《光的颜色色散》PPT课件.ppt
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1、第四节第四节 光的颜色光的颜色 色散色散知识梳理图知识梳理图(学生用书学生用书P57)知知识识点点 1.光的光的颜颜色与波色与波长长的关系的关系 2.色散色散 3.薄膜干涉薄膜干涉 4.折射折射时时色散色散情情 景景 设设 置置(学生用学生用书书P57)大雨大雨过过后后,彩虹的彩虹的绚丽绚丽多彩多彩,雨后雨后马马路上油膜的彩色以及肥皂路上油膜的彩色以及肥皂泡的五泡的五颜颜六色六色,这这些彩色是怎么形成的些彩色是怎么形成的,产产生的生的过过程都是一程都是一样样的的吗吗,你能解你能解释释一下一下吗吗?深深 化化 探探 究究(学生用学生用书书P57)一光的一光的颜颜色色在做光的双在做光的双缝实验时缝
2、实验时,各种各种颜颜色的光都会色的光都会发发生干涉生干涉,形成干涉形成干涉条条纹纹,但条但条纹间纹间距是不等的距是不等的.由由 ,若由同一干涉装置若由同一干涉装置,做各种做各种颜颜色光的干涉色光的干涉实验实验,条条纹间纹间距正比于光的波距正比于光的波长长,也就也就说颜说颜色不同的光的波色不同的光的波长长是不相等的是不相等的,由由 可知可知,也就也就说说波波长长不同的光的不同的光的频频率也是不同的率也是不同的.光的光的颜颜色是由光的色是由光的频频率决率决定的定的.在在红红橙黄橙黄绿蓝绿蓝靛紫靛紫这这七种七种颜颜色的光中色的光中,频频率最低的率最低的为为红红光光,频频率最高的率最高的为为紫光紫光.
3、二光的色散二光的色散1.含有多种含有多种颜颜色的光被分解成色的光被分解成为单为单色光的色光的现现象叫做光的色散象叫做光的色散.2.光光谱谱:含有多种含有多种颜颜色的光被分解后色的光被分解后,各色光按其波各色光按其波长长的有序排的有序排列列,就叫光就叫光谱谱.红红光到紫光波光到紫光波长长依次减小依次减小,频频率依次增大率依次增大.三薄膜干涉中的色散三薄膜干涉中的色散1.薄膜干涉的成因薄膜干涉的成因如如图图所示所示,竖竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用,使下面使下面厚上面薄厚上面薄,因此在薄膜上下不同的地方因此在薄膜上下不同的地方,从膜的前后表面反从膜的前后表面
4、反射的两列光波叠加射的两列光波叠加,若两列波叠加后互相加若两列波叠加后互相加强强,则则出出现现亮条亮条纹纹;在另一些地方在另一些地方,叠加后互相减弱叠加后互相减弱,则则出出现现暗暗纹纹,故在故在单单色光色光照射下照射下,就出就出现现了明暗相了明暗相间间的条的条纹纹;若在白光照射下若在白光照射下,则则出出现现彩色条彩色条纹纹.观察的是从前后表面反射回来的光观察的是从前后表面反射回来的光,不是透过膜的光不是透过膜的光,眼睛眼睛跟光源在同一侧跟光源在同一侧;用单色光和白光分别照射同一膜用单色光和白光分别照射同一膜,观察到观察到的现象是不同的的现象是不同的.用白光照射膜时用白光照射膜时,某一位置红光得
5、到加强某一位置红光得到加强,其他颜色的光就被削弱其他颜色的光就被削弱,故在此位置看到的是红光故在此位置看到的是红光,而另一而另一位置则会看到黄光位置则会看到黄光 蓝光等其他颜色的光蓝光等其他颜色的光,所以白光的薄膜所以白光的薄膜干涉条纹为彩色干涉条纹为彩色,而在单色光照射下而在单色光照射下,则会出现明暗相间的则会出现明暗相间的条纹条纹.2.薄膜干涉的薄膜干涉的应应用用(1)利用薄膜干涉利用薄膜干涉检查检查平面的平整程度平面的平整程度,如下如下图图所示所示.被被检查检查平面与平面与标标准准样样板之板之间间形成一个楔形的空气薄膜形成一个楔形的空气薄膜,用用单单色光照射色光照射,入射光从空气膜的上下
6、表面反射出两列光波入射光从空气膜的上下表面反射出两列光波,形形成相干条成相干条纹纹,被被检查检查平面若是平的平面若是平的,空气膜上厚度相同的各空气膜上厚度相同的各点就位于一条直点就位于一条直线线上上,干涉条干涉条纹纹平行平行;若被若被检查检查平面某些地平面某些地方不平方不平,那里的空气膜干涉条那里的空气膜干涉条纹纹将将发发生弯曲生弯曲,如下如下图图所示所示.(2)增透膜增透膜利用薄膜干涉利用薄膜干涉现现象可以制做增透膜象可以制做增透膜,如在透如在透镜镜表面表面镀镀一一层层厚厚度均匀的介度均匀的介质质薄膜薄膜,要求介要求介质质的折射率小于制作的透的折射率小于制作的透镜镜的玻的玻璃的折射率璃的折射
7、率,厚度等于黄厚度等于黄绿绿色光在介色光在介质质中中传传播播时时波波长长的的 这样这样从介从介质质膜后表面反射的光与从介膜后表面反射的光与从介质质前表面反射的光恰前表面反射的光恰好相差半个波好相差半个波长长,干涉的干涉的结结果是光振果是光振动动相互抵消相互抵消,即反射光即反射光的的强强度大大降低度大大降低,有人有人对对以上分析都接受以上分析都接受,但他但他们认为这们认为这只只能叫能叫“消反消反”却不能却不能“增透增透”,这是人们习惯于用宏观的思维方式来思考问题这是人们习惯于用宏观的思维方式来思考问题,认为反射回认为反射回来的光相互抵消来的光相互抵消,并没有增加透射光并没有增加透射光,其实光的干
8、涉现象将其实光的干涉现象将引起整个光场分布的改变引起整个光场分布的改变,总的能量守恒总的能量守恒,反射光的能量被反射光的能量被削弱削弱,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,增透膜由于增透膜由于“消反消反”而而确实在确实在“增透增透”,在光学仪器上在光学仪器上,包括人佩带的眼镜片包括人佩带的眼镜片,都广泛都广泛地用了增透膜地用了增透膜,通常的镜头上增透膜的厚度都以人眼比较敏通常的镜头上增透膜的厚度都以人眼比较敏感的黄绿光为标准感的黄绿光为标准,红光和紫光的反射波不能完全抵消红光和紫光的反射波不能完全抵消,故故镜头一般呈淡紫色镜头一般呈淡紫色.四折射四折射时时的色散的色散1.棱棱
9、镜镜:光学研究中用到的截面光学研究中用到的截面为为三角形的棱三角形的棱镜镜,简简称称为为棱棱镜镜,其作用有两个其作用有两个(1)可以改可以改变变光的光的传传播方向播方向;(2)可以使光可以使光发发生生色散色散.2.棱棱镜对镜对光的偏折作用光的偏折作用如如图图所示所示,光光线线射到三棱射到三棱镜镜后后,光路向底面偏折光路向底面偏折.3.光折射时的色散光折射时的色散一束白光通过三棱镜后会扩展成由红橙黄绿蓝靛紫各色组成一束白光通过三棱镜后会扩展成由红橙黄绿蓝靛紫各色组成的光带的光带,这种现象称为折射时的色散这种现象称为折射时的色散,这种按一定次序排列这种按一定次序排列的彩色光带叫做光谱的彩色光带叫做
10、光谱.如下图所示如下图所示.(1)光谱的产生表明光谱的产生表明,白光是由各种单色光组成的复色光白光是由各种单色光组成的复色光,由于由于各种单色光通过棱镜时偏折的角度不同各种单色光通过棱镜时偏折的角度不同,所以产生了色散现所以产生了色散现象象.(2)色散现象表明色散现象表明,棱镜材料对不同颜色的光的折射率是不同棱镜材料对不同颜色的光的折射率是不同的的,经棱镜折射后紫光的偏折角度最大经棱镜折射后紫光的偏折角度最大,红光的偏折角度最红光的偏折角度最小小,所以棱镜材料对紫光折射率最大所以棱镜材料对紫光折射率最大,对红光的折射率最小对红光的折射率最小.(3)由折射率由折射率 可知可知,在棱镜中紫光的速度
11、最小在棱镜中紫光的速度最小,红光的速红光的速度最大度最大.典典 例例 分分 析析(学生用学生用书书P58)一一对对薄膜干涉的分析和薄膜干涉的分析和计计算算例例1:劈尖干涉是一种薄膜干涉劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如下其装置如下图图甲所示甲所示.将一将一块块平平板玻璃放置在另一平板玻璃之上板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端在一端夹夹入两入两张纸张纸片片,从从而在两玻璃表面之而在两玻璃表面之间间形成一个劈形空气薄膜形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入射当光垂直入射后后,从上往下看到的干涉条从上往下看到的干涉条纹纹如如图图乙所示乙所示,干涉条干涉条纹纹有如下有如下特点特点:(1)任意一条明条任意一条
12、明条纹纹或暗条或暗条纹纹所在位置下面的薄膜厚所在位置下面的薄膜厚度相等度相等;(2)任意相任意相邻邻明条明条纹纹或暗条或暗条纹纹所所对应对应的薄膜厚度差的薄膜厚度差恒定恒定,现现若在若在图图甲装置中抽去一甲装置中抽去一张纸张纸片片,则则当光垂直入射到当光垂直入射到新劈形空气薄膜后新劈形空气薄膜后,从上往下从上往下观观察到的干涉条察到的干涉条纹纹()A.变疏变疏 B.变密变密C.不变不变D.消失消失解析解析:光光线线在空气薄膜的上下表面上反射在空气薄膜的上下表面上反射,并并发发生干涉生干涉,从而形从而形成干涉条成干涉条纹纹.设设空气膜空气膜顶顶角角为为,d1、d2处为处为两相两相邻邻明条明条纹纹
13、,如如右右图图所示所示,则则两两处处光程差分光程差分别为别为x1=2d1,x2=2d2因因为为x2-x1=,答案答案:A巩固巩固练习练习1 市市场场上有种灯具俗称上有种灯具俗称“冷光灯冷光灯”,用它照射物体用它照射物体时时能使被照物体能使被照物体处产处产生的生的热热效效应应大大降低大大降低,从而广泛地从而广泛地应应用于用于博物博物馆馆,商店等商店等处处.这这种灯能降低种灯能降低热热效效应应的原因之一的原因之一,是灯泡是灯泡后面放置的反光后面放置的反光镜镜玻璃表面玻璃表面镀镀有一有一层层薄膜薄膜(例如氟化例如氟化镁镁).这这种膜能消除不种膜能消除不镀镀膜膜时时玻璃表面反射回来的玻璃表面反射回来的
14、热热效效应应最最显显著的著的红红外外线线,以以表示表示红红外外线线的波的波长长,则则所所镀镀薄膜的最小厚度薄膜的最小厚度为为()解析解析:红红外外线线最最显显著的特点就是著的特点就是热热效效应应当光照射物体当光照射物体时时,一一般都伴有大量的般都伴有大量的红红外外线线致致热热,在灯泡后面放置的反光在灯泡后面放置的反光镜镜玻璃玻璃表面表面镀镀一一层层氟化氟化镁镁的薄膜的薄膜;相当于增透膜相当于增透膜,当膜的最小厚度当膜的最小厚度等于等于红红外外线线在其中在其中传传播的波播的波长长的的 时时,灯泡灯泡发发生的生的红红外外线线射射到增透膜后到增透膜后,从膜的前后表面反射回来的两束从膜的前后表面反射回
15、来的两束红红外外线发线发生干生干涉涉,相互抵消相互抵消,使反射的使反射的红红外外线线强强度减弱度减弱,从而达到冷光效果从而达到冷光效果.答案答案:B二折射中的色散分析二折射中的色散分析例例2:如右如右图图所示所示,从点光源从点光源S发发出的一出的一细细束白光以一定的角度束白光以一定的角度入射到三棱入射到三棱镜镜的表面的表面,经过经过三棱三棱镜镜的折射后的折射后发发生色散生色散现现象象,在光屏的在光屏的ab间间形成一条彩色光形成一条彩色光带带.下面的下面的说说法中正确的是法中正确的是()A.a侧侧是是红红色光色光,b侧侧是紫色光是紫色光B.在真空中在真空中a侧侧光的波光的波长长小于小于b侧侧光的
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