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13.4 光 的 颜 色 色 散 教 学 目 标 知 识 与 能 力 1、 棱 镜 的 概 念 及 其 对 光 线 的 偏 折 作 用 ； 全 反 射 棱 镜 对 光路 的 控 制 ； 了 解 光 的 色 散 及 物 体 的 颜 色 等 生 活 常 识 。 2、 知 道 白 光 的 色 散 现 象 ， 知 道 白 光 是 复 色 光 知 道 匀 变速 运 动 的 位 移 与 时 间 的 关 系 ， 能 用 来 进 行 简 单 的 计 算 。 3、 知 道 薄 膜 干 涉 是 如 何 获 得 相 干 光 源 的 ， 了 解 薄 膜 干 涉产 生 的 原 因 ， 知 道 薄 膜 干 涉 在 技 术 上 的 应 用 。 过 程 与 方 法 1、 通 过 对 光 的 色 散 和 薄 膜 干 涉 实 验 探 索 ， 加 强 学 生 动 手能 力 ， 观 察 能 力 ， 加 深 对 知 识 的 理 解 。 2、 感 悟 一 些 数 学 方 法 的 应 用 特 点 。 情 感 、 态 度 与 价 值 观 1、 知 道 学 好 物 理 的 重 要 性 。 2、 具 有 科 学 精 神 和 正 确 的 世 界 观 、 人 生 观 、 价 值 观 红 光 白 光 各 种 光 的 不 同 颜 色 ， 实 际 反 映 了 它 们 不 同 的 波长 （ 或 频 率 ） 用 白 光 做 双 缝 干 涉 实 验 ， 由 于 白 光 内各 种 单 色 光 的 干 涉 条 纹 间 距 不 同 ， 在 屏 上 会 出 现 彩 色条 纹 一 、 光 的 颜 色 色 散 一 、 光 的 颜 色 色 散 不 同 颜 色 的 光 ， 波 长 不 同 白 光 双 缝 干 涉 条 纹 特 点 ：1. 彩 色 条 纹2. 中 央 明 条 纹 是 白 色 的 光 的 色 散 ： 含 有 多 种 颜 色 的 光 被 分 解 为 单色 光 的 现 象 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 。一 、 光 的 颜 色 色 散 我 们 知 道 ： 波 速 等 于 波 长 和 频 率 的 乘 积 ， 这 个 关 系对 一 切 波 都 是 适 用 的 不 同 的 色 光 在 真 空 中 的 传 播 速 度相 同 ， 所 以 波 长 不 同 的 色 光 ， 它 们 的 频 率 也 不 同 ： 波 长越 长 ， 频 率 越 小 ； 波 长 越 短 ， 频 率 越 大 各 色 光 在 真 空中 的 频 率 的 范 围 见 下 表 ：一 、 光 的 颜 色 色 散 让 一 束 光 经 薄 膜 的 两 个 表 面 反 射 后 ， 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 不 同 单 色 光 的 薄 膜 干 涉 条 纹 可 见 ， 波 长 越 长 ， 干 涉 条 纹 越 宽二 、 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 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 由 于 光 波 波 长 极 短 ，所 以 微 薄 膜 干 涉 时 ， 介 质 膜 应 足 够 薄 ， 才 能 观 察 到 干涉 条 纹 2、 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 二 、 薄 膜 干 涉 中 的 色 散 白 光 的 薄 膜 干 涉 条 纹彩 色 条 纹水 面 上 的 油 膜 呈 彩 色 薄 膜 干 涉 的 应 用 （ 一 ）检 查 表 面 的 平 整 程 度取 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 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 标 准 样 板待 检 部 件空 气 薄 层 如 果 被 检 表 面 是 平 的 ， 产 生 的 干 涉 条 纹 就 是 平 行 的 ,如 图 （ b） 所 示 ； 如 果 观 察 到 的 干 涉 条 纹 如 图 （ c） 所 示 ，则 表 示 被 检 测 表 面 微 有 凸 起 或 凹 下 ， 这 些 凸 起 或 凹 下 的地 方 的 干 涉 条 纹 就 弯 曲 。 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 薄 膜 干 涉 的 应 用 （ 一 ）检 查 表 面 的 平 整 程 度 薄 膜 干 涉 的 应 用 （ 二 ）增 透 膜 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 。 1、 增 透 的 条 件 是 什 么 ？ 即 镀 层 薄 膜 的 厚 度 至 少 多 大 ？2、 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 薄 膜 的 厚 度 是 绿 光在 薄 膜 中 波 长 的 1/4。 由 于 其 它 色 光 不能 被 有 效 透 射 ， 故 反 射 较 强 ， 这 样 的镜 头 呈 淡 紫 色 。薄 膜 干 涉 的 应 用 （ 一 ）检 查 表 面 的 平 整 程 度 常 用 的 棱 镜 是 横 截 面 积 为 三 角 形 的 三 棱 镜 ，通 常 简 称 为 棱 镜 棱 镜 可 以 改 变 光 的 传 播 方 向 ，还 可 以 使 光 发 生 色 散 三 、 折 射 时 的 色 散 通 过 实 验 或 作 光 路 可 知 （ 如 图 ） ， 从 玻 璃 棱 镜 的一 个 侧 面 射 出 的 光 线 从 另 一 侧 面 射 出 时 向 底 面 偏 折 偏 折 角 度 不 仅 与 棱 镜 材 料 的 折 射 率 有 关 ， 还 跟 入射 角 底 大 小 有 关 三 、 折 射 时 的 色 散 一 束 白 光 经 过 棱 镜 后 会 发 生 色 散 白 光 经 过 棱 镜 后 在 光 屏 上 形 成 一 条 彩 色的 光 带 ， 红 光 在 上 端 ， 紫 光 在 最 下 端 ， 不 同色 光 通 过 棱 镜 的 后 的 偏 折 角 度 不 同 石 因 为 棱镜 材 料 对 不 同 色 光 的 折 射 率 不 同 三 、 折 射 时 的 色 散 由 n=c/v知 ； 在 同 一 物 质 中 ， 不 同 波 长 的 光波 的 传 播 速 度 不 一 样 ， 波 长 越 短 （ 频 率 越大 ） ， 波 速 越 慢 。三 、 折 射 时 的 色 散 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 环 纹 。练 习 返 回 2、 用 单 色 光 照 射 肥 皂 薄 膜 :（ ）A.看 到 的 干 涉 图 样 是 明 暗 相 间 的 条 纹 ;B.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 。C.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 ;D.若 改 用 白 光 照 射 则 看 不 到 干 涉 条 纹 。 2002（ 上 海 卷 ）3、 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 （ ） (93年 高 考 题 )4、 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 2003（ 上 海 卷 ）5、 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 。 当 光 垂 直 入 射 后 ， 从上 往 下 看 到 的 干 涉 条 纹 如 图 2所 示 。 干 涉 条 纹 有 如 下 特 点 ： 任 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 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 疏 B.变 密 C.不 变 D.消 失 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 ；C 增 透 膜 的 厚 度 等 于 入 射 光 在 薄 膜 中 波 长 的 ；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 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， /4n； B， /2n； C， /4； D， /2
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