光的颜色色散激光课件.ppt
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1、关于光的颜色色散激光现在学习的是第1页,共65页现在学习的是第2页,共65页现在学习的是第3页,共65页现在学习的是第4页,共65页现在学习的是第5页,共65页现在学习的是第6页,共65页现在学习的是第7页,共65页现在学习的是第8页,共65页现在学习的是第9页,共65页现在学习的是第10页,共65页现在学习的是第11页,共65页现在学习的是第12页,共65页现在学习的是第13页,共65页一、对色散的理解一、对色散的理解现在学习的是第14页,共65页1.1.折射时的色散折射时的色散(1)(1)我们把射出棱镜的光线与入射光线方向的夹角叫通过棱镜的偏向角,我们把射出棱镜的光线与入射光线方向的夹角叫
2、通过棱镜的偏向角,如图所示,实验表明,白光色散时,红光的偏向角最小,紫光的偏向角最如图所示,实验表明,白光色散时,红光的偏向角最小,紫光的偏向角最大大. .这说明玻璃对不同色光的折射率是不同的这说明玻璃对不同色光的折射率是不同的. .紫光的最大,红光的最小紫光的最大,红光的最小. .现在学习的是第15页,共65页(2)(2)由于介质中的光速由于介质中的光速v= v= 故在同种介质中折射率大的光速故在同种介质中折射率大的光速小,各种色光在同种介质中的光速依次为小,各种色光在同种介质中的光速依次为v v紫紫vv蓝蓝vv橙橙vv红红,即红光的速度最大,紫光的速度最小即红光的速度最大,紫光的速度最小.
3、 .(3)(3)如图所示,白光经过三棱镜后,在光屏上呈现七色光带;如图所示,白光经过三棱镜后,在光屏上呈现七色光带;若从棱镜的顶角向底边看,由红到紫依次排列,紫光最靠近若从棱镜的顶角向底边看,由红到紫依次排列,紫光最靠近底边,光的色散实质上是光的折射现象底边,光的色散实质上是光的折射现象. .现在学习的是第16页,共65页2.2.双缝干涉中的色散双缝干涉中的色散用不同的单色光做双缝干涉实验,得到的条纹之间的距离不用不同的单色光做双缝干涉实验,得到的条纹之间的距离不一样,但都是明暗相间的单色条纹一样,但都是明暗相间的单色条纹. .由由x= x= 知,红光波长最长,知,红光波长最长,xx最大,紫光
4、波长最短,最大,紫光波长最短,xx最小最小. .白光干涉时的条纹是彩色的,可见,白光是由多种色光组成白光干涉时的条纹是彩色的,可见,白光是由多种色光组成的复色光,发生干涉时,白光发生了色散现象的复色光,发生干涉时,白光发生了色散现象. .现在学习的是第17页,共65页 色散现象的本质是同一种介质对频率不同的复色光的折射率色散现象的本质是同一种介质对频率不同的复色光的折射率不同,各种色光以相同的入射角射入介质时,折射角不同,折射方向不同,不同,各种色光以相同的入射角射入介质时,折射角不同,折射方向不同,各种色光就分散开来,形成彩色光带各种色光就分散开来,形成彩色光带. .现在学习的是第18页,共
5、65页【典例【典例1 1】一束细白光通过玻璃三棱镜折射后,在竖直放置的光屏上形成】一束细白光通过玻璃三棱镜折射后,在竖直放置的光屏上形成了如图所示的光谱,其中了如图所示的光谱,其中a a、c c为光谱的边缘色光,关于为光谱的边缘色光,关于a a、b b、c c三种色光,三种色光,下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )现在学习的是第19页,共65页A.A.把温度计放在光屏上把温度计放在光屏上c c色光的下方,示数增加最快色光的下方,示数增加最快B.B.若分别让若分别让a a、b b、c c三色光通过一双缝干涉装置三色光通过一双缝干涉装置, ,则则a a光形成的干涉条纹的间距光形成的干涉条纹
6、的间距最大最大C.aC.a、b b、c c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小D.D.让让a a、b b、c c三色光以同一入射角,从空气中射入某一介质,若三色光以同一入射角,从空气中射入某一介质,若b b光恰能发生光恰能发生全反射,则全反射,则c c光也一定能发生全反射光也一定能发生全反射现在学习的是第20页,共65页 【解题指导】【解题指导】解答本题可按以下流程进行分析解答本题可按以下流程进行分析: :现在学习的是第21页,共65页【标准解答】【标准解答】选选A.A.同一介质对红光折射率最小,对紫光折射同一介质对红光折射率最小,对紫光折射率最
7、大,所以率最大,所以a a是紫光,是紫光,c c是红光是红光. .红外线具有热效应,温度计红外线具有热效应,温度计放在其中,示数增加最快,故选项放在其中,示数增加最快,故选项A A正确;根据正确;根据x= x= 可可知,红光波长最长,干涉条纹间距最大,故选项知,红光波长最长,干涉条纹间距最大,故选项B B错误;根据错误;根据n= n= 折射率大的速率小,所以折射率大的速率小,所以v va avvb bvnnc c,根据,根据sinC= sinC= ,C Cb bCxxb b现在学习的是第24页,共65页【解析】【解析】选选B.B.根据色散形成的光谱,所以根据色散形成的光谱,所以f fa aff
8、b b,a annb b,根据,根据n= n= ,所以,所以v va avvb b,故选项,故选项A A错误;错误;sinC= sinC= ,所以,所以b b光的临界角大,光的临界角大,a a光更光更容易发生全反射,故选项容易发生全反射,故选项C C错误;根据错误;根据x= x= 可知,可知,xxa axxb b,故选项,故选项D D错误错误. .1ndl现在学习的是第25页,共65页 【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【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三棱镜折射后,交汇在同一
9、点,若三棱镜对红光和紫光的折射率分别为n n1 1和和n n2 2,红光和紫光的频率分别为红光和紫光的频率分别为f f1 1和和f f2 2,则有,则有( )( )现在学习的是第26页,共65页A.nA.n1 1nff2 2B.nB.n1 1nn2 2,a a为紫光,为紫光,b b为红光,为红光,f f1 1fnn2 2,a a为红光,为红光,b b为紫光,为紫光,f f1 1ff2 2D.nD.n1 1nn2 2,a a为紫光,为紫光,b b为红光,为红光,f f1 1ff2 2【解析】【解析】选选B.B.由介质进入空气,光的频率不变,由介质进入空气,光的频率不变,故选项故选项B B正确正确
10、. .现在学习的是第27页,共65页二、薄膜干涉及其应用二、薄膜干涉及其应用现在学习的是第28页,共65页1.1.用干涉法检查平面平整度用干涉法检查平面平整度如图甲所示,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,则如果被测表面某处凹下,则对应亮条纹对应亮条纹( (或暗条纹或暗条纹) )提前出现,如图乙中提前出现,如图乙中P P条纹所示;如果某处凸起来,则条纹所示;如果某处凸起来,则对应条纹延后出现,如图乙中
11、对应条纹延后出现,如图乙中Q Q所示所示. .现在学习的是第29页,共65页( (注:注:“提前提前”与与“延后延后”不是指在时间上,而是指由左到右的位不是指在时间上,而是指由左到右的位置顺序上置顺序上) )现在学习的是第30页,共65页2.2.增透膜增透膜为了减少光学装置中的反射光的损失,可在元件表面涂一层透明薄膜,一般为了减少光学装置中的反射光的损失,可在元件表面涂一层透明薄膜,一般是氟化镁是氟化镁. .如图所示,在增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波,相互叠加,如图所示,在增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波,相互叠加,当路程差为半波长的奇数倍时,在两个表面反射的光反向,相互抵消
12、,从当路程差为半波长的奇数倍时,在两个表面反射的光反向,相互抵消,从而使反射的两列光波产生相消干涉,反射光的能量几乎等于零而使反射的两列光波产生相消干涉,反射光的能量几乎等于零. .现在学习的是第31页,共65页一般取最小厚度一般取最小厚度d d满足满足2d= (2d= (此波长为光在该种介质中的波长此波长为光在该种介质中的波长) )由于白光中含有多种波长的光,所以增透膜只能使其中一定由于白光中含有多种波长的光,所以增透膜只能使其中一定波长的光相消波长的光相消. .因为人对绿光最敏感,一般选择对绿光起增透因为人对绿光最敏感,一般选择对绿光起增透作用的膜,所以在反射光中绿光强度几乎为零,而其他波
13、长作用的膜,所以在反射光中绿光强度几乎为零,而其他波长的光并没有完全抵消,所以增透膜呈现淡紫色的光并没有完全抵消,所以增透膜呈现淡紫色. .现在学习的是第32页,共65页 增透膜的增透膜的“增透增透”应理解为:两束反射光相互抵消,反应理解为: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,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透射光的能量就必然得到增强. .增透膜是通过增透膜是通过“消反消反”来确保来确保“增透增透”的的. .现在学习的是第33页,共65页【典例【典例2 2】如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃块的上
14、表面是否平整的装置】如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃块的上表面是否平整的装置. .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下列哪两个表面反射的光线叠加而成的下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( )( )现在学习的是第34页,共65页A.aA.a的上表面和的上表面和b b的下表面的下表面B.aB.a的上表面和的上表面和b b的上表面的上表面C.aC.a的下表面和的下表面和b b的上表面的上表面D.aD.a的下表面和的下表面和b b的下表面的下表面 【解题指导】【解题指导】薄膜干涉是从薄膜两个表面反射的两束
15、光叠加形成的薄膜干涉是从薄膜两个表面反射的两束光叠加形成的. .现在学习的是第35页,共65页【标准解答】【标准解答】选选C.C.样板和厚玻璃之间存在楔形空气薄膜,用单色光样板和厚玻璃之间存在楔形空气薄膜,用单色光从这个空气薄膜表面照射,入射光从空气薄膜的上、下表面反射回从这个空气薄膜表面照射,入射光从空气薄膜的上、下表面反射回的两列光波形成干涉条纹的两列光波形成干涉条纹. .空气薄膜的上、下表面就是空气薄膜的上、下表面就是a a的下表面和的下表面和b b的上表面,故选项的上表面,故选项C C正确正确. .现在学习的是第36页,共65页【互动探究】【互动探究】(2011(2011哈尔滨高二检测
16、哈尔滨高二检测) )光在科学技术、生产和生活中光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是有着广泛的应用,下列说法正确的是( )( )A.A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度利用了光的偏振用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度利用了光的偏振现象现象B.B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样利用了光的衍射现象用三棱镜观察白光看到的彩色图样利用了光的衍射现象C.C.光导纤维传递信息利用了光的全反射现象光导纤维传递信息利用了光的全反射现象D.D.光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象现在学习的是第37页,共65页【解析】【解析】选选C C、D
17、.D.检查光学平面的平整程度是利用了薄膜干涉现象,故选项检查光学平面的平整程度是利用了薄膜干涉现象,故选项A A错误;用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用了色散现象,故选项错误;用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用了色散现象,故选项B B错误;错误;光导纤维传递信息是利用全反射现象,故选项光导纤维传递信息是利用全反射现象,故选项C C正确;增透膜利用了光的薄膜正确;增透膜利用了光的薄膜干涉现象,故选项干涉现象,故选项D D正确正确. .现在学习的是第38页,共65页【规律方法】【规律方法】被测平面凹下或凸起的形象判断法:被测平面凹下或凸起的形象判断法:被测平面凹下被测平面凹下( (或凸起或凸起
18、) )的形象判断法的形象判断法矮人行走法矮人行走法. .即把干涉条纹看成即把干涉条纹看成“矮矮人人”的行走轨迹的行走轨迹. .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,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,他必向薄膜的底部去绕,方可按上述要求过去,即条纹某处弯向薄膜底起,他必向薄膜的底部去绕,方可按上述
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