丹江口市物理 第十三章 光 第七节 光的颜色 色散 新人教版选修3-4.ppt

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1、 光的颜色光的颜色 色散色散1 1、棱镜对光棱镜对光的的作用作用 （1 1）棱镜对光棱镜对光线线的改变的改变：光线向底边偏折光线向底边偏折 虚像向顶角偏移虚像向顶角偏移（2 2）偏折角）偏折角：（如上图中的：（如上图中的）在保证入射角和）在保证入射角和棱镜顶角不变的条件下，棱镜折射率越大，偏折角棱镜顶角不变的条件下，棱镜折射率越大，偏折角越大。越大。通过实验或作光路可知，偏折角度不仅与通过实验或作光路可知，偏折角度不仅与棱镜材料的折射率有关，还跟入射角的大小有关。棱镜材料的折射率有关，还跟入射角的大小有关。一、光的颜色一、光的颜色 色散色散2 2、各种色光的情况统计表各种色光的情况统计表：(同

2、一介质同一介质)光的颜色：光的颜色：红橙黄绿蓝靛紫红橙黄绿蓝靛紫 偏向角：偏向角：折射率：折射率：在介质中的光速：在介质中的光速：由由 小小 到到 大大由由 小小 到到 大大由由 大大 到到 小小同一频率的色光在不同介质中传播时同一频率的色光在不同介质中传播时,频率频率不变不变，光速改变光速改变(v=c/n=f)(v=c/n=f)，波长也随之，波长也随之改变。改变。一、光的颜色一、光的颜色 色散色散一、一、光的颜色光的颜色 色散色散3 3、白光的颜色、白光的颜色 色散色散 （3 3）不同颜色的光，在真空中波速一样，）不同颜色的光，在真空中波速一样，而各种色光的波长不同，所以它们的频率不同而各种

3、色光的波长不同，所以它们的频率不同决定了光的颜色。决定了光的颜色。一、光的颜色一、光的颜色 色散色散 （1 1）说明白光不是单色光，而是由各种色光说明白光不是单色光，而是由各种色光（红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫）红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫）混合而成；混合而成；（2 2）光的色散：含有多种颜色的光被分解为）光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象；单色光的现象；不同色光通过棱镜的后的偏折角度不同，不同色光通过棱镜的后的偏折角度不同，因为棱镜材料对不同色光的折射率不同。因为棱镜材料对不同色光的折射率不同。波长越长，频率越小；波长越短，频率越大。波长越长，频率越小；波长越短，频率越大。各色光在真

4、空中的频率的范围见下表各色光在真空中的频率的范围见下表：一、光的颜色一、光的颜色 色散色散 4、光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光、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。比如太阳的光谱按波按其波长的有序排列，称为光谱。比如太阳的光谱按波长由大到小依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫长由大到小依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。5 5、人眼视网膜上的两种感光细胞：、人眼视网膜上的两种感光细胞：（1 1）视杆细胞：对光敏感，不能区分不同波）视杆细胞：对光敏感，不能区分不同波长（频率）的光；长（频率）的光；（2 2）视锥细胞：对光敏感度不如视杆细胞，）视锥细胞：对光敏

5、感度不如视杆细胞，但能区分不同波长（频率）的光。但能区分不同波长（频率）的光。一、光的颜色一、光的颜色 色散色散下面这些透明物体为什么会有颜色？下面这些透明物体为什么会有颜色？地上的油膜地上的油膜肥皂泡肥皂泡点点击击画画面面观观看看动动画画 1 1、让让一一束束光光经经薄薄膜膜的的两两个个表表面面反反射射后后，形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉。形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉。二、薄膜干涉中的色散二、薄膜干涉中的色散2、不同单色光的薄膜干涉条纹：、不同单色光的薄膜干涉条纹：可见，波长可见，波长越长，干涉条纹越宽。越长，干涉条纹越宽。二、薄膜干涉中的色散二、薄膜干涉中的色散前表面

6、前表面前表面前表面后表面后表面后表面后表面二、薄膜干涉中的色散二、薄膜干涉中的色散3、现象解释（、现象解释（1）：）：由于重力的作用，由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。光从薄下厚的楔形。光从薄膜的前后两个表面反膜的前后两个表面反射出来两个光波，这射出来两个光波，这两列光波的频率相同，两列光波的频率相同，产生干涉。产生干涉。光程差为波长的整数光程差为波长的整数倍，形成干涉加强区，倍，形成干涉加强区，得到亮条纹。得到亮条纹。光程差为半波长的奇光程差为半波长的奇数倍，数倍，形成干涉减弱形成干涉减弱区区，得到暗条纹。得到暗条纹。二、薄膜干涉中的色散二、薄膜干涉中的色散3、

7、现象解释（、现象解释（2）：）：在重力的作用下，薄膜随着时间越来越薄。在重力的作用下，薄膜随着时间越来越薄。条条纹纹间间距距变变稀稀疏疏白白白白光光光光照照照照射射射射时时时时是是是是彩彩彩彩色色色色条条条条纹纹纹纹二、薄膜干涉中的色散二、薄膜干涉中的色散3、现象解释（、现象解释（3）：）：（1 1）在在薄薄膜膜干干涉涉中中，前前、后后表表面面反反射射光光的的路路程程差差由由膜膜的的厚厚度度决决定定，所所以以薄薄膜膜干干涉涉中中同同一一明明条条纹纹（暗暗条条纹纹）应应出出现现在在膜膜的的厚厚度度相相等等的的地地方方。由由于于光光波波波波长长极极短短，所所以以微微薄薄膜膜干干涉涉时时，介介质质膜

8、膜应应足足够薄，才能观察到干涉条纹。够薄，才能观察到干涉条纹。（2 2）用用手手紧紧压压两两块块玻玻璃璃板板看看到到彩彩色色条条纹纹，阳阳光光下下的的肥肥皂皂泡泡和和水水面面飘飘浮浮油油膜膜出出现现彩色等都是薄膜干涉。彩色等都是薄膜干涉。二、薄膜干涉中的色散二、薄膜干涉中的色散3、现象解释（、现象解释（4）：）：（4 4 4 4）像上出现明暗相间的黄色条纹。）像上出现明暗相间的黄色条纹。）像上出现明暗相间的黄色条纹。）像上出现明暗相间的黄色条纹。（5 5 5 5）随着时间的推移，条纹间距越来大。）随着时间的推移，条纹间距越来大。）随着时间的推移，条纹间距越来大。）随着时间的推移，条纹间距越来大

9、。（1 1）点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。）点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。）点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。）点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。（3 3）在火焰的同侧观察火焰的反射像。）在火焰的同侧观察火焰的反射像。）在火焰的同侧观察火焰的反射像。）在火焰的同侧观察火焰的反射像。（2 2）用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。）用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。）用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。）用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。二、薄膜干涉中的色散二、薄膜干涉中的色散 4、实验：、实验：白光的薄膜干涉条纹白光的薄膜干涉条纹彩色条纹彩色条

10、纹水面上的油膜呈彩色水面上的油膜呈彩色取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一取一个透明的标准样板，放在待检查的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。到干涉条纹。标准样板标准样板待检部件待检部件空气薄层空气薄层三、薄膜干涉的应用三、薄膜干涉的应用1、检查工件表面的平整程度、检查工件表面的平整程度如如果果被被检检表表

11、面面是是平平的的，产产生生的的干干涉涉条条纹纹就就是是平平行行的的,如如图图（b b）所所示示；如如果果观观察察到到的的干干涉涉条条纹纹如如图图（c c）所所示示，则则表表示示被被检检测测表表面面微微有有凸凸起起或或凹凹下下，这这些些凸凸起起或或凹凹下下的的地地方方的的干干涉涉条条纹纹就就弯弯曲曲。从从弯弯曲曲的的程程度度就就可可以以了了解解被被测测表表面面的的平平整整情情况况。这这种种测量精度可达测量精度可达1010-6-6cmcm。(a)(b)(c)单色光单色光标准样板标准样板薄片薄片被检测平面被检测平面注：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注：薄片厚度一般仅为零点零几毫

12、米左右，只相当于一张纸片的厚度。厚度。三、薄膜干涉的应用三、薄膜干涉的应用1、检查工件表面的平整程度、检查工件表面的平整程度镀层镀层薄膜薄膜 在透镜或棱镜的表面上涂上一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好等于半个波长半个波长，因而互相抵，这就大大减小光的反射损，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，这种薄膜叫失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜增透膜。三、薄膜干涉的应用三、薄膜干涉的应用2、增透膜增透膜（1 1）增透的条件是什么？即

13、镀层薄膜的厚度至少多大）增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？（2 2）是否对所有颜色的光都有增透的作用？）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的厚度至少是入射光在薄膜薄膜中波长的中波长的1/41/4。因为人眼对绿光最敏感，所以一般增因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透射，即强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的在薄膜中波长的1/41/4。由于其它色光不。由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，这样的能被有效透射，故反射较强，这样的镜头呈淡紫色。镜头呈淡紫色。三、薄膜干涉的应用三、薄膜干涉的应用2、增透膜增透膜1 1、下列现象属于薄

14、膜干涉的有、下列现象属于薄膜干涉的有:（）A.A.在水面上的油膜呈现的彩色花纹在水面上的油膜呈现的彩色花纹;B.B.雨后天空中呈现的彩虹雨后天空中呈现的彩虹;C.C.阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹；阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹；D.D.肥皂泡上呈现的彩色环纹。肥皂泡上呈现的彩色环纹。四、练习四、练习2 2、用单色光照射肥皂薄膜、用单色光照射肥皂薄膜:（）A.A.看到的干涉图样是明暗相间的条纹看到的干涉图样是明暗相间的条纹;B.B.从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发 生干涉生干涉,形成干涉图样。形成干涉图样。C.C.一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别一束

15、入射光从薄膜的前表面和后表面分别 反射出来反射出来,形成两列波形成两列波,这两列波频率相同这两列波频率相同,所以可以产生干涉所以可以产生干涉;D.D.若改用白光照射则看不到干涉条纹。若改用白光照射则看不到干涉条纹。20022002（上海卷）（上海卷）3 3、如图所示为一显示薄膜干涉、如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，现象的实验装置，P P是附有肥皂是附有肥皂膜的铁丝圈，膜的铁丝圈，S S是一点燃的酒精是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在肥皂灯。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膜上观察到的干涉图象应是下图中的（中的（）A AB BC CD D4 4、如右图是用干涉法检

16、查某种厚玻璃的上表、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由哪两个表面反射的光叠加而成的()()A Aa a的上表面和的上表面和b b的下表面的下表面B Ba a的上表面和的上表面和b b的上表面的上表面C Ca a的下表面和的下表面和b b的上表面的上表面D Da a的下表面和的下表面和b b的下表面的下表面2003（上海卷）（上海卷）5 5、劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图、劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装

17、置如图1 1所示。将一块平板所示。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。当光垂直入射后，从两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图上往下看到的干涉条纹如图2 2所示。干涉条纹有如下特点：所示。干涉条纹有如下特点：任任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图1 1装置装置中抽去一张纸

18、片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从中抽去一张纸片，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（上往下观察到的干涉条纹将（）A.A.变疏变疏 B.B.变密变密 C.C.不变不变 D.D.消消失失6 6、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是：、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是：A A增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度；增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度；B B增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的；增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的；C C增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的；增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的；D D因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，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。呈淡紫色。7 7、将波长为、将波长为的单色光从空气垂直入射到折射率的单色光从空气垂直入射到折射率为为n n的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为（的厚度最少应为（）A A，/4n/4n；B B，/2n/2n；C C，/4/4；D D，/2/2