湖北荆门市龙泉中学高二下学期物理选修3—4第十三章第7节《光颜色色散》导学案设

荆门市龙泉中学2021年高二下学期物理选修3—4第十三章
第7节：?光的颜色色散? 导学案
【知识预览】
一、光的颜色色散
1．光的颜色与波长：不同颜色的光，波长不同．
2．光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象．
3．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．
二、色散
1．薄膜干预中的色散
薄膜干预的原理：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路程差不
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，得到的是彩色条纹，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．
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，λ越小，n越大，波速v越慢(填“快〞或“慢〞)．
【引导与理解】
一、薄膜干预中的色散
薄膜干预中相干光的获得
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．
薄膜干预的原理
光照在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，纹．
薄膜干预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r＝kλ(k＝0,1,2，3
出现暗条纹的位置，两束光的路程差r＝
单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干预条纹为( ) 2k＋1
2λ(k＝0,1,2,3 )．
(4)薄膜干预的应用
①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，得到的干预条
纹是
等间距的．如果被检测平面某处凹下，那么对应条纹提前出现，如果某处凸起，那么对应条纹延后
出现．
②增透膜的原理
在增透膜的前、后外表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
答案 B
解析由于在光的干预中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程差，那么在薄膜干预中取决
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，故同一条干预条纹必然是水平的，由此可知只有选项B正确．
【总结提升】
1．由于薄膜干预是经薄膜前、后外表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．在光的薄膜干预中，前、后外表反射光的路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干预中同一亮条纹或同一
暗条纹应出现在厚度相同的地方，因此又叫等厚干预，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的上外表的平滑情图乙所示
条纹中的P和Q情况，这说明( )
图1
A．N的上外表A处向上凸起
B．N的上外表B处向上凸起
C．N的上外表A处向下凹陷
D．N的上外表B处向下凹陷
答案BC
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处存在凹陷，同理可知B处存在凸起．二、衍射和折射时的色散
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种颜色的光，且各种颜色的光致使不同
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、这说明：
图2
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，如下图，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．
根据n＝c v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．
图3
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
答案B
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，那么
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，
c
a侧光的传播速度小
于
b侧光的传
播
B对，C错；三棱镜对a侧光的折射率大，由v＝n知，在
三棱镜中
速度，D错．
【总结提升】
1．同一介质对不同的色光有不同的折射率，介质对频率大、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．
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外表，经过三棱
镜的折射后发生
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
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选项是()度小．
【点对点专题训练—光电效应方程的理解与应用】
考点一薄膜干预中的色散
1．以下现象中可以用薄膜干预来解释的是( )
．雨后的彩虹
B．水面上的油膜在阳光照射下呈彩色
C．透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色
D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮
答案 B
解析雨后的彩虹是色散现象，应选项A错误；透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色是衍射现象，应选项C错
误；水珠在阳光下晶莹透亮是全反射的结果，应选项D错误；油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干预的结
果，应选项B正确．
2．(多项选择)如图4所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，以下说法中正确的选项是( )
图4
．人从右侧向左看，可以看到彩色条纹
B．人从左侧向右看，可以看到彩色条纹
C．彩色条纹水平排列
D．彩色条纹竖直排列
答案BC
解析一束白光射到肥皂薄膜上，经前后两个面反射回来的光相遇，产生干预向右看可看
到彩色条纹；因为薄膜同一水平线上的厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的，故正确答案为B、C.
考点二折射中的色散
6．(多项选择)白光通过三棱镜发生色散现象，以下说法正确的选项是( )
．白光是由不同频率的光组成的
B．棱镜材料对各种色光的折射率不同
C．棱镜对红光的折射率大，对紫光的折射率小
D．出现色散现象是棱镜改变了颜色
答案AB
解析白光由不同频率的光组成，从红光到紫光，频率越来越大，棱镜对其的折射率也越来越大，
A、B
正确．
7．(2021·建卷福)如图5，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光 a、b，波长分别为
λa、λb，该玻璃
三棱镜对单色光a、b的折射率分别为na、nb，那么( ) 图5
A．λa＜λb，na＞nb B．λa＞λb，na＜nb C．λa＜λb，na＜nb D．λa＞λb，na＞nb 答案B
解析由题图知，三棱镜对b光的折射率较大，
所以
na＜nb.又因为光的频率越大，介质对光
的折射率就
越大，故b光的频率大于
a光的频率，又根据c＝λf，所以b光的波长小于a光的波长，即λa＞λb，所以
B正确，A、C、D错误．。