光的颜色色散解析

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,*,*,光的颜色色散解析,第,十三章 光,13.7 光的颜色 色散,一、光的颜色 色散,在双缝干预实验中，各种颜色的光都会发生干预，但条纹之间的距离不一样。,根据 条纹之间的距离与光的波长成正比，因此,能够断定，,不用颜色的光，波长不同,。,用白光做双缝干预实验,用白光做双缝干预实验，由于白光内各种单色光的干预条纹间距不同，在屏上会出现彩色条纹,屏上会出现彩色条纹.,说明白光是由多种色光组成的,发生干预时由于不同颜色的条纹间距不同，白光被分解了。,含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散dispersion。,人眼视觉特点：,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,各色光在真空中的波长和频率,c =,f,不同的色光在真空中的传播速度一样，所以波长不同的色光，它们的频率也不同。,一、光的颜色 色散,760,400,620,600,580,490,450,430,蓝,红,橙,黄,绿,青,紫,真空中波长,(nm),频率,( 10 Hz),1,4,7.50,3.95,5.00,4.76,5.26,6.00,6.67,6.98,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。,太阳光谱,1、概念：让一束光经薄膜的两个外表反射后，形成的两束反射光产生的干预现象叫薄膜干预,2原理：,薄膜的前后两外表反射光叠加而产生。,3规律：,2d=n时，亮条纹,2d=n+1/2 时 ，暗条纹,4产生干预条纹的条件：,薄膜厚度有变化,1现象：水平明暗相间条纹,二、薄膜干预中的色散,条纹是水平方向的：因为在同一水平高度处，薄膜的厚度一样，从前后两外表反射的光的路程差均一样，如果此时两反射光互相加强，那么此高度水平方向各处均加强，因此，明暗相间的干预条纹应为水平方向。,竖直放置的肥皂液膜，因重力的作用，上面薄、下面厚，由于不同颜色的光的波长不同，从前后两个外表反射的光，在不同的位置被加强，换句话说，不同颜色的光对应亮条纹的位置不同，不能完全重合，因此看起来是彩色的。,白光的薄膜干预,彩色条纹,2、,例1、用单色光照射肥皂薄膜 ,A.看到的干预图样是明暗相间的条纹;,B.从光源发出的光与肥皂膜外表反射的光发生干预,形成干预图样。,C.一束入射光从薄膜的前外表和后外表分别反射出来,形成两列波,这两列波频率一样,所以可以产生干预;,D.假设改用白光照射那么看不到干预条纹。,AC,1、,水面上的油膜呈彩色,2、牛顿环演示,各种薄膜干预,3、,用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹，,4、,蝴蝶等昆虫翅膀上的彩色花纹,干预图样：中央疏边沿密的同心圆环,干预现象是由于凸透镜下外表反射光和玻璃上外表反射光叠加形成的,干预条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的,3、牛顿环,三、薄膜干预的应用一,检查外表的平整程度,取一个透明的标准样板，放在待检查的部件外表并在一端垫一薄片，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外表反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干预条纹,标准样板,待检部件,空气薄层,楔性空气薄层,标准样板,被检测平面,光在空气层的上下外表发生反射,这两束反射光发生干预.,如果被检测外表的平整的,将看到与底线平行的干预条纹.,原因是厚度相等的地方，光程差一样、干预情况一样，即某一处反射回来的两列波叠加，假设光振动加强，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,左凹 右凸,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，得到的干预图样必是等间距的。如果被测外表某处凹下，那么对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示；如果某处凸起来，那么对应条纹延后出现，如图乙中Q所示。,(注：“提前与“延后不是指在时间上，而是指由左到右的位置顺序上),三、薄膜干预的应用一,检查外表的平整程度,例2.以下图所示是用干预法检查某块厚玻璃的上外表是否平整的装置，检查中所观察到的干预条纹如图乙所示，那么 ( ),A.产生干预的两列光波分别是由a的上外表和b的下外表反射的,B.产生干预的两列光波分别是由a的下外表和b的上外表反射的,C.被检查的玻璃外表有凸起,D.被检查的玻璃外表有凹陷,BD,被测平面凹下(或凸起)的形象判断法矮人行走法。即把干预条纹看成“矮人的行走轨迹。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，在行走过程中：假设遇一凹下，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；假设遇一凸起，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。,薄膜干预的应用二,增透膜,镀层薄膜,在透镜或棱镜的外表上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个外表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。,图1376,名师点睛增透膜的“增透应理解为：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。增透膜是通过“消反来确保“增透的。,例3.为了减少光在透镜外表由于反射带来的损失，可在透镜外表涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.5210-7 m的绿光在垂直外表入射时使反射光干预相消，求所涂的这种增透膜的厚度.,【解析】,增透膜的厚度为绿光在膜中波长的 设绿光在真空,中的波长为,0,，在增透膜中的波长为，由关系式得：,所以增透膜厚度,答案：,110,-7,m,例4.市场上有种灯具俗称“冷光灯，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛应用于各种场所，这种灯降低热效应的原理之一是灯泡后面放置的反光镜的外表上镀有一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时外表反射回来的热效应最显著的红外线，以表示此红外线在薄膜中的波长，那么所镀薄膜的厚度最小应为( ),A./8 B./4 C./2 D.,B,例5.登山运发动在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否那么将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干预的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5，所要消除的紫外线的频率为8.11014Hz，那么它设计的这种“增反膜的厚度至少是多少？,例6.高层建筑物外墙大量使用的是幕墙玻璃，在白天，外面的人看不见室内的物体，而室内的人却能看见室外的景物，其原因是 ,A在玻璃的外外表涂有增透膜,B在玻璃的外外表涂有高反射膜即对光的反射率远大于透射率的物质,C在玻璃的外外表涂有大量吸收光的物质,D在玻璃的外外表涂有不透光的彩色薄膜,B,四、衍射时的色散,用白光做单缝衍射实验,得到的条纹是彩色的,为什么?,因为白光中包含了各种颜色的光,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.这个现象是光在衍射时的色散。,五、折射时的色散,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。,问题:让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面，如下图，试定性画出光通过棱镜的光路图。,(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。,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。,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历，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下图。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,4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。,红,橙,黄,绿,青,蓝,紫,2单色光：不能分解为其它颜色的光，称为单色光。,复色光：由假设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一样，为c3108ms。但在其它介质中速度各不一样，在同一种介质中，紫光速度最小，红光速度最大。(V=c/n),2、,各,种,色,光,特,性,的,比,较,各种色光,红橙黄绿青蓝紫,频率,小,大,折射率,小,大,经三棱镜折射时的偏向角,小,大,波长,长,短,介质中的波速,大,小,双缝干涉的条纹间距,大,小,薄膜干涉的条纹间距,大,小,(1)光的频率(颜色)由光源决定，与介质无关，光的波长、波速与介质有关。(2)同一介质中，频率越大的光折射率越大，其他特点可由,n,等知识推导。,例7如图1373所示的四幅图表示一束白光通过三棱镜的,光路图，其中正确的选项是 (),图1373,解析：,因光在棱镜的两个侧面上发生折射，每次折射都向底边偏折，并且玻璃对不同单色光的折射率不同，不同单色光在同一侧面的偏折角就不同。,答案：,D,例8白光通过三棱镜发生色散时，红光比紫光偏折得轻，这 说明 (),A不同颜色的光在真空中的光速不同,B对同一介质，红光的折射率比紫光小,C在同一介质中，红光的光速比紫光小,D每种颜色的光通过三棱镜都会分成几种颜色的光,解析：三棱镜的色散说明白光是复色光，一样的介质对不同频率的光折射率不同，频率越大折射率越大，在该介质中的速度越小，所有光在真空中的光速一样。综上只有B项正确。,答案：B,例9、(2021福州高二检测)如下图，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，以下说法正确的选项是( ),A.红光的偏折最大，紫光的偏折最小,B.红光的偏折最小，紫光的偏折最大,【解析】选B.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，应选项A错误，B正确.,紫光的折射率大于红光的折射率，应选项C错误；根据n= 可,知，选项D错误.,例10、(2021三明高二检测)如下图，从点光源S发出的一束细白光以一定的角度入射到三棱镜的外表，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带.下面的说法中正确的选项是( ),C.假设改变白光的入射角，在屏上最先消失的是b侧光,axb,【解析】选B.根据色散形成的光谱，所以fafb,anb，根据n= ，所以,vavb，应选项A错误；sinC= ，所以b光的临界角大，a光更,容易发生全反射，应选项C错误；根据x= 可知，,xaxb，应选项D错误.,例11、【变式备选】如下图，一束红光和一束紫光平行入射到三棱镜上，经三棱镜折射后，交汇在同一点，假设三棱镜对红光和紫光的折射率分别为n1和n2，红光和紫光的频率分别为f1和f2，那么有( ),1f2,1n2，a为紫光，b为红光，f1n2，a为红光，b为紫光，f1f2,1n2，a为紫光，b为红光，f1f2,【解析】选B.由介质进入空气，光的频率不变，,应选项B正确.,例12、以下现象中可以用薄膜干预来解释的是( ),【解析】选B.雨后的彩虹是色散现象，应选项A错误；透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色是衍射现象，应选项C错误；水珠在阳光下晶莹透亮是全反射的结果，应选项D错误；油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干预的结果，故现象B正确.,谢谢！,