八年级物理上册同步讲义：光的色散（教师版）（人教版）

课时4.5光的色散（帮课堂）（解析版）【学习目标】1.通过观察生活中的现象，知道太阳光是由各种色光组成的；2.通过实验，了解太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成的；3.知道色光的三原色，色光按不同比例混合可以形成丰富的色彩；4.了解可见光谱，以及红外线与紫外线的应用。【知识导图】【基础知识】知识点一、光的色散人们总是认为白色是最单纯的颜色。直到英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜分解了太阳光，发现了光的色散现象，才揭开了光的颜色之谜。1.现象探究：光的色散（1）探究过程如图，让一束太阳光照射到三棱镜上，通过三棱镜偏折后照射到白色光屏上，结果在光屏上出现一条彩色的光带，光带的颜色依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。（2）探究归纳①太阳光（白光）不是单色光，而是由各种颜色的光混合而成的，白光时复色光；②不同的单色光通过三棱镜时偏折程度不同，红光偏折最小，紫光偏折程度最大。各种单色光偏折程度从小到大依次为红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、靛光和紫光。单色光和复色光所谓的“单色光”是指白光经三棱镜折射后所分离出的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，因为这种被分解的色光，即使再一次通过三棱镜也不会再分解为其他的色光，所以物理学中将这七种颜色的光叫单色光；而由“单色光”混合成的光称为“复色光”。2.色散的概念太阳光是白光，它通过三棱镜后别分解成各种颜色的光，这种现象叫光的色散。3.生活中的色散现象雨后天空悬浮着大量细小的水珠，太阳光照射到这些小水珠上，经反射和折射后发生色散现象，形成绚丽的彩虹。特别提醒：三棱镜色散实验的实质是光的折射。太阳光从空气射向三棱镜时发生了折射，折射光从三棱镜射向空气时再次发生折射，由于各种色光发生折射的偏转程度不同，所以各种色光折射后就按一定的顺序分散成一条光带。【典例1】2015年5月9日我国多地出现日晕奇观，图为日晕的景象，在5000m的高空，水蒸气遇冷形成小冰晶，太阳光照射小冰晶后，分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光，这样太阳周围就出现一个巨大的彩色光环，称为“光晕”。下列说法正确的是（）。A．水蒸气遇冷形成小冰晶是凝固现象；B．水蒸气遇冷形成小冰晶需要吸热；C．太阳光照射小冰晶后通过反射分解为七色光；D．太阳光照射小冰晶后分解为七色光是光的色散现象【答案】D。【解析】A、水蒸气遇冷形成小冰晶是凝华现象，故A错误；B、水蒸气遇冷形成小冰晶需要放热，故B错误；C、太阳光照射小冰晶后通过折射分解为七色光，故C错误；D、太阳光能穿过云层在小冰晶上发生折射，看上去在太阳的周围出现一个圆圈，由内而外呈、红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色，这就是光晕，是光的色散现象。故D正确。故选D。知识点二、探究光的折射时的特点1.色光的三原色（1）太阳可以分解为七种单色光，但实际上大自然中的色彩远比这七种颜色更丰富，这是因为单色光按照不同比例混合后会产生各种不同颜色的光；（2）大量实验发现，把红、绿、蓝三种色光按照不同比例混合，就可以产生各种颜色的光，而红、绿、蓝三种色光都不能由其他颜色的光混合而成，因此人们把红、绿、蓝叫做色光的三原色。不能简单的认为色光的混合是光的色散的逆过程。例如，红光和绿光能混合成黄光，但黄光通过三棱镜时并不能分解成红光和绿光。2.色光混合的应用色光的混合在科学技术中有着广泛的应用，彩色电视机呈现的丰富的色彩就是由三原色混合而成的。彩色电视机的荧光屏上有着很多微小的发光点，分别能够发出红、绿、蓝三种色光，通过电路控制三种色光的强弱，就可混合处绚丽多彩的色彩。如果用放大镜观察正在播放节目的电视机屏幕，就能在屏幕上看到红、绿、蓝三种颜色的光点。物体的颜色一般来说，物体呈现出不同的颜色是由物体对不同色光的作用决定的。（1）透明物体的颜色是由该物体能透过的色光决定的。例如，红色玻璃片呈现红色，是因为它只能透过红颜色的光，吸收其他颜色的光；（2）不透明物体的颜色是由该物体能反射的色光的颜色决定的。例如，绿纸呈现绿色，是因为它只反射绿光，吸收其他色光；黑色物体吸收各种色光，不反射任何颜色的光；白色物体反射所有色光，不吸收任何色光。【典例2】2020年6月29日，在我国四川盆地和福建附近出现一次罕见的日环食现象（如图甲所示），它的形成是由于光在真空中沿______传播的缘故。如图乙所示，一束白光经三棱镜后发生了光的色散现象，最早发现这一现象的物理学家是______，从图乙中可以看出红色光线的偏折程度最______。在各种不同色光中，红、______、蓝叫做三原色光。【答案】直线；牛顿；小；绿。【解析】[1]日环食是月亮挡住了太阳光，在地球上留下影子而形成的，所以是光的直线传播形成的。[2]最早发现光的色散现象的是牛顿。[3]由图乙知，白光通过三棱镜后，红光在光屏的最上端，而紫光在最上端，说明通过三棱镜后，红光的偏折程度最小。[4]光的三原色是红、绿、蓝。知识点三、看不见的光1.可见光谱三棱镜把太阳光分解成不同颜色的光，它们按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列，形成太阳的可见光谱，如图所示。可见光指的是人眼可以看到的各种色光。在可见光谱的红光之外有红外线，紫光之外有紫外线。红外线和紫外线人眼都看不见，这部分光叫做不可见光。（1）太阳可以分解为七种单色光，但实际上大自然中的色彩远比这七种颜色更丰富，这是因为单色光按照不同比例混合后会产生各种不同颜色的光；（2）大量实验发现，把红、绿、蓝三种色光按照不同比例混合，就可以产生各种颜色的光，而红、绿、蓝三种色光都不能由其他颜色的光混合而成，因此人们把红、绿、蓝叫做色光的三原色。2.红外线（1）概念让一束白光通过三棱镜发生色散形成光谱，若将非常灵敏的温度计分别放到色散后不同颜色的光处，都能检测到温度的上升。如果把温度计放在红外以外的地方，温度也会上升，说明红外以外也有能量辐射，只不过人眼看不见。我们把红光之外的辐射叫红外线。一切物体都在不断地辐射红外线，物体的温度越高，辐射出的红外线越强。（2）特性及应用特性应用工作原理热作用强红外线烤箱、用红外线烘干汽车表面的喷漆、浴室暖灯释放红外线、红外线理疗仪等各种物体吸收了红外线后温度都会上升穿透云雾能力强红外线高空摄像机利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，再用电子仪器对接收到的信息进行处理，就可以显示出被测物体的形状和特征抗干扰能力强红外线遥控器电视机、空调等家用电器的遥控器前端有一个发光二极管，按下不同的键时，发光二极管可以发出不同的红外脉冲，以实现对电视机、空调器的控制一切物体都在不停辐射红外线，温度越高辐射越强红外线测温仪、红外线夜视仪、红外感应灯、红外自动门、卫生洁具的自动控制等人体可以发出红外线，可以通过红外线感应装置进行体温测量以及实现自动控制3.紫外线（1）概念：在光谱紫端以外，还有一种看不见的光，叫做紫外线。（2）特性及应用特性应用化学作用紫外线可以照相机的胶片感光，因而可利用紫外线进行摄影生理作用适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D，对骨骼的生长和身体健康都有好处；紫外线能杀死微生物，可用紫外线灯霉菌、治疗皮肤病等荧光作用在紫外线照射下荧光物质会发光，可用于鉴别纸币、古字画及商标的真伪等（3）紫外线的危害①过量的紫外线能伤害人的皮肤，轻则使皮肤粗糙，重则诱发皮肤癌。电焊的弧光中有强烈的紫外线，因此电焊工人在工作时必须穿好防护服，戴好防护面罩；②太阳光是天然紫外线的来源。太阳光中有大量的紫外线，如果这些紫外线全部到达地面，地球上的生物将不能生存。但太阳光中的紫外线大部分没能到达地面，这是因为大气层上部的臭氧层有能吸收太阳光中的紫外线的特性，大部分紫外线都被臭氧层吸收了，保护地球生物不受到紫外线的伤害，因而保护地球臭氧层具有重要的意义。特别提醒：1.红外线与红光、紫外线与紫光都是不同的，红外线和紫外线是看不见的光，而红光、紫光是可见光；2.红外线、紫外线也是光，也遵循光的传播规律。在均匀同种介质中，红外线、紫外线也是沿直线传播的；若遇到反射面，也会发生反射，且反射时都遵循光的反射定律。【典例3】电磁波家族成员很多，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。电磁波与人们的生活密不可分，已渗透到我们生活的各个方面．关于电磁波的应用，下列说法正确的是（）。A．验钞机利用红外线来辨别钞票真伪；B．手机利用超声波波传递信号；C．微波炉利用电磁波来加热食品；D．遥控器利用紫外线实现对电视机遥控【答案】C。【解析】A、紫外线能使荧光物质发光，所以验钞机利用紫外线来辨别钞票真伪，所以A错误；B、手机是利用微波来传递信号的，电视是利用无线电波来传递信号的，所以B错误；C、微波炉是用微波来加热食品的，微波属于电磁波，所以C正确；D、电视机的遥控器是利用红外线来工作的，所以D错误。故选C。【方法帮】题型一：光的色散现象色散与折射的联系与区别色散是复色光分解为单色光的现象，色散可以利用棱镜的折射实现，也可以利用光栅等仪器来实现。【典例4】如图，让一束太阳光照射三棱镜，射出的光射到竖直放置的白屏上。以下说法正确的是（）。A.如果在白屏与棱镜之间竖直放一块红色玻璃，则白屏上其他颜色的光消失，只留下红色；B.如果在白屏与棱镜之间竖直放一块蓝色玻璃，则白屏上蓝色光消失，留下其他颜色的光；C.如果把一张红纸贴在白屏上，则在红纸上看到彩色光带；D.如果把一张绿纸贴在白屏上，则在绿纸上看到除绿光外的其他颜色的光【答案】A。【解析】由于不同颜色的光的波长不同，通过三棱镜的折射程度不同，所以白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带．说明太阳光有这七种颜色组成，A、如果在白屏前放一块红色玻璃，则白屏上的其他颜色的光消失，只留下红色．这表明，其它色光都被红色玻璃吸收了，只有红光能够透过；故A正确；B、如果在白屏前放置一块蓝色玻璃，则白屏上只呈蓝色光，其他颜色的光消失，故B错误；C、红色只能反射红光，如果把一张红纸贴在白屏上，所以在红纸上不看到彩色光带，只看到红光；故C错误；D、如果把一张绿纸贴在白屏上，则在绿纸上看不到除绿光外的其他颜色的光，故D错误。故选A。题型二：红外线与紫外线的应用红外线和紫外线的应用都是建立在其自身特点的基础上的。（1）红外线具有热效应强，穿透能力强，一切物体都在不停地辐射红外线等特点，利用这些特点可制成热谱仪、夜视仪、红外遥感卫星等。（2）紫外线具有化学作用、生理作用、荧光效应等特性，可用于紫外线摄影、灭菌灯、验钞机等。【典例5】电磁波家族成员很多，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等．电磁波与人们的生活密不可分，已渗透到我们生活的各个方面．关于电磁波的应用，下列说法正确的是（）。A．验钞机利用红外线来辨别钞票真伪；B．手机利用超声波波传递信号；C．微波炉利用电磁波来加热食品；D．遥控器利用紫外线实现对电视机遥控【答案】C。【解析】A、紫外线能使荧光物质发光，所以验钞机利用紫外线来辨别钞票真伪，所以A错误；B、手机是利用微波来传递信号的，电视是利用无线电波来传递信号的，所以B错误；C、微波炉是用微波来加热食品的，微波属于电磁波，所以C正确；D、电视机的遥控器是利用红外线来工作的，所以D错误。故选C。题型三：光的色散实验（★易错）★易错警示（1）红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序可以理解为各种色光通过同一棱镜时偏折程度的不同，即红光的折射能力弱，偏折程度最小；紫光的折射能力强，偏折程度最大。（2）一定要注意太阳光的色散实验中色光的偏折方向，偏折程度越大的色光，越靠近三棱镜的底边。【典例6】如图为光的色散实验示意图。（1）实验中可以观察到白屏从上到下依次分布的是光；（2）如果我们把一支温度计放在红光外侧，温度计的示数会上升，这种不可见光我们称为红外线，为了让温度计的示数上升更明显，你的改进方法是；（3）若在三棱镜与白屏之间插一块红玻璃，则白屏上将会呈现光；（4）将红、绿、蓝三原色色光等比例混合后会复合成光。【答案】（1）红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫；（2）温度计的玻璃泡涂黑；（3）红；（4）白。【解析】（1）不同颜色的光的折射本领不同，白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带．（2）红光之外是红外线，红外线的热效应很强，红外线能使温度计示数升高很快，因此应将温度计放在红光外侧；将温度计的玻璃泡涂黑，原因是黑色吸热本领强，使温度计示数变化较大，增加温度计的灵敏度；（3）无色透明的物体能透过所有的色光；所以若在三棱镜与白屏之间插一块红玻璃，则白屏上将会呈现红光；（4）红光和绿光混合是黄光，红光和蓝光混合是品红，绿光和蓝光混合是青光．红光、绿光、蓝光三者混合是白光。故答案为：（1）红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫；（2）温度计的玻璃泡涂黑；（3）红；（4）白。【中考帮】考点一：光的色散【典例】（2022·四川达州）2022年4月28日，君君中午一进家门就激动地喊道：“妈妈快看，太阳好漂亮！”妈妈到阳台往天空一看，原来达州上空出现了漂亮的日晕。日晕，又叫圆虹，是一种大气光学现象。它形成的原因是：在高空中有卷层云时，高空中会飘浮着无数由水蒸气___________（填物态变化）成的冰晶，当光线射入卷层云中的冰晶后会发生反射和___________，太阳光被分解成红、黄、绿、紫等多种色光，这样太阳周围就出现一个巨大的彩色光环，称为晕。【答案】①凝华；②折射。【解析】[1]水蒸气变成小冰晶，物质由气态变成固态，属于凝华过程。[2]太阳光被分解成红、黄、绿、紫等多种色光的现象是光的色散现象，光的色散是由光的折射形成的。中考考题要求同学们知道光的色散现象，知道太阳光是由七种单色光组成的复色光，能从物理学的角度理解生活中的现象。这是物理核心素养的物理观念的体现。考点二：看不见的光【典例】（2020·荆门）“新冠肺炎”疫情期间，我们经常使用一种叫“测温枪”的测温仪器，只要把“枪口”对准人的额头或手腕，“枪尾”的显示屏就能用数字直接报告人体的温度，测温枪测温利用的是（）。A.红外线B.紫外线C.红光D.紫光【答案】A。【解析】红外线的热作用比较强，测温枪是通过接收身体表面辐射出来的红外线来测温的。故选A。中考考题要求同学们能从物理学的角度认识红外线、紫外线，知道红外线、紫外线的特点及在生活中的常见应用。这是物理核心素养的物理观念的体现。考点三：三原色【典例】（2022·百色）光的世界变幻莫测，奥秘无穷。雨后天空出现七色彩虹，这是光的__________现象，其中红、__________、蓝三种颜色的光被称为光的“三基色”。【答案】①色散；②绿。【解析】【详解】[1]太阳光是复色光，通过三棱镜后由于各种色光的折射率不同，会发生色散现象。[2]自然界中的各种色光都可以由红绿蓝按一定的比例组成，故红、绿、蓝被称为光的“三基色”。【作业帮】一、基础练（知识巩固）1.体温检测是新冠肺炎疫情防控工作中的重要环节，常用工具有水银体温计和红外线测温枪下列说法正确的是（）。A．红外线属于可见光；B．水银体温计利用了气体热胀冷缩的原理；C．使用水银体温计之前，应该用沸水给体温计消毒；D．使用水银体温计之前，要拿着体温计用力向下，把水银甩下去【答案】D。【解析】A．红外线是一种看不见的光，故A错误；B．水银体温计利用了液体热胀冷缩的原理，故B错误；C．体温计的量程35℃～42℃，沸水在一标准大气压下，沸点为100℃，体温计不能放在沸水中消毒，故C错误；D．由于体温计的特殊构造，直管中的水银不能自动回到玻璃泡内，所以使用体温计之前应先甩一甩使水银回到玻璃泡，故D正确。故选D。2.生物学研究表明，绿色植物的生长需要光；而物理学研究表明，不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的由此可以初步推测，不利于绿色植物生长的光是（）。A．红光 B．黄光 C．绿光 D．紫光【答案】C。【解析】植物是不透明的，植物呈现绿色，说明植物能反射绿光而吸收其它色光；植物之所以反射绿光是因为植物的生长不需要绿光，即绿光不利于植物的生长。3.空调遥控器能够控制空调的开机、关机、调温等，利用的是（）。A．红外线 B．紫外线 C．X射线 D．可见光【答案】A。【解析】空调遥控器能够控制空调的开机、关机、调温等，是利用了红外线的波长较长、抗干扰能力强等特点，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。4.如图所示，将一束太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧光屏上的AB范围内观察到了不同颜色的光，则（）。A．AB范围A的外侧能使荧光物质发光；B．只有AB之间有光；C．将温度计放到AB范围A的外侧温度会升得更高；D．该实验证明了太阳光是单色光【答案】C。【解析】太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧光屏上的AB范围内观察到不同颜色的光，这就是光的色散现象：AC．由于不同颜色的光的波长不同，通过三棱镜的折射程度不同，所以白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带，故A处是红光，B处是紫光，A的外侧是红外线，不能使荧光物质发光，但能使温度计的温度升得更高，故A不符合题意、C符合题意；B．AB之间是可见光，其他区域也有光但不可见，故B不符合题意；D．该实验证明了太阳光是多种颜色复合成的白光，故D不符合题意。故选C。5.实验表明，辐射式体温计不接触人体，因为接收到人体发出的______，可粗略测量出人的体温。如图所示，让红、绿、蓝三种单色光等比例照射到屏上，中间叠加区域呈______色。【答案】红外线；白。【解析】[1]辐射式体温计是利用人体发出的红外线测量体温的。[2]光的三原色是红、绿、蓝，这三种单色光等比例照射到屏上，中间叠加区域呈白色。6.光在真空中的传播速度是______km/s，太阳距地球1.5×1011m，太阳发出的光要经过_______s才能到达地球，太阳光经______镜可分解成______橙、黄、绿、______靛、紫等色光。【答案】3×105；500；三棱；红；蓝。【解析】[1]光在真空中的传播速度是3×108­­­­m/s，即3×105­­­­km/s。[2]太阳距地球1.5×1011m，太阳发出的光要经过才能到达地球。[3][4][5]太阳光是复色光，经三棱镜可分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种色光。二、综合练（能力提升）7.如图所示，这是牛顿曾经做过的光的色散实验。实验中将一束太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧光屏上的AB范围内可以观察到不同颜色的光，则下列说法正确的是（）。A．将电子温度计放在①处，会看到温度上升；B．②处是红色光，偏折程度最大；C．任何色光通过三棱镜后都会分解为其他色光；D．将面值100元的钞票放在③处，会看到“100”字样发光【答案】A。【解析】A．图中①处有红外线，红外线热效应强，因此将将电子温度计放在①处，会看到温度上升，故A正确；B．图中②处是红色光，偏折程度最小，故B错误；C．只有复色光通过三棱镜后悔分解为其他色光，如果是单色光则不能再分解，故C错误；D．图中③处为紫光，④处为紫外线，将面值100元的钞票放在④处，会看到“100”字样发光，但放在③处则不可以，故D错误。故选A。8.下列关于光现象的说法正确的是（）。A．图-1中，手影是光的反射形成的；B．图-2中，潜望镜利用光的折射来观察物体；C．图-3中，光的色散现象表明太阳光是由多种色光组成的；D．图-4中，吸管“错位”是光沿直线传播形成的【答案】C。【解析】A．手影是光的直线传播形成的，故A错误；B．潜望镜是一种利用光线反射原理所制成的光学仪器，与平面镜成像原理相同。故B错误；C．太阳光通过棱镜后被分散为各种颜色的光，这种现象叫光的色散，说明了白光是由多种色光混合而成的，故C正确；D．会形成“错位”是因为发生了光的折射现象，故D错误。故选C。9.疫情居家期间，小亮打开电视机收看《空中课堂》节目。下列说法正确的是（）。A．彩色电视机面面上的丰富色彩是由红、绿、蓝三种色光混合而成的；B．电视屏幕上的白光是一种单色光；C．电视机遥控器利用紫外线实现对电视机的控制；D．发光的电视屏幕是天然光源【答案】A。【解析】A．红、绿、蓝是三种单色光，称为光的三原色，可以混合成不同颜色的光，彩色电视机面面上的丰富色彩是利用这三种光混合而成的，故A正确；B．电视屏幕上的白光是红、绿、蓝等色光混合而成的，不是单色光，故B错误；C．电视机遥控器利用红外线实现对电视机的控制，故C错误；D．发光的电视屏幕是人类制造出来的，属于人造光源，故D错误。故选A。10.将一块平面镜斜插入盛有水的水槽中，让太阳光照射在平面镜水下部分，并反射到手中的白纸上，纸上出现了彩色的条纹，此时平面镜上方的水类似于_____（填写一个光学元件名称），太阳光照射到其上发生了_____。此实验说明：同一介质对不同色光的_____是不同的。【答案】三棱镜；光的色散；折射程度。【解析】[1][2][3]由题意可知，平面镜斜插入水槽中，使上方的水类似于三棱镜，太阳光照射到其上发生了色散现象，所以会形成一条彩色的光带，这说明同一介质对不同颜色的光的折射程度是不同的。三、培优练（挑战自我）11.关于不可见光的说法错误的是（）。A．所有的物体都能辐射红外线；B．在青藏高原，白内障疾病发病率很高，这与该地区太阳的紫外线辐射很强有关；C．适当接受紫外线照射对人体有益；D．电视机遥控机运用了紫外线，可以起到杀菌消毒作用【答案】D。【解析】A．一切物体都能辐射红外线，物体温度不同，辐射红外线的强度不同，故A正确，不符合题意；B．过量照射紫外线对人体有害，在青藏高原，白内障疾病发病率很高，这与该地区太阳的紫外线辐射很强有关，故B正确，不符合题意；C．适当接受紫