了光的偏振原理2021/8/9 星期一48【解析】【解析】选选D.D.水面的反射光是偏振光，减弱偏振光的影响，水面的反射光是偏振光，减弱偏振光的影响，应该加偏振片，故选项应该加偏振片，故选项A A错误；照相机镜头前应加增透膜，以错误；照相机镜头前应加增透膜，以减小反射光，故选项减小反射光，故选项B B错误；增透膜的厚度通常为绿光在增透错误；增透膜的厚度通常为绿光在增透膜这种介质中的波长的膜这种介质中的波长的 ，故选项，故选项C C错误；错误；3D3D立体电影充分利立体电影充分利用了光的偏振原理，故选项用了光

21、的偏振原理，故选项D D正确正确.2021/8/9 星期一494.4.下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是()()A.A.雨后的彩虹雨后的彩虹B.B.水面上的油膜在阳光照射下呈彩色水面上的油膜在阳光照射下呈彩色C.C.透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色D.D.荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮【解析】【解析】选选B.B.雨后的彩虹是色散现象，故选项雨后的彩虹是色散现象，故选项A A错误；透过昆错误；透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色是衍射现象，故选项虫的翅膀看阳光呈彩色是衍射现象，故选项C C错误；水珠在阳错误；水珠在阳光下晶莹透

22、亮是全反射的结果，故选项光下晶莹透亮是全反射的结果，故选项D D错误；油膜在阳光照错误；油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干涉的结果，故现象射下呈彩色是薄膜干涉的结果，故现象B B正确正确.2021/8/9 星期一505.(20115.(2011安庆高二检测安庆高二检测)下列说法不正确的是下列说法不正确的是()()A.A.增透膜的厚度应为入射光在薄膜中波长的四分之一增透膜的厚度应为入射光在薄膜中波长的四分之一B.B.光的色散现象表明了同一介质对不同色光的折射率不同，光的色散现象表明了同一介质对不同色光的折射率不同，各色光在同一介质中的光速也不同各色光在同一介质中的光速也不同C.C.用单色光做双缝干涉

23、实验相邻条纹之间的距离不相等用单色光做双缝干涉实验相邻条纹之间的距离不相等D.D.光的衍射为光的波动说提供了有力的证据光的衍射为光的波动说提供了有力的证据2021/8/9 星期一51【解析】【解析】选选C.C.增透膜厚度不宜太厚，所以增透膜的厚度应为增透膜厚度不宜太厚，所以增透膜的厚度应为 使从增透膜前后两表面反射的光路程差等于使从增透膜前后两表面反射的光路程差等于 故选项故选项A A正正确；光的色散说明同一介质对不同色光的折射率不同，折射确；光的色散说明同一介质对不同色光的折射率不同，折射后偏折角不同，才分散开形成彩色光带，故选项后偏折角不同，才分散开形成彩色光带，故选项B B正确；单色正确

24、；单色光双缝干涉条纹的距离相同，故选项光双缝干涉条纹的距离相同，故选项C C错误；干涉、衍射是波错误；干涉、衍射是波具有的特性，故选项具有的特性，故选项D D正确正确.所以说法不正确的是所以说法不正确的是C C选项选项.2021/8/9 星期一526.(20116.(2011福州高二检测福州高二检测)如图所示，一束白光通过玻璃棱镜如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是发生色散现象，下列说法正确的是()()A.A.红光的偏折最大，紫光的偏折最小红光的偏折最大，紫光的偏折最小B.B.红光的偏折最小，紫光的偏折最大红光的偏折最小，紫光的偏折最大C.C.玻璃对红光的折射率比紫光大

25、玻璃对红光的折射率比紫光大D.D.玻璃中紫光的传播速度比红光大玻璃中紫光的传播速度比红光大2021/8/9 星期一53【解析】【解析】选选B.B.根据色散，可知上端是红光，下端是紫光；红根据色散，可知上端是红光，下端是紫光；红光的偏折角最小，紫光的偏折角最大，故选项光的偏折角最小，紫光的偏折角最大，故选项A A错误，错误，B B正确正确.紫光的折射率大于红光的折射率，故选项紫光的折射率大于红光的折射率，故选项C C错误；根据错误；根据n=n=可可知，选项知，选项D D错误错误.2021/8/9 星期一547.7.一复色光中只含有一复色光中只含有a a、b b两种单色光，用该复色光照射一竖两种单

26、色光，用该复色光照射一竖直理想透明薄膜直理想透明薄膜(膜层厚度从零开始，上薄下厚膜层厚度从零开始，上薄下厚)时，得到如时，得到如图所示的干涉图样图所示的干涉图样.若用此复色光通过玻璃半球射向空气，下若用此复色光通过玻璃半球射向空气，下列四个光路图中可能符合实际情况的是列四个光路图中可能符合实际情况的是()()2021/8/9 星期一552021/8/9 星期一56【解析】【解析】选选A A、D.D.根据薄膜干涉图象，可知根据薄膜干涉图象，可知a ab b，所以，所以a a光光的折射率大，故选项的折射率大，故选项A A、D D正确正确.2021/8/9 星期一57二、非选择题二、非选择题8.8.

27、如图所示，一束由红、绿、紫三种单色光组成的复色光，如图所示，一束由红、绿、紫三种单色光组成的复色光，通过横截面为梯形的玻璃后，在光屏上形成彩色光带，则彩通过横截面为梯形的玻璃后，在光屏上形成彩色光带，则彩色光带从上到下依次为色光带从上到下依次为_的排列顺序的排列顺序.2021/8/9 星期一58【解析】【解析】发生折射时，折射率越小，偏折角越小发生折射时，折射率越小，偏折角越小.由于红、绿、由于红、绿、紫光的频率依次增大，折射率依次增大，故彩色光带从上到紫光的频率依次增大，折射率依次增大，故彩色光带从上到下依次为紫、绿、红下依次为紫、绿、红.答案：答案：紫、绿、红紫、绿、红2021/8/9 星

28、期一599.(20119.(2011广州高二检测广州高二检测)用干涉法检查物体表面平滑程度，用干涉法检查物体表面平滑程度，产生的干涉条纹是一组平行的条纹，若劈尖的上表面向上平产生的干涉条纹是一组平行的条纹，若劈尖的上表面向上平移，如图甲所示，则干涉条纹的距离将移，如图甲所示，则干涉条纹的距离将_；若使劈尖角度；若使劈尖角度增大，如图乙所示，干涉条纹的距离将增大，如图乙所示，干涉条纹的距离将_；若用折射率为；若用折射率为n n的透明介质充满劈尖，干涉条纹的距离将的透明介质充满劈尖，干涉条纹的距离将_.(_.(均选填均选填“变窄变窄”、“变宽变宽”或或“不变不变”)”)2021/8/9 星期一60

29、【解析】【解析】劈尖的上表面向上平移时，上下表面的反射光的光劈尖的上表面向上平移时，上下表面的反射光的光程差增大，但变化情况仍相同，只是条纹平移了，条纹间距程差增大，但变化情况仍相同，只是条纹平移了，条纹间距不变；若劈尖角度增大，则光程差变大的快了，因而条纹间不变；若劈尖角度增大，则光程差变大的快了，因而条纹间距变窄；如果用折射率为距变窄；如果用折射率为n n的透明介质充满劈尖，光波的波长的透明介质充满劈尖，光波的波长变小，因而条纹间距变窄变小，因而条纹间距变窄.答案：答案：不变不变 变窄变窄 变窄变窄2021/8/9 星期一6110.10.为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表为

30、了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.381.38的氟化镁，为了使的氟化镁，为了使波长为波长为5.52105.5210-7-7 m m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度消，求所涂的这种增透膜的厚度.2021/8/9 星期一62【解析】【解析】增透膜的厚度为绿光在膜中波长的增透膜的厚度为绿光在膜中波长的 设绿光在真空设绿光在真空中的波长为中的波长为0 0，在增透膜中的波长为，在增透膜中的波长为，由关系式得：，由关系式得：所以增透膜厚度所以增透膜厚度答案：答案：110110-7-7 m m 2021/8/9 星期一63Thank you!Thank you!2021/8/9 星期一642021/8/9 星期一65