光的色散自编

光的色散(教师描述)：在太阳光下，我们可以看到五光十色的各种物体。然而，在漆黑无光、伸手不见五指的黑暗场所里，我们却什么也看不见。如果有灯光的照射，则光照到哪里，我们就能看到那里的物体及其色彩。这一现象证明了一条什么规律？(引导归纳)：有光才有色，没有光就没有色。(教师设问)：为什么我们周围的物体会呈现出各种各样的颜色？今天让我们一起来揭开这光色之迷。一、 光的颜色色散1、 白光的双缝干涉现象•中央是白条纹.两边是对称分布的彩色条纹。结论：白光是多种单色光组成的复色光。2、 光的颜色在双峰干涉的实验中，不同色光发生干涉，条纹之间的距离不同，条纹之间的距离与波长成正比，由此我们断定:』同颜色的光•波长不同•频率也不同。3、 光的色散含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散。4、 单色光和复色光把透讨三棱镜后不能再色散的光称之为单色光。由几种单色光合成的光称之为复色光。白光是一种复色光。5、 光谱含有多种颜色的光被分解后，各色光按其波长的有序排列，就是光谱。从红光一紫光，光波的波长逐渐变小。6、 物体的颜色透明物体的颜色是由它所能透过的色光决定的不透明物体的颜色是由它反射的色光来决定的7、 色光的混合与颜料的的混合⑴色光的混合任何颜色的光都是由最基本的三种色光即红、蓝、绿光所组成，所以红、蓝、绿光就被称为光的三原色红色+蓝色=紫红色 红色+绿色=黄色 绿色+蓝色=青色 红色+蓝色+绿色=白色⑵颜料的的混合颜料的三原色是品红、黄、青二、 薄膜干涉中的色散肥皂液膜 肥鸟液膜1、薄膜干涉的成因薄膜干涉中的色散现象肥皂液膜 肥鸟液膜如图：把这层液膜当做一个平面镜，用它观察灯焰的像：是液膜前后两个反射的光形成的，与双缝干涉的情况相同，在膜上不同位置，来自前后两个面的反射光用图中实虚线来代表两列光，所走的路程差不同。在某些位置叠加后加强，出现了亮纹，在另一些位置，叠加后相互削弱，于是出现了暗纹。注意：关于薄膜干涉要弄清的几个问题：(1)是哪两列光波发生干涉；(2)应该从哪个方向去观察干涉图样；(3)条纹会向哪个方向侧移2•薄膜干涉在技术上的应用.(1)用干涉法检査平面.原理：在被检平面与透明样板间垫一个薄片，使其间形成一个楔形的空气薄层．当用单色光从上面照射时，入射光从空气层的上、下表面反射出两列光波，于是从反射光中看到干涉条纹.如果被检平面是平的，那么空气层厚度相同的各点分布在一条直线上，产生的干涉条纹是等距的平行线；如果被测表面有些地方不平，那么空气层的厚度相同的各点不再位于一条直线上，该处产生的干涉条纹就会发生弯曲.组织学生讨论：如何判断被检平面的凹凸情况？根据同一条亮(暗)纹上各处空气层厚度不同，可知被检平面发生弯曲处的空气层厚度和同一条纹上未发生弯曲的地方空气层厚度相同.再根据弯曲方向与垫片位置可知空气层在弯曲线本该比同一条纹上其他位置厚一些还是薄一些.以上两点对2013-3-31第1页

比分析可判断出该处存在条纹凸起还是凹陷．2013-3-31分析图21－8c中所示干涉图样，推测图中被检平面在条纹弯曲处的凹凸情况．学生回答：由图a看到右边空气层比左边厚.由图c所示条纹向左弯曲，则弯曲处空气层厚度应该比同一条纹上其他位置空气层厚度小．而现在实际上是一样厚度．可见，该处一定存在凹陷．【板书】（2）增透膜.使用增透膜的原因.我们用照相机照相或用某光学仪器观察时，常有这种情况：光线进入透镜后，一部分透射，还有相当一部分光线被界面反射.这样，使通过透镜射到底片或光屏上的光的能量减弱，影响了图像的清晰度.如图21－10.因此，必须减少反射光，增加透射光.b原理：利用薄膜干涉，在透镜表面涂一层薄膜（常用氟化镁）,当薄膜厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4时，在薄膜的两个上表面反射的光，光程差恰等于半个波长，互相抵消，大大减少了光的反射损失，增强透射光的强度.这层薄膜叫增透膜.提问：增透膜能否将所有反射光都抵消？学生回答：由于入射光一般是白光，是由各种不同波长的单色光复合而成的.所以，增透膜不可能将所有波长的反射光都抵消.提问：那么，怎样来确定增透膜的厚度？回答：对于有特殊用途的光学元件，按需要增强的那种单色光的波长来确定增透膜的厚度.一般情况下，增透膜的厚度应使光谱中的绿色光（照相底片最敏感的光）在垂直入射时削弱反射光，而光谱两端的红色光和紫色光没有被显著削弱，所以从镜头反射回来的光主要是红色光和紫色光，因此照相机镜头看起来呈淡紫色.【展示】照相机镜头.引导学生总结获得相干光源的方法——“一分为二”法（分光法）.【板书】三、获得相干光源的方法——“一分为二”法【思考题】1.干涉条纹中的“暗”纹是不是能量损耗了，“明”纹是不是能量增强了？增透膜增加入射光的能量了吗？通过以上两个问题的思考与讨论，引导学生用能量转化与守恒的观点看待事物，认识干涉现象只有光波能量的重新分配.暗纹处光能量几乎为零，亮纹处能量较强.光能量增加并不是光的干涉可以产生能量，而是按波的传播规律，到达该处的光能量比较集中，而暗纹处基本没有光能量传到该处.三、折射时的色散1、 棱镜1） 定义：各平面相交的透明体叫做棱镜。通常所作的是横截面为三角形的棱镜叫三棱镜。2） 作用：A、改变光的传播方向：B、分光。2、 通讨棱镜的光线：1）、棱镜对光线的偏折规律：如图1所示：A、明显地向着棱镜的底边偏折——来改变光的传播方向。（演示实验）让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面，可以看到，光线通讨棱镜，从另一个侧面射出来时，方向发生了明显的变化：光线向棱镜的底面偏折。为什么会这样呢？我们利用光的折射定律就可以得到结论。结论：光线在棱镜的两个侧面卜发生折射时，两次向底边偏面的缘故B、棱镜要改变光的传播方向，但不改变光束的性质a、 平行光束通讨棱镜后仍为平行光束；b、 发散光束通讨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2页

C、出射光线和入射光线之间的夹角称为偏向角。在保持入射角和棱镜不变的条件下，棱镜材料的折射率越大，偏折角越大。2）棱镜成像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。3、折射时的散射（1）折射时的散射现象屏幕白光透过三棱镜，会分解成许多不同颜色的光。不同的单色光通过棱镜时偏折的稈度是不同的。实验中红光偏折的稈度最小，紫光偏折的稈度最大。（2） 对光的色散现象的三点说明波长、频率、速度、偏折程度的关系理解光的折射率和光的颜色究竟有什么样的关系？我们看下表•各种色光〈在冕牌玻璃中彳勺折射率色光紫、靛蓝rm绿黄橙红折射率1.5321.5281.5191.5171.5141.513从该表我们可以看出：①在同一介质，光的颜色从紫、蓝到橙、红变化时，折射率逐渐减小：②在同一介质中，光的折射率随光色的变化的幅度并不是很大。正确理解光的色散：A、 光的颜色由光的频率决定。组成白光的各种单色光中，红光频率最小，紫光频率最大。在不同媒质中，光的频率不变。B、 不同频率的色光在真空中传播速度相同，为C=3X108n/s。但在其它媒质中速度各不相同，同一种媒质中，紫光速度最小.红光速度最大。C同一媒质对不同色光的折射率不同.通常情况下频率越高.在媒质中的折射率也越大，所以白光进入某种媒质发生折射时，紫光偏折得最厉害，红光偏折最小。D、由于色光在媒质中传播时光速发生变化.则波长也发生变化・同一色光在不同媒质中.折射率大的光速小.波长短：折射率小的光速大，波长大。不同色光在同一媒质中，频