光的颜色色散上课教程课件.ppt

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1、13.713.7 光的颜色光的颜色 色散色散 用白光做双缝干涉实验，由于白光内各种单色光的干用白光做双缝干涉实验，由于白光内各种单色光的干涉条纹间距不同，在屏上会出现彩色条纹涉条纹间距不同，在屏上会出现彩色条纹白光白光蓝光蓝光红光红光一、光的颜色一、光的颜色 色散色散 各种光各种光有有不同颜色，实际反映了它们有不同颜色，实际反映了它们有不同的波长（或频率）不同的波长（或频率）（1 1）不同颜色的光，频率）不同颜色的光，频率(或或波长）波长）不同不同1 1、白光的色散、白光的色散（2 2）白光是由各种色光组成的（白光是复色光）白光是由各种色光组成的（白光是复色光）（3 3）光的色散：）光的色散：

2、含有多种颜色的光被分解为单色光的现象含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。2 2、人眼视觉特点：、人眼视觉特点：n n人眼视网膜上的两种感光细胞人眼视网膜上的两种感光细胞（1）视杆细胞：对光敏感，不能区分不）视杆细胞：对光敏感，不能区分不同波长（频率）的光。同波长（频率）的光。（2）视锥细胞：对光敏感度不如视杆细）视锥细胞：对光敏感度不如视杆细胞，但能区分不同波长（频率）的光。胞，但能区分不同波长（频率）的光。3 3、各色光在真空中的波长和频率、各色光在真空中的波长和频率 c=f 不同的色光在真空中的传播速度相同，不同的色光在真空中的传播速度相同，所以波长不同的色光，它们的频率也不同。所以波长

3、不同的色光，它们的频率也不同。（1）光的颜色由频率来决定。红光频率）光的颜色由频率来决定。红光频率最低，波长最长，紫光频率最高，波长最短；最低，波长最长，紫光频率最高，波长最短；在不同的介质中，光的频率不变。在不同的介质中，光的频率不变。（2）光谱：含有多种颜色的光被分解）光谱：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。后，各种色光按其波长的有序排列。1 1、概概念念：让让一一束束光光经经薄薄膜膜的的两两个个表表面面反反射射后后，形形成的两束反射光产生的干涉现象叫成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉薄膜干涉（2）原理：）原理：薄膜的前后两表面反射光叠加而产生。薄膜的前后两表面反射

4、光叠加而产生。（3）规律：）规律：2d=n时，亮条纹时，亮条纹2d=（2n+1）/2 时时，暗条纹，暗条纹（4）产生干涉条纹的条件：）产生干涉条纹的条件：薄膜厚度有变化薄膜厚度有变化(上薄下厚上薄下厚)（1）现象：）现象：水平明暗相间条纹水平明暗相间条纹(二二)、薄膜干涉中的色散、薄膜干涉中的色散水面上的油膜呈彩色水面上的油膜呈彩色白光的薄膜干涉条纹白光的薄膜干涉条纹彩色条纹彩色条纹取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜

5、，用单色光从上面向下照射，入射光从用单色光从上面向下照射，入射光从空气层的上下表面空气层的上下表面反射出反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹。两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹。样板样板被检查平面被检查平面空气薄层空气薄层三、薄膜干涉的三、薄膜干涉的应用（一）应用（一）检查表面的平整程度检查表面的平整程度如如果果被被检检表表面面是是平平的的，产产生生的的干干涉涉条条纹纹就就是是平平行行的的,如如图图（b b）所所示示；如如果果观观察察到到的的干干涉涉条条纹纹如如图图（c c）所所示示，则则表表示示被被检检测测表表面面微微有有凸凸凸凸起起起起*（或或凹凹下下），这这些些凸

6、凸起起（或或凹凹下下）的的地地方方的的干干涉涉条条纹纹就就弯弯曲曲。从从弯弯曲曲的的程程度度就就可可以以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达1010-6-6cmcm。(a)(b)(c)单色光单色光标准样板标准样板薄片薄片被检测平面被检测平面注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于几几张纸的厚度张纸的厚度被检测平面的凹凸判定：被检测平面的凹凸判定：左凹右凸左凹右凸7.7.下图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是下图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹如图乙否平

7、整的装置，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则所示，则()()A.A.产生干涉的两列光波分别是由产生干涉的两列光波分别是由a a的上表面和的上表面和b b的的下表面反射的下表面反射的B.B.产生干涉的两列光波分别是由产生干涉的两列光波分别是由a a的下表面和的下表面和b b的上的上表面反射的表面反射的C.C.被检查的玻璃表面有凸起被检查的玻璃表面有凸起D.D.被检查的玻璃表面有凹陷被检查的玻璃表面有凹陷BD 练习练习7:8.8.劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图所示。将一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，在一端夹入两块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上

8、，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图所示。干涉条纹有如下特点：（所示。干涉条纹有如下特点：（1 1）任意一条明条纹或）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（2 2）任意相邻）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差相等。现若在图明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差相等。现若在图1 1装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空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，从上往

9、下观察到的干涉条纹气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹()()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干涉图样：中央疏边沿密的亮暗相间干涉图样：中央疏边沿密的亮暗相间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反射光和玻璃上镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的表面反射光叠加形成的 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的是均匀变化的牛顿环牛顿环镀层镀层薄膜薄膜在在照相机或望远镜照相机或望远镜的表面上涂上一层薄膜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，当薄膜的厚度适当时，在薄膜

10、的两个表面上反射路程差恰在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于半个波长好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜增透膜。薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用（二）（二）增透膜增透膜1、增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？、增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？2、是否对所有颜色的光都有增透的作用？、是否对所有颜色的光都有增透的作用？薄膜的厚度至少是入射光在薄膜的厚度至少是入射光在薄膜薄膜中波长的中波长的1/41/4。因为人眼对绿光最敏感，所以一般因为人眼对绿光最敏感，所

11、以一般增强绿光的透射，即增强绿光的透射，即薄膜的厚度是薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的绿光在薄膜中波长的1/41/4。由于其它。由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，色光不能被有效透射，故反射较强，这样的镜头呈这样的镜头呈淡紫色淡紫色。问题思考：问题思考：9.9.市场上有种灯具俗称市场上有种灯具俗称“冷光灯冷光灯”，用，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛应用于各种场所，应大大降低，从而广泛应用于各种场所，这种灯降低热效应的原理之一是灯泡后面这种灯降低热效应的原理之一是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜放置的反光镜的表面上镀有一层

12、薄膜(例例如氟化镁如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时表面，这种膜能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线，以反射回来的热效应最显著的红外线，以表示此红外线在薄膜中的波长，则所镀薄表示此红外线在薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为膜的厚度最小应为()()A.A./8 B.8 B./4 C.4 C./2 /2 D.D.B练习练习9:10.10.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()()A.A.用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是紫光纹较远的是紫光B.B.用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是红光纹较

13、远的是红光C.C.涂有增透膜的照相机镜头，增强了对紫光涂有增透膜的照相机镜头，增强了对紫光的透射程度的透射程度D.D.从竖立肥皂膜上看到的彩色条纹是从膜的从竖立肥皂膜上看到的彩色条纹是从膜的两表面反射光干涉的结果两表面反射光干涉的结果BD练习练习10:11.11.在光学镜上涂有增透膜，已知增透膜在光学镜上涂有增透膜，已知增透膜的折射率为的折射率为1.41.4，绿光的波长为，绿光的波长为5600A5600A，则增透膜的厚度为则增透膜的厚度为_1000A练习练习11:12.登山运动员在登雪山时要注意防止紫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外线的过度照射，尤其是眼睛更

14、不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损时间被紫外线照射，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计一种能大大减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的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n=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8.11014Hz，那么它设计的这种，那么它设计的这种“增反膜增反膜”的厚度至少是多少？的厚度至少是多少？练习练习12:13.13.高层建筑物外墙大量使用的是幕墙玻璃，在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，而室内的白天，外面的

15、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（人却能看见室外的景物，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在玻璃的外表面涂有高反射膜（即对光的反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）射率远大于透射率的物质）CC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练习练习13:常用的棱镜是横截面为三角形的三棱镜，常用的棱镜是横截面为三角形的三棱镜，通常简称为棱镜棱镜可以改变光的传播方向，通常简称为棱镜棱镜可以改变光的传播方向，还可以使

16、光发生色散还可以使光发生色散四、折射时的色散四、折射时的色散 通过实验或作通过实验或作光路可知（如图），光路可知（如图），从玻璃棱镜的一个从玻璃棱镜的一个侧面射出的光线从侧面射出的光线从另一侧面射出时向另一侧面射出时向底面偏折底面偏折偏折角度不仅偏折角度不仅与棱镜材料的折射与棱镜材料的折射率有关，还跟入射率有关，还跟入射角、棱镜顶角大小角、棱镜顶角大小有关有关点击画面观看动画1 1、棱镜对光路的、棱镜对光路的 改变作用改变作用 光线向底边偏折光线向底边偏折 虚像向顶角偏移虚像向顶角偏移（1）棱镜对光路的改变规律：）棱镜对光路的改变规律：白光经过棱镜后白光经过棱镜后在光屏上形成一条在光屏上形成一

17、条彩色的光带，红光彩色的光带，红光在上端，紫光在最在上端，紫光在最下端，不同色光通下端，不同色光通过棱镜后的偏折角过棱镜后的偏折角度不同是因为棱镜度不同是因为棱镜材料对不同色光的材料对不同色光的折射率不同折射率不同2 2、一束白光经过棱镜后会发生色散、一束白光经过棱镜后会发生色散3 3、色光在介质中的传播规律：、色光在介质中的传播规律：（1）不同频率的光在真空中的传播速度相同，但在）不同频率的光在真空中的传播速度相同，但在介质中不同。介质中不同。（2）同一介质对不同光的折射率不同，一般有）同一介质对不同光的折射率不同，一般有“频频率越高，折射率越大率越高，折射率越大”(定性定性)。（3）光在介

18、质中传播时光速发生变化，波长也发生）光在介质中传播时光速发生变化，波长也发生变化：同一色光在不同介质中，折射率大的光速小，变化：同一色光在不同介质中，折射率大的光速小，波长短波长短(定量定量n质质=c/v=/)；不同色光在同一介质中；不同色光在同一介质中频率高的折射率大，光速小，波长短频率高的折射率大，光速小，波长短（定量（定量n色色=c/v,v=f）。光的颜色：光的颜色：红红 橙橙 黄黄 绿绿 青青 蓝蓝 紫紫 偏向角：偏向角：折射率：折射率：在介质中的光速：在介质中的光速：在介质中临界角在介质中临界角由小由小大大由小由小 大大由大由大 小小由大由大 小小 紫光更易发生全反射紫光更易发生全反

19、射各种色光的情况各种色光的情况统计统计：(同一介质同一介质)1.1.（0303全国）一束单色光从空气射入玻璃全国）一束单色光从空气射入玻璃中，则其中，则其()()A A频率不变，波长变长频率不变，波长变长 B B 频率变大，彼长不变频率变大，彼长不变C C 频率不变，波长变短频率不变，波长变短 D D 频率变小，波长不变频率变小，波长不变C练习练习1:2.（0404全国春季）对于单色光，玻璃的折射率比全国春季）对于单色光，玻璃的折射率比水大，则此光在玻璃中传播时（水大，则此光在玻璃中传播时（）A A、其速度比在水中的大，其波长比在水中的长、其速度比在水中的大，其波长比在水中的长B B、其速度比

20、在水中的大，其波长比在水中的短、其速度比在水中的大，其波长比在水中的短C C、其速度比在水中的小，其波长比在水中的短、其速度比在水中的小，其波长比在水中的短D D、其速度比在水中的小，其波长比在水中的长、其速度比在水中的小，其波长比在水中的长C练习练习2:1 13.3.紫光由折射率为紫光由折射率为n n的棱镜进入空气，则的棱镜进入空气，则下列说法中正确的是下列说法中正确的是()()A.A.频率为原来的频率为原来的n n倍，波长为原来的倍，波长为原来的1/n1/nB.B.波长为原来的波长为原来的n n倍，波速为原来的倍，波速为原来的n n倍倍C.C.频率为原来的频率为原来的n n倍，波长为原来的

21、倍，波长为原来的n n倍倍D.D.频率为原来的频率为原来的1/n1/n，波长为原来的，波长为原来的n n倍倍B练习练习13:1414、下列现象属于薄膜干涉的有、下列现象属于薄膜干涉的有:（）A.A.在水面上的油膜呈现的彩色花纹在水面上的油膜呈现的彩色花纹;B.B.雨后天空中呈现的彩虹雨后天空中呈现的彩虹;C.C.阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹D.D.肥皂泡上呈现的彩色环纹。肥皂泡上呈现的彩色环纹。AD练习练习14:答案：答案：1515、如如图图所所示示，ABC为为等等腰腰三三棱棱镜镜，顶顶角角A的的角角度度为为，一一条条单单色色光光线线从从AB边边射射入入，进进入入三三棱棱镜镜内内的的光光线线与与底底边边BC平平行行，三三棱棱镜镜的的出出射射光光线线与与入入射射光光线线的的偏偏向向角角为为，求求该该三三棱棱镜镜的的折折射射率率n，如如=60，=30，那么，那么n为多大？为多大？练习练习15: