1、,第十三章 光,7光的颜色色散 8激光,1.知道白光是由多种色光组成的，知道光的色散及光谱的概念. 2.理解折射时的色散，知道不同色光的折射率不同. 3.了解激光的特点和应用，了解全息照相的原理.,学科素养与目标要求,物理观念：,科学思维：,能说明薄膜干涉条纹的特点，能解释薄膜干涉的成因.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,1.光的颜色与波长：不同颜色的光，波长 . 2.光的色散：含有多种颜色的光被分解为 的现象. 3.光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其 的有序排列.,一、光的颜色
2、色散,不同,单色光,波长,二、色散,1.薄膜干涉中的色散 薄膜干涉的原理：光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前、后两个面的反射光的 不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，于是出现暗条纹. 2.衍射中的色散 用白光进行衍射实验时，得到的是 条纹，这是由于白光中包含各种颜色的光，不同色光亮条纹的位置不同.,路程差,彩色,3.折射中的色散 一束白光通过棱镜折射后，在屏上的光斑是彩色的，是因为透明物质对于波长不同的光的折射率n不一样，越小，n越 ，波速v越 (填“快”或“慢”).,大,慢,三、激光,1.激光的特点及应用,相同,恒定,一致,平
3、行度,空间,时间,能量,会聚一点,2.全息照相 (1)普通照相技术所记录的只是光波的 信息，而全息照相技术还可以记录光波的 信息. (2)原理：全息照片的拍摄利用了光的 原理.,强弱,相位,干涉,1.判断下列说法的正误. (1)光的波长决定光的颜色.() (2)水面上的油膜呈现彩色条纹，是油膜表面反射光与入射光叠加的结果. () (3)白光通过单缝的衍射条纹是彩色的，说明白光衍射后可以改变颜色.() (4)用激光做双缝干涉实验是应用了激光具有高度的相干性的特点.(),即学即用,2.水面上的油膜在阳光照射下呈彩色是光的_(填“干涉”“衍射”或“折射”)形成的色散现象；通过狭缝观察发光日光灯时看到
4、的彩色条纹是光的_(填“干涉”“衍射”或“折射”)形成的色散现象.,干涉,衍射,重点探究,小朋友吹出的肥皂泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都会看到彩色的条纹，这些彩色条纹是如何形成的呢？,一、薄膜干涉中的色散,答案由薄膜干涉造成的.白光照射在肥皂泡膜、油膜表面，被薄膜前、后表面反射的两列反射波叠加，形成干涉条纹.由于白光中的各色光波长不同，干涉后的条纹间距不同，薄膜上就会出现彩色条纹.,导学探究,薄膜干涉中的色散 (1)薄膜干涉中相干光的获得 光照射到薄膜上，在薄膜的前、后两个面反射的光是由同一个实际的光源分解而成的，它们具有相同的频率，恒定的相位差. (2)薄膜干涉的原理 光照在
5、厚度不同的薄膜上时，前、后两个面的反射光的路程差等于相应位置膜厚度的2倍，在某些位置，两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，于是出现暗条纹.,知识深化,(3)薄膜干涉是经薄膜前后面反射的两束光叠加的结果 出现亮条纹的位置，两束光的路程差rk(k0,1,2，3)，出现暗条纹的位置，两束光的路程差r (k0,1,2,3). (4)薄膜干涉的应用 检查平面平整度的原理 光线经空气薄膜的上、下两面的反射，得到两束相干光，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉条纹是等间距的.如果被检测平面某处凹下，则对应条纹提前出现，如果某处凸起，则对应条纹延后出现. 增透膜的原理 在增透膜的
6、前、后表面反射的两列光波形成相干波，当路程差为半波长的奇数倍时，两光波相互削弱，反射光的能量几乎等于零.,例1用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条纹为,解析由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程差，则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度.因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜，厚度相等的位置在同一条水平线上，故同一条干涉条纹必然是水平的，由此可知只有选项B正确.,1.由于薄膜干涉是经薄膜前、后表面反射的两束光叠加而形成的，所以观察时眼睛与光源应在膜的同一侧. 2.在光的薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干涉中同一
7、亮条纹或同一暗条纹应出现在厚度相同的地方，因此又叫等厚干涉，每一条纹都是水平的. 3.用单色光照射得到明暗相间的条纹，用白光照射得到彩色条纹.,例2(多选)如图1甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到如图乙所示条纹中的P和Q情况，这说明 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.N的上表面A处向下凹陷 D.N的上表面B处向下凹陷,图1,解析由题图甲可知，空气薄膜厚度从左向右依次增大，又因为同一条亮(暗)条纹上各处空气薄膜厚度相同，由题图乙可知被检查平面发生弯曲的P处的空气厚度本应该比同一条纹上其他位置的空气厚度小，而实际上厚度一样，故A处存在凹
8、陷，同理可知B处存在凸起.,二、衍射和折射时的色散,1.拔一根鸡翅膀上的羽毛(鹅、鸭的羽毛也可以)，白天隔羽毛观看太阳，可见七色光芒向外四射，你能解释这种现象吗？,导学探究,答案阳光透过羽毛上密集的羽丝间的小缝隙(光栅)而出现衍射现象，衍射时不同色光的亮条纹的位置不同，于是各种色光就区分开了.,2.如图所示为光线通过三棱镜的光路图，在光线进入棱镜时是远离法线还是靠近法线？光线从棱镜射出时，是远离法线还是靠近法线？用白光做实验，会观察到什么现象？,答案进入棱镜时，靠近法线.离开棱镜时，远离法线.用白光做实验，会看到屏上出现彩色光带.,1.衍射时的色散 白光的衍射条纹是彩色的，是因为白光中包含了各
9、种颜色的光，且各种颜色的光的波长不同，致使不同色光的亮条纹的位置不同，于是各种色光就区分开了. 2.折射时的色散 如图2所示，白光通过棱镜折射后，由上到下的色光顺序为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这说明：,知识深化,图2,(1)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，如图所示，白光色散时，红光的偏向角最小，紫光的偏向角最大，说明玻璃对不同色光的折射率是不同的.,(2)根据n 可知：在同种介质中折射率大的速度小，各种色光在同种介质中的速度从小到大排序依次为v紫v蓝v橙v红，即红光的速度最大，紫光的速度最小.,例3如图3所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，
10、经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带.下面的说法中正确的是 A.a侧是红色光，b侧是紫色光 B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长 C.三棱镜对a侧光的折射率小于对b侧光的折射率 D.在三棱镜中a侧光的传播速度大于b侧光的传播速度,图3,解析红光的折射率小于紫光的折射率，经过三棱镜，红光的偏折角小于紫光的偏折角，则a侧是紫色光，b侧是红色光，A错； 由题图知a侧光的偏折角大，三棱镜对a侧光的折射率大，a侧光的波长小，B对，C错； 三棱镜对a侧光的折射率大，由v 知，在三棱镜中a侧光的传播速度小于b侧光的传播速度，D错.,1.同一介质对不同的色光有不同的折射率，介质对
11、频率大、波长短的光折射率大，按折射率从小到大依次排列为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫. 2.在同一介质中，不同色光的传播速度不同，红光的折射率小，传播速度大；紫光的折射率大，传播速度小.,三、激光的特点和应用,激光作为一种人造光源在科研、通信、工业生产、军事科技等领域都有着广泛应用，如激光干涉仪、激光切割机、激光炮等，如图为激光的应用如此广泛，激光到底具有哪些特性？,导学探究,答案相干性强、平行度好、亮度高.,例4关于激光的应用问题，下列说法中正确的是 A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维 中传递信息的 B.计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干
12、性的特点 C.医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点 D.“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点,解析由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性，A错误； 计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好，B错误； 医疗中用激光做“光刀”利用了激光的亮度高的特点，C正确； 激光测距利用的是激光的平行度好的特点，D错误.,学科素养例4考查了学生对激光的了解程度，体现了“物理观念”的学科素养.又通过激光在现代生活中的应用例子，让学生了解到最新研究成果及其对人类文明的影响，体现了“科学态度与责任”的学科素养.,达标检测,1.(薄膜干涉
13、)用如图4所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈.将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是 A.当金属线圈旋转30时，干涉条纹同方向旋转30 B.当金属线圈旋转45时，干涉条纹同方向旋转90 C.当金属线圈旋转60时，干涉条纹同方向旋转30 D.干涉条纹保持不变,1,2,3,4,图4,解析在本实验中肥皂液薄膜之所以产生干涉条纹，是因为在重力作用下肥皂液薄膜的竖截面是梯形，前后两面的反射光叠加而形成的，金属线圈在其所在平面内缓慢旋转并不能影响肥皂液薄膜的竖截面，故金属线圈在其所在平面内旋转时干涉条纹
14、保持不变.,1,2,3,4,2.(薄膜干涉)(多选)(2018沈阳市郊联体高二下学期期中)把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图5所示，这时可以看到明暗相间的条纹，下面关于条纹的说法中正确的是 A.干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的上、下两表面 反射形成的两列光波叠加的结果 B.干涉条纹中的暗条纹是由于上述两列反射光的波谷与波 谷叠加的结果 C.将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动 D.观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧,1,2,3,4,图5,1,2,3,4,解析根据薄膜干涉的产生原理，题中所述现象是由空气膜上、下两表面反射的两列光叠
15、加而成的，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，故A正确，B错误； 根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C正确； 因相干光是反射光，故观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧，故D错误.,3.(折射中的色散)(2017北京卷)如图6所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光.如果光束b是蓝光，则光束a可能是 A.红光 B.黄光 C.绿光 D.紫光,1,2,3,4,图6,解析由题图可知，这束可见光穿过玻璃砖后，发生了色散，其中a光的侧移距离大于b光的侧移距离，说明玻璃砖对a光的折射率大于玻璃砖对b光的折射率，同种介质对红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的折射率依次增大，由于b光是蓝光，故选项D正确.,4.(激光的应用)(多选)激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空.激光火箭利用了激光的 A.单色性好 B.平行度好 C.高能量 D.相干性好,1,2,3,4,解析由于激光站与火箭相距较远，为了减少能量损失，必须要求激光具有很好的平行度，同时利用激光的高能量特点.,