光的颜色 色散激光 课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,彩虹摄于西藏阿里高原,彩虹摄于西藏阿里高原,1,地上的油膜,肥皂泡,地上的油膜肥皂泡,2,13.7 光的色散,13.7 光的色散,3,回顾：,双缝干涉实验：,1、单色光干涉时观察到什么现象？,2、条纹间距的计算公式？,红滤色片,单缝,双缝,S1,S,S2,屏幕,问题：,我们用此装置来做白光的干涉实验会观察到什么现象呢？,结论：不同颜色的光波长不同,回顾：双缝干涉实验： 1、单色光干涉时观察到什么现象？红滤色,4,单缝,双缝,S1,S,S2,屏幕,1、现象：,中央为白色亮条纹,明暗相间的彩色条纹,干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的,白光的双缝干涉,2、结论：,由白光是由多种颜色的光组成，是复色光。发生干涉时不同颜色的条纹间距不同，白光被分解了。,单缝双缝S1SS2屏幕1、现象：白光的双缝干涉 2、结论：,5,衍射时不同色光的亮条纹的位置不同，于是各种色光就区分开了,白光的衍射：,衍射时不同色光的亮条纹的位置不同，于是各种色光就区分开了白光,6,1、人眼视网膜上的两种感光细胞,视杆细胞：对光敏感，不能区分不同波长（频率）的光,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，人眼依靠视锥细胞分辨颜色。,光的颜色,波长(nm),频率 f(10,14,Hz),光的颜色,波长(nm),频率 f(10,14,Hz),红,760630,3.94.8,绿,570500,5.36.0,橙,630600,4.85.0,青,蓝,500450,450430,6.16.7,6.77.0,黄,600570,5.05.3,紫,430400,7.07.5,表一：各色光在真空中的波长和频率,一,、,光的色散：,含有各种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散。,1、人眼视网膜上的两种感光细胞光的颜色波长(nm)频率,7,2、光谱,太阳光谱,铁电极弧光灯的光谱,原子状态氢光谱,氖光谱,钡光谱,分子状态氢光谱,钨丝白炽灯光谱,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,2、光谱太阳光谱铁电极弧光灯的光谱原子状态氢光谱氖光谱钡光谱,8,水面上的油膜呈彩色,形状和颜色是怎样的呢？,怎样形成的呢？,水面上的油膜呈彩色形状和颜色是怎样的呢？怎样形成的呢？,9,二,、薄膜干涉,1、单色光,实验：观察黄光的薄膜干涉,现象：,薄膜两表面反射的光互相叠加而成的明暗条纹,条纹是水平排列.,二、薄膜干涉 现象：薄膜两表面反射的光互相叠加而成的明暗条纹,10,光的颜色 色散激光 课件,11,解释：,薄膜两表面反射的光互相叠加而成的。竖立的肥皂膜在重力的作用下形成上薄下厚的楔形，当光照在薄膜上时，从膜的前后表面各反射回一列光波，这两列波即是频率相同的相干光波，由于薄膜的厚度不同，这两列光波的路程差不同。当路程差为光波波长的整数倍时，则为波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇，使光波的振动加强，形成亮条纹；当光波的路程差为半波长的奇数倍时，则波峰与波谷相遇，光波的振动减弱，形成暗条纹,解释：薄膜两表面反射的光互相叠加而成的。竖立的肥皂膜在重力的,12,（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,（3）如薄膜厚度均匀变化，用,单色光照射，条纹间距相等；用白光照射，在同一厚度某一波长的光反射后增强，另一波长的光也可能减弱，故呈现等间隔彩色条纹.,2、规律分析：,（2）由于普通光相干长度极短，所以薄膜干涉时，,介质膜应足够薄,，才能观察到干涉条纹,（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,13,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,。,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,14,增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？,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,当白光照到(垂直)增透膜上，绿光产生相消干涉，反射光中绿光的强度几乎是零。这时其他波长的光(如红光和紫光)并没有被完全抵消。因此，增透膜表面呈绿光的互补色淡紫色。,增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？是否对所有颜色的,15,薄膜干涉的,应用,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,薄膜干涉的应用检查表面的平整程度取一个透明的标准样板，放,16,如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的；,如果观察到的干涉条纹发生弯曲，则表示被检测表面微有凸起或凹下。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,-6,cm,。,(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,如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的；(a),17,光的颜色 色散激光 课件,干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环,干涉现象是由于,凸透镜下表面,反射光和,玻璃上表面,反射光叠加形成的,干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的,三、牛顿环,干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环 干涉现象是由于,19,光的颜色 色散激光 课件,20,这个图片说明了什么现象？通过这个现象有说明了什么问题呢？,一束白光通过三棱镜后会扩展成由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各色组成的光带，这种现象称作,折射时的色散,。,这个图片说明了什么现象？通过这个现象有说明了什么问题呢？一,21,四、折射时的色散,三棱镜对单色光的作用,（改变光的传播方向）,光束通过三棱镜总是向底面偏折,三棱镜成像总是向顶角偏折,四、折射时的色散 三棱镜对单色光的作用（改变光的传播方向）光,22,二、折射时的色散,白光是一种复色光,棱镜对不同颜色的光折射作用不同，,对紫光的折射作用最大，对红光的折射作用最小,在棱镜中,紫光的速度最小，红光的速度最大,某种玻璃对各种色光的折射率:,二、折射时的色散白光是一种复色光棱镜对不同颜色的光折射作用不,23,光的颜色的决定因素：光的颜色,由频率决定,红光频率最低，紫光频率最高；在不同的介质中，光的频率不变。,（1）,不同频率的光在真空中的传播速度相同,，但在介质中不同。,（3）同一介质对不同光的折射率不同，一般有“,频率越低，折射率越小,”。,（4）光在介质中传播时光速发生变化，波长也发生变化：同一色光在不同介质中，折射率大的光速小，波长短,(n=c/v ),；,不同色光在同一介质中频率高的折射率大，光速小，波长短,光的颜色的决定因素：光的颜色由频率决定（1）不同频率的光在真,24,13.8激光,13.8激光,25,学习目标,、激光及其产生,（1）概念：,（2）产生机理：,、激光的特性及应用,（1）相干性应用,（2）平行度好,（3）亮度高（能量高）,（4）单色性好,学习目标 、激光及其产生,26,物体发光的微观机理,物质中的原子受到激发以后，原子能量增加，处于不稳定状态，要向低能态跃迁。在向低能态跃迁的过程中，会发出光。,普通光源,（白炽灯、日光灯、高压水银灯）的发光过程为,自发辐射,。各原子自发辐射发出的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定相同为,非相干光,。,物体发光的微观机理 物质中的原子受到激发以后,27,自发辐射,发光前,发光后,自发辐射、受激吸收和受激辐射,1916年爱因斯坦在玻尔能级理论基础上提出,辐射的量子理论,，是产生激光的基本原理。,自发辐射发光前发光后自发辐射、受激吸收和受激辐射 19,28,一、激光及其产生,1、概念：,激光准确内涵是“辐射的受激发射的光放大”。,英文全称为,L,ight,A,mplification by,S,timulated,E,mission of,R,adiation,缩写为Laser，中文也常音译为“镭射”。,2、产生机理：,原子受激辐射后发生跃迁,某些物质的原子中的粒子受光或电刺激，使低能级的原子变成高能级原子，在向低能态跃迁时辐射出,相位、频率、方向,等完全相同的光，这种光叫作激光。,一、激光及其产生1、概念：英文全称为缩写为Laser，中文也,29,激光的发展史,1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。,1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器。,1965年，第一台可产生大功率激光的器件-二氧化碳激光器诞生。,1967年，第一台射线激光器研制成功。,激光的发展史 1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激,30,梅曼和第一只激光器,红宝石激光器,梅曼和第一只激光器红宝石激光器,31,气体激光器,气体激光器,32,固体激光器,固体激光器,33,液体激光器,液体激光器,34,半导体激光器,半导体激光器,35,二。激光的特性及应用,1.相干性应用：,光纤通讯、激光全息技术,2.平行度好：,测距、测速（激光雷达测速）,信息存储和阅读（DVD、CD唱,机、计算机光盘,3.亮度高（能量高）：,工业切割、焊接；,医学“光刀”、焊接。,利用强激光产生的高压引发核聚变。,二。激光的特性及应用1.相干性应用：光纤通讯、激光全息技术2,36,光的颜色 色散激光 课件,37,光的颜色 色散激光 课件,38,光的颜色 色散激光 课件,39,形形色色的激光武器,1）激光枪,形形色色的激光武器1）激光枪,40,全息照相：,参考光,照相底片,反射光,物光,物,同一激光束被分成两束，参考光直接照到底片上，物光也到达底片。两者干涉，在底片上形成复杂的干涉条纹，各点的明暗程度反映了叠加的加强和减弱的情形。,全息照相：参考光照相底片反射光物光物同一激光束被分成两束，参,41,照明光,全息照片,人眼,全息照片的观看：,用激光照射全息照片，在照片的另一侧观看原物体的立体的像。,照明光全息照片人眼全息照片的观看：,42,用肉眼去看，全息照片上只有些乱七八糟的条纹,用一束激光去照射该照片，眼前就会出现逼真的立体景物 从不同的角度去观察，可以看到原来物体的不同侧面,每一片碎片都包括被摄物体的完整信息,用肉眼去看，全息照片上只有些乱七八糟的条纹,43,英女王的全息照片,英女王的全息照片,44,光的颜色 色散激光 课件,45,艺术品展示,艺术品展示,46,光的颜色 色散激光 课件,47,棱镜对光线的作用,i,偏折角,1、偏折角,与棱镜材料的折射率有关，相同入射角i，n越大, 则越小，越大，越大；,说明：,A,B,C,2、偏折角,还与入射角i和,棱镜,的顶角A有关；,3、,入射角i越小， 则折射角越小，入射角越大，当i=0时入射角最大，此时=A，所以，在AC界面上能否发生全反射受顶角A的大小制约，如果A小于临界角，则在AC界面上不能发生全反射；,4、,如果环境的折射率小于棱镜的折射率，则光线向底边偏折，如果环境的折射率大于棱镜的折射率，则光线向顶角偏折。,棱镜对光线的作用i偏折角1、偏折角与棱镜材料的折射率有关,48,巩固练习,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条纹。,2、用单色光照射肥皂薄膜:（ ）,看到的干涉图样是明暗相间的条纹;,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。,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;,若改用白光照射则看不到干涉条纹。,AD,AC,巩固练习1、下列现象属于薄膜干涉的有: （ ）2、用,49,巩固练习,3.,2002（上海卷）,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（ ）,A B C D,D,巩固练习3. 2002（上海卷）如图所示为一显示薄膜干涉现象,50,巩固练习,4.(,93年高考题,)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( )Aa的上表面和b的下表面,Ba的上表面和b的上表面Ca的下表面和b的上表面Da的下表面和b的下表面,C,巩固练习4.(93年高考题)如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的,51,5、,2003（上海卷）,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。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.变稀疏 B.变紧密 C.不变 D.消失,巩固练习,A,5、2003（上海卷）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1所,52,6、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1/4；C. 增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4；,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,巩固练习,ACD,A,6、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是：A. 增,53,