13.7-8_光的颜色_色散_激光

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,*,*,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,*,13.7-8 光的颜色 色散 激光,电大附中 杨洪涛,1,一、通过棱镜的光线,1,、棱镜,定义：各平面相交的透明体叫做棱镜。,横截面为三角形的棱镜叫,三棱镜,。,通常所说的,棱镜,指三棱镜。,2,问题,:,让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面，如图所示，试定性画出光通过棱镜的光路图。,3,(1),从玻璃棱镜的一个侧面射入的光线从另一侧面射出时,向底面偏折,2,、棱镜对光线的作用,偏折角度,折射率越大，偏折角越大,理解底边含义（相对而言的）。,4,棱镜能改变光的传播方向，但不改变光束的性质。,a,、平行光束通过棱镜后仍为平行光束；,b,、发散光束通过棱镜后仍为发散光束；,c,、会聚光束通过棱镜后仍为会聚光束。,5,3,、棱镜成像：,问题：,如果隔着棱镜看一个物体，就可以看到物体的像，那么像的位置与物体的位置相比向哪个方向偏移？,分析：,将一个物点,S,放在棱镜前，从物点发出的两条光线经棱镜折射后射出，我们,根据光沿直线传播的经验，认为光线是从它们的反向延长线的交点,S,射出的,，,S,就是,S,在棱镜中所成的像（如图所示）。这个虚像的位置比物体的实际位置向顶角方向偏移，物像同侧。,特点：,隔着棱镜看物体的像是正立的,虚,像，像的位置向棱镜顶角方向偏移。,S,S,6,二、光的色散,:,1,、实验探究：,一束白光经过棱镜后会发生什么现象,?,这一现象说明了什么问题？,现象,：,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,),结论,：白光是由不同颜色的光组成的。, 棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。,7,2,单色光：不能分解为其它颜色的光，称为单色光。,复色光：由若干种单色光合成的光叫做复色光。,3,色散：把复色光分解为单色光的现象叫光的色散。,4正确理解光的色散：,光的颜色由光的频率决定。在不同,介,质中，光的频率不变。,同一,介,质对不同色光的折射率不同，频率高的折射率大。,不同频率的色光在真空中传播速度相同，为C310,8,ms。但在其它,介,质中速度各不相同，在同一种,介,质中，紫光速度最小，红光速度最大。,(V=c/n),8,物理量,红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫,频率,折射率,同种,介,质中光速,同种,介,质中波长,逐增,逐减,逐增,变化趋势,逐增,9,5,光谱：复色光被分解后，各种色光按其波长（频率）有序排列起来，称为这种复色光的光谱。,下图是太阳光的光谱。,利用光谱可以知道该光是由哪些波长的光组成。,10,回顾：,双缝干涉实验：,复述单色光干涉时的现象。,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？,11,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,三、白光的双缝干涉,2,、解释：,由白光是复色光，各色光的波长不同，各色光所得到的干涉图样中，相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离也不同，各色光干涉后的条纹相叠加，在中央白色亮纹两边出现彩色条纹。,12,四、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,.,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,13,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,14,2、白色,（,复色,）,光的薄膜干涉,现象：明暗相间的彩色条纹,解释：,由于白光是复色光，各色光的波长不同，各色光都发生薄膜干涉，但不同颜色的光在不同的位置相互加强，所以看起来肥皂泡是彩色的。,其它：路面上飘浮的油膜上的彩色条纹；蝴蝶等昆虫翅膀上的彩色花纹等都是薄膜干涉。,15,1.,白光的薄膜干涉条纹,彩色条纹,2.,水面上的油膜呈彩色,3.,牛顿环（演示）,16,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,17,楔性空气薄层,标准样板,被检测平面,光在空气层的上下表面发生反射,这两束反射光发生干涉,.,如果被检测表面的平整的,将看到与底线平行的干涉条纹,.,原因是厚度相等的地方，光程差一样、干涉情况一样，即某一处反射回来的两列波叠加，若光振动加强，产生亮点，那些与此处厚度相等的地方都是亮点，这些亮点组成彼此平行的亮纹,反之,是暗纹,18,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,-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,19,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，因而互相抵消，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,。,20,增透膜,由能量守恒可知，入射光总强度,=,反射光总强度,+,透射光总强度。,光的强度由光的振幅决定。当满足增透膜厚度,d=,介,/4,时，两束反射光恰好实现波峰与波谷相叠加，实现干涉相消，使其合振幅接近于零，即反射光的总强度接近于零，从总效果上看，相当于光几乎不发生反射而透过薄膜，因而大大减少了光的反射损失，增强了透射光的强度。,21,1,、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,。,（,why?,）,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,22,为什么一般的照相机的镜头成淡紫色？,增透膜只对人眼或感光胶片上最敏感的绿光起增透作用。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，增透膜呈绿光的互补色,淡紫色。,23,1,、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,AD,24,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。,AC,25,3,、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（,）,A,B,26,4,、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,27,5,、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,28,6,、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,/4,；,C,增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的,/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,，,/2,29,课堂小结,1,、棱镜,2,、光的色散,3,、白光的干涉,4,、薄膜干涉,30,激光,31,1.,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。,32,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。,2. 激光的产生：,33,3、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：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。,34,4,、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。,35,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。,36,