137光的颜色色散.ppt

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1、（1 1）教学目标教学目标1.知道白光由多种色光组成。知道不同颜色的光，波长 不同,知道光的颜色由频率决定。2.知道什么是色散色散，了解什么是光谱。 了解薄膜干涉产生的原因，知道它在技术上的应用。教学重点教学重点教学难点教学难点薄膜干涉的成因，干涉时的色散色散。 3.通过实验初步认识薄膜干涉现象，了解其应用。 不同颜色的光干涉条纹间距不同不同颜色的光干涉条纹间距不同条纹宽度不同条纹宽度不同不同颜色的光波长不同不同颜色的光波长不同不同颜色的光频率不同不同颜色的光频率不同与介质与介质、波长无关波长无关两缝间距离两缝间距离d d以及以及档板和屏的距离档板和屏的距离L L相同相同dLxfv 明暗相间的

2、彩色条纹明暗相间的彩色条纹中央为白色亮条纹中央为白色亮条纹干涉条纹是以干涉条纹是以中央亮纹中央亮纹为对称点排列的为对称点排列的 在每条彩色亮纹中红光总是在外缘在每条彩色亮纹中红光总是在外缘白光干涉图样分析白光干涉图样分析由于白光内各种单色光的干涉条纹间距不同由于白光内各种单色光的干涉条纹间距不同,条纹宽度不同条纹宽度不同成因：成因：光的色散光的色散：含有多种颜色的光被含有多种颜色的光被分解分解为单色光的现象为单色光的现象含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列，就是的有序排列，就是光谱光谱。实验实验1：观察黄光的薄膜干涉：观察黄光的薄膜干涉

3、像上出现像上出现明暗相间明暗相间的条纹的条纹1、观察烛焰像上是否有条纹？2、观察条纹的方向，是竖直还是水平？3、条纹疏密情况如何？条纹条纹水平水平排列排列条纹条纹上面疏，下面密上面疏，下面密。1.1.像上的明暗条纹是哪两列相干光干涉产生的？像上的明暗条纹是哪两列相干光干涉产生的？ 提示：是烛焰发出的两列入射光？薄膜前表面反射的两列反射光？还是？黄光570-600nm4、条纹为什么条纹为什么上面疏，下面密上面疏，下面密？2、烛焰像上什么位置出现明条纹？什么位置出现暗条纹？3、条纹的方向为什么是水平的？问题思考：光从薄膜的前后两个表面反光从薄膜的前后两个表面反射出来的两列光波，它们的射出来的两列光

4、波，它们的频率相同频率相同，产生干涉。，产生干涉。黄光570-600nm1.1.像上的明暗条纹是哪两列相干光干涉产生的？像上的明暗条纹是哪两列相干光干涉产生的？ “一分为二”22ns212nsx242nnx412nx2 2、烛焰像上什么位置出现明条纹？什么位置出现暗条纹？、烛焰像上什么位置出现明条纹？什么位置出现暗条纹？x 2x 2x3、条纹的方向为什么是水平的？在重力的作用下，在重力的作用下，薄膜随着时间越来越薄。薄膜随着时间越来越薄。条条纹纹间间距距变变稀稀疏疏4 4、条纹为什么、条纹为什么上面疏，下面密上面疏，下面密？2nx明条纹：不同单色光的薄膜干涉条纹不同单色光的薄膜干涉条纹 波长波

5、长越长，干涉条纹越宽越长，干涉条纹越宽2 2、白色（、白色（复色复色）光的薄膜干涉）光的薄膜干涉现象：明暗相间的现象：明暗相间的彩色条纹彩色条纹液体薄膜液体薄膜标准样板标准样板待检部件待检部件空气薄层空气薄层光的干涉在技术上的应用光的干涉在技术上的应用1.检查平面的平整程度（精密度达1010-8-8米）使使透明的标准样板透明的标准样板的平面与被检查的平面间形成一个的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜楔形空气膜，用单色光从上面照射，入射光从，用单色光从上面照射，入射光从空气层空气层的上下表面的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹。会看

6、到干涉条纹。注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度如果被检测表面的平整的,将看到与底线平行的干涉条纹。现象：检查原理:厚度相等的地方，光程差一样、干涉情况一样，即某一处厚度相等的地方，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，那些反射回来的两列波叠加，若光振动加强，产生亮点，那些与此处厚度相等的地方都是亮点，这些亮点组成彼此平行与此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的亮纹, ,反之是暗纹反之是暗纹。2223问题：如果被检测表面不平整,将看到怎样的干涉条纹呢？

7、 易损易坏的珍贵文物(包括书画、丝织品、壁画、漆木器等)，原则上不得拍摄，而由文物部门提供有关资料或照片。特殊需要拍摄的，经过审批应一律使用冷光灯。 摘自国家文物局关于加强文物影视、照片拍摄管理工作的通知第四条。 “冷光灯冷光灯”这种灯降低热效应的这种灯降低热效应的原理之一原理之一是灯泡后面放置的是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜反光镜的表面上镀有一层薄膜(例如例如氟化镁氟化镁)，这种，这种膜膜能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线的红外线。用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低。大降

8、低。镀层镀层薄膜薄膜42d2.增透膜增透膜在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜( (一般用氟化镁一般用氟化镁) )。当当薄膜的厚度是入射光薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的在薄膜中波长的1/41/4时，在薄膜的两时，在薄膜的两个面上反射的光，路程差恰好等于半个波长，发生干涉，个面上反射的光，路程差恰好等于半个波长，发生干涉，相互抵消。这就大大减少了光的反射损失，增强了透射光相互抵消。这就大大减少了光的反射损失，增强了透射光的强度。这种薄膜叫增透膜。的强度。这种薄膜叫增透膜。高反射膜高反射膜22d3.增反膜反膜反射膜是在透明的聚酯膜上溅镀一层折射率高于基体材料的金属或纳

9、米级陶瓷材料来反射红外线达到隔热目的。 例1、关于薄膜干涉现象，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观察皂液薄膜的干涉现象时，观察者和光源应该位于薄膜的同侧C当薄膜干涉的条纹是等距的平行明暗条纹时，说明薄膜厚度处处相同D薄膜干涉中，同一条纹上各点厚度都相同ABD例例2.雨后，公路的积水上漂着薄薄的油层，看上去雨后，公路的积水上漂着薄薄的油层，看上去有许多彩色花纹，其中有一条红色花纹和一条有许多彩色花纹，其中有一条红色花纹和一条相相邻邻的蓝色花纹。在这两条花纹处，哪里的油层更的蓝色花纹。在这两条花纹处，哪里的油层更薄些？为什么？薄些？为

10、什么？2003（上海卷）（上海卷）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上, ,在一端在一端夹入两张纸片夹入两张纸片, ,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜薄膜, ,当光垂直入射后，形成干涉条纹当光垂直入射后，形成干涉条纹, ,干涉条纹有如下特干涉条纹有如下特点：点：任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；相等；任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚

11、度差恒定。现若在图定。现若在图1 1装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后新的劈形空气薄膜后, ,从上往下观察到的干涉条纹将（从上往下观察到的干涉条纹将（ ） A.A.变疏变疏 B. B.变密变密C.C.不变不变 D. D.消失消失A教学目标教学目标理解棱镜折射时同一介质对不同色光速度、折射率、 偏折角的影响及其关系。教学重点教学重点教学难点教学难点1.知道光线通过棱镜时的光路，认识折射时的色散色散现象。薄膜干涉的成因，干涉时的色散色散。 2.知道不同色光在同一介质中传播速度不同；知道同一 介质对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。 白光中

12、包含了各种颜色的光，衍射时不同色光的白光中包含了各种颜色的光，衍射时不同色光的亮条纹位置不同，于是各种色光就区分开了。亮条纹位置不同，于是各种色光就区分开了。原理：日华华的色彩是外红内蓝华是光线通过云里水滴或小冰晶的时候产生衍射而形成的。月华三.光衍射中的色散 华的大小、清晰程度跟云的结构有关。云厚的时候，衍射光线不容易通过，华不容易产生；云薄的时候，人们容易看到华。如果云里水滴、冰晶的大小比较一致，华环就比较完整；如果水滴、冰晶大小不一致，华环也不规则，有的部分看不出来。 华环大小与云里水滴、冰晶的大小成反比；水滴、冰晶越大，华环直径越小；水滴、冰晶越小，华环直径越大。 根据华环直径的变化，

13、可以预测天气。如果华环逐渐扩大，表明云里水滴、冰晶因为蒸发而在变小，所以不会下雨，或者晴天就将来临。 如果华环直径在缩小，表明云里水滴、冰晶在逐渐增大，云层逐渐增厚，天气将转阴雨。民间说：“大华晴，小华雨。” 天空为什么会出现彩虹？天空为什么会出现彩虹？定义：各平面相交的透明体叫做棱镜。通常所定义：各平面相交的透明体叫做棱镜。通常所说的说的棱镜棱镜指三棱镜。指三棱镜。棱镜棱镜问题问题: :让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面，如图让一束单色光从空气射向玻璃棱镜的一个侧面，如图所示，试定性画出光通过棱镜的光路图。所示，试定性画出光通过棱镜的光路图。 从玻璃棱镜的一个侧面射出的光从玻璃棱镜的一

14、个侧面射出的光线线从另一侧面射出时从另一侧面射出时向底面偏折。向底面偏折。偏折角偏折角问题问题: :入射光的偏折程度可能与哪些因素有关入射光的偏折程度可能与哪些因素有关? ? 同一同一入射光入射光偏折角度偏折角度与棱镜材料的折射率有关，与棱镜材料的折射率有关，折射率越大，偏折角越大。折射率越大，偏折角越大。还跟入射角底角大小有关。还跟入射角底角大小有关。1、实验探究：、实验探究：一束白光经过棱镜后会发生什么现象一束白光经过棱镜后会发生什么现象?这一现象说明了什么问题？这一现象说明了什么问题？ 结论结论：白光是由不同颜色的光组成的。白光是由不同颜色的光组成的。 棱镜材料对棱镜材料对不同色光不同色

15、光的折射率不同，的折射率不同， 对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。四、光折射时的色散频率高的光频率高的光折射率大折射率大思考：光从一种介质进入另一种介质，思考：光从一种介质进入另一种介质，光速光速、频率、波长、频率、波长会变吗？会变吗？光在不同介质中传播时频率不变,光速发生变化，波长也发生变化。fv同一色光在不同介质中，折射率大的光速小，波长短；不同色光在同一介质中，频率高的折射率大，光速小，波长短。vcn 00ff各种色光的情况统计表：各种色光的情况统计表：( (同一介质同一介质) ) 红红橙橙黄黄 绿绿蓝蓝青青紫紫颜色颜色波长波长 折射率折射率

16、光速光速频率频率临界角临界角来源:学科网 原 理 波动理论 实验测定 VCn nC1sinfvdLx例例.如图所示，一束白光以较大的入射角射到三棱镜的如图所示，一束白光以较大的入射角射到三棱镜的一侧面上，从三棱镜的另一侧面射出，在屏上形成从红一侧面上，从三棱镜的另一侧面射出，在屏上形成从红到紫的彩色光带到紫的彩色光带.当入射角逐渐减小时（当入射角逐渐减小时（ ）A.红光最先消失红光最先消失B.紫光最先消失紫光最先消失C.红光和紫光同时消失红光和紫光同时消失D.红光和紫光都不会消失红光和紫光都不会消失 例.如下图，ABC 为一玻璃三棱镜的截面，一束光MN垂直AB射入，在AC面发生全反射后从BC射

17、出，则在屏PQ上的彩带DE的D点是_光，E点是_光.（填颜色）若MNB变小，最先从AC透出的是_光.紫 红红1.1.光的颜色由光的颜色由 决定，白光由多种色光组成。决定，白光由多种色光组成。3.3.不同色光在同一介质中的传播速度、折射率有差别。不同色光在同一介质中的传播速度、折射率有差别。光的色散光的色散成因成因双缝干涉双缝干涉 薄膜干涉薄膜干涉 单缝衍射单缝衍射 棱镜折射棱镜折射频率频率干涉图样：干涉图样：中央疏边缘密中央疏边缘密的同心圆环的同心圆环 干涉现象是由于凸透干涉现象是由于凸透镜下表面镜下表面空气膜空气膜反射光和反射光和玻璃上表面玻璃上表面空气膜空气膜反射光反射光叠加形成的叠加形成

18、的 干涉条纹不等间距干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是是因为空气膜厚度不是均匀变化的均匀变化的牛顿环牛顿环色散色散分波面与分振幅巩固练习巩固练习】例1下列现象中，属于光的干涉的是( ) A雨过天晴，天空中形成的彩虹 B阳光下，肥皂泡呈现彩色 C一截插入水中的筷子，看上去变弯了 D下雨后，在停过汽车的沥青路面上，油膜常出现彩色 例、关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说例、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法中正确的是 ( )( ) A A干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射，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形成的两列光

19、波叠加的结果 B B若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度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是均匀的 C C用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射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时间距小 D D薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的例例. .高层建筑物外墙大量使用的是幕墙玻璃，在白高层建筑物外墙大量使用的是幕墙玻璃，在白天，外面的人看不见室内的物体，而室内的人却天，外面的人看不见室内的物体，而室内的人却能看见室外的景物，其原因是（能看见室外的景物，其原因是（ ）A A在玻璃的外表面涂有增透膜在玻璃的外表面涂有增透膜B B在

20、玻璃的外表面涂有高反射膜（即对光的反射在玻璃的外表面涂有高反射膜（即对光的反射率远大于透射率的物质）率远大于透射率的物质）C C在玻璃的外表面涂有大量吸收光的物质在玻璃的外表面涂有大量吸收光的物质D D在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜B例例. .登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的

21、眼镜。他选用的薄膜材料的折射小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为率为n n=1.5=1.5，所要消除的紫外线的频率为，所要消除的紫外线的频率为8.18.110101414HzHz，那，那么它设计的这种么它设计的这种“增反膜增反膜”的厚度至少是多少？的厚度至少是多少？解：为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该解：为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强，膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强，因此光程差应该是波长的整数倍，因此膜的厚度至少是紫因此光程差应该是波长的整数倍，因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的外线在膜中波长的1/2。紫外线在真空中的波长是紫外线在真空中的波长是=c/=3.710-7m，在膜中的波长是在膜中的波长是/=/n=2.4710-7m，因此膜的厚度至少是因此膜的厚度至少是1.210-7m。fv