普通高中课程标准实验教科书 选修3-4 13.7 光的颜色 色散 教学设计 ...

普通高中课程标准实验教科书 选修3-4
13.7 光的颜色 色散 教学设计
班级 高二 备课人 备课时间 2012 年 3 月 10日 【教学目标】（一）知识与技能
1．知道不同颜色的光，波长不同。

2．知道什么是色散，了解什么是光谱。

3．通过实验初步认识薄膜干涉现象，了解其应用。

4．知道光线通过棱镜时的光路，认识折射时的色散现象。

5．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。

（二）过程与方法
经历不同物理过程中光的色散现象的探究过程，了解色散在生活中的应用。

（三）情感、态度与价值观
通过自然界中的光现象——虹霓的教学及色散现象的教学激发学生对大自然的热爱以及对自然之谜的求知欲望。

【教学重点】。

1．薄膜干涉的成因，干涉时的色散。

2．棱镜对光线的作用，折射时的色散。

【教学难点】薄膜干涉的成因，干涉时的色散。

【课 型】新授课
【教具准备】多媒体电脑及投影装置，多媒体课件（相关静态图片及Flash 动画） 【教学方法】复习提问，理论分析，实验探究，多媒体辅助教学 【课时安排】 1课时
教案(教学过程)
一、知识结构: 1．光的颜色 色散
2．薄膜干涉中的色散 3．折射时的色散
二、点拨精讲（例题精析）
例题：宽度为a 的平行光束从空气斜射到两面平行的玻璃板上表面，入射角为45°，光束中含有两种不同波长的单色光，玻璃对两种单色光的折射率分别为n 1＝2、n 2＝3，求： （1）这两种波长的光通过玻璃所需时间之比；
（2）要使光束从玻璃板下表面出射时能分成不相交叠的两束光，玻璃板的厚度d 至少为多少？
三、教学步骤 （一）引入新课 （二）进行新课
1．光的颜色 色散：不同颜色的光，波长不同，白光干涉图样也说明白光是由多种色光组成的，在发生干涉时白光被分解了。

含有多种颜色的光被分解为单色光的现象，称为光的色散。

含有多种颜色的光被分解后，各种色光按照波长的长短依次排列成彩色光带，就是光谱。

2．薄膜干涉中的色散：
膜前后两表面均可反射光。

因为肥皂膜厚度不同，所以不同位置处
的反射光路程差不同，有的地方可能是半波长的奇数倍，有的地方可能是半波长的偶数倍。

两表面的反射光线来源于同一光线，振动情况一定相同，是相干光。

3．折射时的色散：光在棱镜的两个侧面发生折射时，每次折射都使光线向棱镜的底面偏折。

偏折程度最小的是红光。

偏折程度最大的是紫光。

同种介质对波长不同的光，折射率不同。

波长越小，折射率越大。

在同一种介质中，不同波长的光波的传播速度不同，波长越短，波速越慢。

4．例题精析;
（三）课堂总结、点评:今天我们学习了光的颜色和光的色散。

观察了薄膜干涉中的色散和光通过棱镜折射时的色散。

同种介质对波长不同的光，折射率不同。

波长越小，折射率越大。

在同一种介质中，不同波长的光波的传播速度不同，波长越短，波速越慢。

这些都大大丰富了我们对光的认识。

（四）课余作业：1.练案2.课本上的问题与练习
四、答案预设：
学案(学习活动)
★导学预习题
一、光的颜色色散：（1）在双缝干涉实验中，由条纹间距∆x与光波的波长关系为________，可推知不同颜色的光，其波长________，光的颜色由光的________决定，当光发生折射时，光速发生变化，而颜色不变。

（2）色散现象是指：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_______的大小有序排列。

二、薄膜干涉中色散：以肥皂液膜获得的干涉现象为例：（1）相干光源是来自前后两个表面的________，从而发生干涉现象。

（2）明暗条纹产生的位置特点：来自前后两个面的反射光所经过的路程差不同，在某些位置，这两列波叠加后相互加强，出现了________，反之则出现暗条纹。

三、折射时的色散
（1）一束光线射入棱镜经_______次折射后，出射光将向它的横截面的________方向偏折。

物理学中把角θ叫偏向角，表示光线的偏折程度。

（2）白光通过棱镜发生折射时，_______光的偏向角最小，________光的偏向角最大，这说明透明物体对于波长不同的光的折射率不一样，波长越小，折射率越________。

（3）在同一种物质中，不同波长的光波传播速度________，波长越短，波速越________。

（例题精析）
例题：宽度为a的平行光束从空气斜射到两面平行的玻璃板上表面，入射角为45°，光束中含有两种不同波长的单色光，玻璃对两种单色光的折射率分别为n1＝2、n2＝3，求：（1）这两种波长的光通过玻璃所需时间之比；
度d至少为多少？
真空
介质1
红光 真空
介质2
紫光
练案（自主练习）
一、检测反馈题
1．光的颜色由____________决定。

2．一束日光穿过棱镜，白光会分散成许多不同颜色的光，在屏上出现由________到________连续排列的七色彩光带，称为__________。

这是由于棱镜对各种色光的________程度不同而引起的。

3．一束单色光从空气射入玻璃中，则其频率____________，波长____________，传播速度____________。

（填“变大”、“不变”或“变小”）
4．一束白光经过玻璃制成的三棱镜折射后发生色散。

各种色光中，___________色光的偏折角最大，___________色光偏折角最小。

这种现象说明玻璃对___________色光的折射率最大，对___________色光的折射率最小。

5．如图所示，红光和紫光分别从介质1和介质2中以相同的入射角射到介质和真空的界面，发生折射时的折射角也相同。

设介质1和介质2的折射率分别为n 1、n 2，则 ( ) A ．n 1=n 2 B ．n 1>n 2
C ．n 1<n 2
D ．以上三种可能性都有
6．一束红光和一束紫光以相同的入射角沿CO 方向入射半圆形玻璃砖的下表面，之后沿OA ，OB 方向射出，如图所示，则下列说法中正确的是 ( ) A ．OA 是红光，穿过玻璃砖的时间较短 B ．OB 是红光，穿过玻璃砖的时间较短 C ．OA 是紫光，穿过玻璃砖的时间较长 D ．OB 是紫光，穿过玻璃砖的时间较短
7．如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是 ( )
A ．红光的偏折最大，紫光的偏折最小
B ．红光的偏折最小，紫光的偏折最大
C ．玻璃对红光的折射率比紫光大
D ．玻璃中紫光的传播速度比红光大 8．如图所示，一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上，经棱镜折射后，交会在屏上同一点，若n 1和n 2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，则有 ( )
A ．n1＜n2，a 为红光，b 为蓝光
B ．n 1＜n 2，a 为蓝光，b 为红光
C ．n 1＞n 2，a 为红光，b 为蓝光
D ．n 1＞n 2，a 为蓝光，b 为红光 9．一细束红光和一细束紫光分别以相同入射角由空气射入水中，如图标出了这两种光的折射光线a 和b ，r 1、r 2分别表示a 和b 的折射角，以下说法正确的是 ( )
A ．a 为红光折射光线，b 为紫光折射光线
B ．a 为紫光折射光线，b 为红光折射光线
C ．水对紫光与红光的折射率n 1与n 2之比n 1∶n 2＝sin r 1∶sin r 2
D ．紫光与红光在水中波速v 1与v 2之比v 1∶v 2＝sinr 1∶sinr 2
10．如图所示，一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后
a
b
空
玻
从下表面射出，变为a 、b 两束平行单色光，则 ( ) A ．玻璃对a 光的折射率较大 B ．a 光在玻璃中传播的速度较大 C ．b 光的频率较大
D ．b 光的波长较长
11．一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a 、b 两束单色光，其传播方向如图所示。

设玻璃对a 、b 的折射率分别为n a 和n b ，a 、b 在玻璃中的传播速度分别为v a 和v b ，则 ( ) A ．n a ＞n b B ．n a ＜n b C ．v a ＞v b
D ．v a ＜v b
12．某同学为了研究光的色散，设计了如下实验：在墙角放置一个盛水的容器，其中有一块与水平面成45°角放置的平面镜M ，如图所示，一细束白光斜射向水面，经水折射向平面镜，被平面镜反射经水面折射后照在墙上，该同学可在墙上看到 ( )
A ．上紫下红的彩色光带
B ．上红下紫的彩色光带
C ．外红内紫的环状光带
D ．一片白光
13．如图所示，横截面是直角三角形ABC 的三棱镜对红光的折射率为n 1，对紫光的折射率为n 2。

一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB 垂直射入，从另一个侧面AC 折射出来。

已知棱镜的顶角∠A=30°，AC 边平行于光屏MN ，且与光屏的距离为L ，求在光屏上得到的可见光谱的宽度。

二、拓展提高
1．以下属于薄膜干涉现象的是 （ ） A ．雨后美丽的彩虹 B ．阳光下肥皂膜上的彩色条纹 C ．阳光下水面上油膜的彩色条纹
D ．阳光通过三棱镜后得到的彩色条
纹
2．如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面的反射光叠加而成的 （ ）
A ．a 的上表面，b 的下表面
B ．a 的上表面，b 的上表面
C ．a 的下表面，b 的上表面
D ．a 的下表面，b 的下表面 3．如图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是 （ ）
A ．从右侧向左看，可看到彩色条纹
B ．从左侧向右看，可看到彩色条纹
C ．彩色条纹水平排列
D ．彩色条纹竖直排列
5．图中表示一束白光通过三棱镜的光路图，其中正确的是 （ ）
6．在白光通过玻璃棱镜发生色散的现象中，下列说法正确的是 （ ） A ．红光的偏折角最大
B ．白光为复色光，不同色光在玻璃中传播速度相同
C ．紫光的偏折角最大，因为紫光在玻璃中的折射率最大
D ．红光在玻璃中的传播速度比其他色光小
7．如图所示，两束平行的红光和紫光，相距为d ，斜射到玻璃砖上，当它们从玻璃砖的下面射出时 （ ）
A ．两条出射光线仍平行，距离可能大于d
B ．两条出射光线仍平行，距离可能小于d
C ．两条出射光线仍平行，距离可能为零
D ．两条出射光线将不再平行
8．如图所示，两束单色光a 、b 自空气射向玻璃，经折射后形成复合光束c ，则下列说法中正确的是 （ ）
A ．a 光在真空中的传播速度比b 光在真空中的传播速度大
B ．a 光在玻璃中的传播速度比b 光在玻璃中的传播速度小
C ．玻璃对a 光的折射率比玻璃对b 光的折射率大
D ．a 光的波长比b 光的长
9．用白光做杨氏双缝干涉实验，在屏上呈现明暗相间的彩色条纹，其中
A ．正中央的亮纹是白色的
B ．离中央亮纹最近的一条彩色条纹是红色的
C ．离中央亮纹最近的一条彩色条纹是紫色的
D ．中央亮纹是红色的
教 后 反 思
普通高中课程标准实验教科书选修3-4
13.7光的颜色色散学案练案
班级小组姓名
评价
学案(学习活动)
★导学预习题
一、光的颜色色散：（1）在双缝干涉实验中，由条纹间距∆x与光波的波长关系为________，可推知不同颜色的光，其波长________，光的颜色由光的________决定，当光发生折射时，光速发生变化，而颜色不变。

（2）色散现象是指：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_______的大小有序排列。

二、薄膜干涉中色散：以肥皂液膜获得的干涉现象为例：（1）相干光源是来自前后两个表面的________，从而发生干涉现象。

（2）明暗条纹产生的位置特点：来自前后两个面的反射光所经过的路程差不同，在某些位置，这两列波叠加后相互加强，出现了________，反之则出现暗条纹。

三、折射时的色散
（1）一束光线射入棱镜经_______次折射后，出射光将向它的横截面的________方向偏折。

物理学中把角θ叫偏向角，表示光线的偏折程度。

（2）白光通过棱镜发生折射时，_______光的偏向角最小，________光的偏向角最大，这说明透明物体对于波长不同的光的折射率不一样，波长越小，折射率越________。

（3）在同一种物质中，不同波长的光波传播速度________，波长越短，波速越________。

（例题精析）
例题：宽度为a的平行光束从空气斜射到两面平行的玻璃板上表面，入射角为45°，光束中含有两种不同波长的单色光，玻璃对两种单色光的折射率分别为n1＝2、n2＝3，求：（1）这两种波长的光通过玻璃所需时间之比；
（2）要使光束从玻璃板下表面出射时能分成不相交叠的两束光，玻璃板的厚
度d至少为多少？
练案（自主练习）
一、检测反馈题
1．光的颜色由____________决定。

真空
介质1
红光 真空
介质2
紫光
2．一束日光穿过棱镜，白光会分散成许多不同颜色的光，在屏上出现由________到________连续排列的七色彩光带，称为__________。

这是由于棱镜对各种色光的________程度不同而引起的。

3．一束单色光从空气射入玻璃中，则其频率____________，波长____________，传播速度____________。

（填“变大”、“不变”或“变小”）
4．一束白光经过玻璃制成的三棱镜折射后发生色散。

各种色光中，___________色光的偏折角最大，___________色光偏折角最小。

这种现象说明玻璃对___________色光的折射率最大，对___________色光的折射率最小。

5．如图所示，红光和紫光分别从介质1和介质2中以相同的入射角射到介质和真空的界面，发生折射时的折射角也相同。

设介质1和介质2的折射率分别为n 1、n 2，则 ( ) A ．n 1=n 2 B ．n 1>n 2
C ．n 1<n 2
D ．以上三种可能性都有
6．一束红光和一束紫光以相同的入射角沿CO 方向入射半圆形玻璃砖的下表面，之后沿OA ，OB 方向射出，如图所示，则下列说法中正确的是 ( ) A ．OA 是红光，穿过玻璃砖的时间较短 B ．OB 是红光，穿过玻璃砖的时间较短 C ．OA 是紫光，穿过玻璃砖的时间较长 D ．OB 是紫光，穿过玻璃砖的时间较短
7．如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是 ( )
A ．红光的偏折最大，紫光的偏折最小
B ．红光的偏折最小，紫光的偏折最大
C ．玻璃对红光的折射率比紫光大
D ．玻璃中紫光的传播速度比红光大 8．如图所示，一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上，经棱镜折射后，交会在屏上同一点，若n 1和n 2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，则有 ( )
A ．n1＜n2，a 为红光，b 为蓝光
B ．n 1＜n 2，a 为蓝光，b 为红光
C ．n 1＞n 2，a 为红光，b 为蓝光
D ．n 1＞n 2，a 为蓝光，b 为红光 9．一细束红光和一细束紫光分别以相同入射角由空气射入水中，如图标出了这两种光的折射光线a 和b ，r 1、r 2分别表示a 和b 的折射角，以下说法正确的是 ( )
A ．a 为红光折射光线，b 为紫光折射光线
B ．a 为紫光折射光线，b 为红光折射光线
C ．水对紫光与红光的折射率n 1与n 2之比n 1∶n 2＝sin r 1∶sin r 2
D ．紫光与红光在水中波速v 1与v 2之比v 1∶v 2＝sinr 1∶sinr 2
10．如图所示，一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a 、b 两束平行单色光，则 ( ) A ．玻璃对a 光的折射率较大 B ．a 光在玻璃中传播的速度较大
a
b
空
玻
C ．b 光的频率较大
D ．b 光的波长较长
11．一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a 、b 两束单色光，其传播方向如图所示。

设玻璃对a 、b 的折射率分别为n a 和n b ，a 、b 在玻璃中的传播速度分别为v a 和v b ，则 ( ) A ．n a ＞n b B ．n a ＜n b C ．v a ＞v b
D ．v a ＜v b
12．某同学为了研究光的色散，设计了如下实验：在墙角放置一个盛水的容器，其中有一块与水平面成45°角放置的平面镜M ，如图所示，一细束白光斜射向水面，经水折射向平面镜，被平面镜反射经水面折射后照在墙上，该同学可在墙上看到 ( )
A ．上紫下红的彩色光带
B ．上红下紫的彩色光带
C ．外红内紫的环状光带
D ．一片白光
13．如图所示，横截面是直角三角形ABC 的三棱镜对红光的折射率为n 1，对紫光的折射率为n 2。

一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB 垂直射入，从另一个侧面AC 折射出来。

已知棱镜的顶角∠A=30°，AC 边平行于光屏MN ，且与光屏的距离为L ，求在光屏上得到的可见光谱的宽度。

二、拓展提高
1．以下属于薄膜干涉现象的是 （ ） A ．雨后美丽的彩虹
B ．阳光下肥皂膜上的彩色条纹
C ．阳光下水面上油膜的彩色条纹
D ．阳光通过三棱镜后得到的彩色条纹
2．如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面的反射光叠加而成的 （ ）
A ．a 的上表面，b 的下表面
B ．a 的上表面，b 的上表面
C ．a 的下表面，b 的上表面
D ．a 的下表面，b 的下表面 3．如图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是 （ ）
A ．从右侧向左看，可看到彩色条纹
B ．从左侧向右看，可看到彩色条纹
C ．彩色条纹水平排列
D ．彩色条纹竖直排列
5．图中表示一束白光通过三棱镜的光路图，其中正确的是 （ ）
6．在白光通过玻璃棱镜发生色散的现象中，下列说法正确的是 （ ） A ．红光的偏折角最大
B ．白光为复色光，不同色光在玻璃中传播速度相同
C ．紫光的偏折角最大，因为紫光在玻璃中的折射率最大
D ．红光在玻璃中的传播速度比其他色光小
7．如图所示，两束平行的红光和紫光，相距为d ，斜射到玻璃砖上，当它们从玻璃砖的下面射出时 （ ）
A ．两条出射光线仍平行，距离可能大于d
B ．两条出射光线仍平行，距离可能小于d
C ．两条出射光线仍平行，距离可能为零
D ．两条出射光线将不再平行
8．如图所示，两束单色光a 、b 自空气射向玻璃，经折射后形成复合光束c ，则下列说法中正确的是 （ ）
A ．a 光在真空中的传播速度比b 光在真空中的传播速度大
B ．a 光在玻璃中的传播速度比b 光在玻璃中的传播速度小
C ．玻璃对a 光的折射率比玻璃对b 光的折射率大
D ．a 光的波长比b 光的长
9．用白光做杨氏双缝干涉实验，在屏上呈现明暗相间的彩色条纹，其中
A ．正中央的亮纹是白色的
B ．离中央亮纹最近的一条彩色条纹是红色的
C ．离中央亮纹最近的一条彩色条纹是紫色的
D ．中央亮纹是红色的。