光的色散、激光

第七节

光的色散生活中我们经常见到光的干涉现象肥皂泡呈彩色水上的油膜呈彩色昆虫的翅膀呈彩色某些金属的表面呈彩色压紧两块小玻璃片可看到彩色环肥皂泡呈彩色昆虫的翅膀呈彩色薄膜干涉4.像上出现明暗相间的黄色条纹5.随着时间的推移，条纹间距越来大。1、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。3、在火焰的同侧观察火焰的反射像。2、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。现象解释前表面后表面光程差为波长的整数倍，形成黄色的亮条纹。光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。现象解释在重力的作用下，薄膜随着时间越来越薄。条纹间距变稀疏现象解释白光照射时是彩色条纹例、

关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法中正确的是()

A．干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果

B．若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的

C．用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时间距小

D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的(A、C)光的干涉在技术上的应用1.检查物体表面的平整程度2.增透膜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，那些与这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,反之是暗纹思考题：同一条纹对应的各点有什么关系，空气薄膜的厚度有什么关系？例、如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的？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C例：利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度.如图(a)所示,现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层,并用单色光照射,可观察到如图(b)所示的干涉条纹,条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处,下列判断中正确的是().(A)N的上表面A处向上凸起(B)N的上表面B处向上凸起(C)条纹的cd点对应处的薄膜厚度相同(D)条纹的d、e点对应处的薄膜厚度相同BC

用干涉法检查工件表面的质量时,产生的干涉条纹是一组平行直线,若让劈尖的上表面略向上平移,如图(a)所示,则干涉条纹将_______________.若恰当增大劈尖的倾角如图(b)所示,则干涉条纹将_______________(均选填“变宽”、“变窄”或“不变”).

不变

变窄

讨论：1、标准样板向上平移，条纹间距怎样变化？2、倾角变化，条纹间距怎样变化？3、入射光的波长发生变化，条纹间距怎样变化？空气劈尖劈尖表面附近形成的是一系列与棱边平行的、明暗相间等距的直条纹。楔角愈小，干涉条纹分布就愈稀疏；当用白光照射时，将看到由劈尖边缘逐渐分开的彩色直条纹。现代光学装置，如摄像机和电影放映机的镜头、潜水艇的望远镜、照相机等，都是有许多的光学元件——透镜、棱镜等组成，进入这些装置的光，在每个元件的表面上都要受到反射，结果只有入射光的10%--20%通过装置，所成的像既暗又不清楚。2.增透膜增透膜薄膜厚度增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长，它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。2.增透膜增透膜薄膜厚度增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长，它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。入射光一般都是白光，是由各种不同波长的单色光复合而成的，增透膜能使所用波长的光都相互抵消吗？不能。因此在确定薄膜厚度时，应该取中间部分的绿色光，即人的视觉最敏感的光，在垂直入射时完全抵消。这时，可见光边缘的红光和紫光并没有显著消弱，所以有增透膜的光学镜头呈淡紫色。另一种实现光的干涉装置牛顿环压紧两块小玻璃片可看到彩色环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.牛顿环二、衍射色散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．三、折射色散棱镜光线通过棱镜实验演示动画模拟结论:

光线向棱镜的底面偏折

解释:光的色散

光的色散

一束白光通过三棱镜后会形成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色组成的光带，这个现象叫做光的色散,这个光带叫光谱。现象说明:1.白光是复合光2.红光的偏折最小,紫光的偏折最大760400630600570500450430蓝红橙黄绿青紫真空中波长(nm)频率(10Hz)147.503.955.004.765.266.006.676.98下表是不同色光在冕牌玻璃中的折射率。色光

紫蓝绿黄橙红折射率1.5191.5141.5131.5171.5321.528现象形成的原因;不同色光在同一媒质中的速度不同（真空除外）从而折射率不同从而偏向角不同,而分散开光的颜色红橙黄绿蓝靛紫偏向角小大折射率较小较大在媒质中的光速较大较小“彩虹”是常见的一种色散现象，形成的原因是太阳光被悬在空中的许多小水珠色散而形成了彩色光带。彩虹的产生:雨后有大量小水滴悬浮在空中,太阳光投射到小水滴上,产生色散现象.

霓是大气中有时跟虹同时出现的一种光的现象。形成原因和虹相同，只是光线在水珠中的反射比形成虹时多了一次，彩带排列的顺序和虹相反，颜色比虹淡，也叫副虹。

科林说：“我们当时在结束一次航拍的返程途中，直升机经过一片阵雨区。当我们穿过雨区边缘的时候，太阳正在落山，位置很低，阳光正好打造出这一奇特的彩虹。它就在我们的正前方形成了。”如图所示,ABC为等腰三棱镜,顶角A的角度为α,一条单色光线从AB边射入,进入三棱镜内的光线与底边BC平行,三棱镜的出射光线与入射光线的偏向角为β,求该三棱镜的折射率n.如α=600,β=300,那么n为多大?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

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。AC3、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（）ABＣＤＤ4、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λ/4；

C．增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的λ/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λ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，λ/4n；B，λ/2n；C，λ/4；D，λ/2ＡＤＡ课堂小结

一、光的颜色与波长二、色散（干涉色散、衍射色散、折射色散）第八节激光

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。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：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（