13.7光的颜色色散解析课件

1、赤橙黄绿青蓝紫,谁持彩练当空舞彩虹是怎么产生的?第1页，共48页。第十三章 光13.7 光的颜色 色散第2页，共48页。一、光的颜色 色散 在双缝干涉实验中，各种颜色的光都会发生干涉，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。 第3页，共48页。用白光做双缝干涉实验 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 发生干涉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）。第4页，共48

2、页。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 色散第5页，共48页。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相同，所以波长不同的色光，它们的频率也不同。一、光的颜色 色散第6页，共48页。760400620600580490450430蓝红橙黄绿青紫真空中波长(nm)频率( 10 Hz)147.503.955.004.765.266.006.676.98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。太阳光谱第7页，共4

3、8页。1、概念：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（2）原理：薄膜的前后两表面反射光叠加而产生。（3）规律：2d=n时，亮条纹2d=（n+1/2） 时 ，暗条纹（4）产生干涉条纹的条件：薄膜厚度有变化（1）现象：水平明暗相间条纹二、薄膜干涉中的色散第8页，共48页。第9页，共48页。 条纹是水平方向的：因为在同一水平高度处，薄膜的厚度相同，从前后两表面反射的光的路程差均相同，如果此时两反射光互相加强，则此高度水平方向各处均加强，因此，明暗相间的干涉条纹应为水平方向。第10页，共48页。第11页，共48页。 竖直放置的肥皂液膜，因重力的作用，上面薄、下面厚，

4、由于不同颜色的光的波长不同，从前后两个表面反射的光，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。白光的薄膜干涉彩色条纹2、第12页，共48页。 例1、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第13页，共48页。1、水面上的油膜呈彩色2、牛顿环（演示）各种薄膜干涉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

5、花纹第14页，共48页。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3、牛顿环第15页，共48页。三、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第16页，共48页。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

6、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,反之是暗纹第17页，共48页。左凹 右凸第18页，共48页。 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，得到的干涉图样必是等间距的。如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，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、薄膜干涉的应用（一）检查表面的平整程度第19页，

7、共48页。例2.下图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则 ( )A.产生干涉的两列光波分别是由a的上表面和b的下表面反射的B.产生干涉的两列光波分别是由a的下表面和b的上表面反射的C.被检查的玻璃表面有凸起D.被检查的玻璃表面有凹陷BD 第20页，共48页。 被测平面凹下(或凸起)的形象判断法矮人行走法。即把干涉条纹看成“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：若遇一凹下，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；若遇一凸起，他必向薄膜的底

8、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。第21页，共48页。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。第22页，共48页。图1376第23页，共48页。 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。第24页，共48页。例3.为了减少光在透镜表面由于反

9、射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.5210-7 m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，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 第25页，共48页。 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表面上镀有一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时表面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

10、中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为( )A./8 B./4 C./2 D.B第26页，共48页。例5.登山运动员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，否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉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？ 第27页，共48页。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在玻璃的外表面涂有增透膜B在玻璃的外表面涂有高反射膜

11、（即对光的反射率远大于透射率的物质）C在玻璃的外表面涂有大量吸收光的物质D在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜B第28页，共48页。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。第29页，共48页。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。第30页，共48页。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。 第31页，共48页。 (1)从玻璃棱镜的一

12、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）。 第32页，共48页。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。 第33页，共48页。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

13、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。 SS第34页，共48页。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 紫第35页，共48页。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

14、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c3108ms。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)第36页，共48页。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。第37页，共48页。例7如

15、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第38页，共48页。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，相同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相同。综上只有

16、B项正确。答案：B第39页，共48页。例9、(2011福州高二检测)如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是( )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C.玻璃对红光的折射率比紫光大D.玻璃中紫光的传播速度比红光大第40页，共48页。【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，故选项A错误，B正确.紫光的折射率大于红光的折射率，故选项C错误；根据n= 可知，选项D错误.第41页，共48页。例10、(2011三明高二检测)如图所示，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表面，经过三棱镜的折

17、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是( )第42页，共48页。A.在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率B.b侧光更容易产生衍射现象C.若改变白光的入射角，在屏上最先消失的是b侧光D.通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距xaxb第43页，共48页。【解析】选B.根据色散形成的光谱，所以fafb,anb，根据n= ，所以vavb，故选项A错误；sinC= ，所以b光的临界角大，a光更容易发生全反射，故选项C错误；根据x= 可知，xaxb，故选项D错误.第44页，共48页。例11、【变式备选】如图所示，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，若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，则有( )第45页，共48页。A.n1f2B.n1n2，a为紫光，b为红光，f1n2，a为红光，b