高中物理 13.4《光的颜色 色散》课件 新人教版选修3-4.ppt

高中物理新人教版选修 4系列课件 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 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 彩色条纹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 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 点击画面观看动画 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 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 点击画面观看动画 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 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