2018-2019学年高中物理(人教版)选修3-4课件第十三章光13-6
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• [目标定位] 1.知道白光是由多种色光组成的.2.能 说明薄膜干涉条纹的特点，能解释薄膜干涉的成 因.3.理解折射中的色散，了解各种色光特性的差 别.4.了解激光的特性和应用，了解全息照片的拍 摄．
一、光的颜色
色散
薄膜干涉中的色散
不同 多种色光 • 1 ．不同颜色的光，波长 ．白光是由 组成的． • 2 ．光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色 波长 光按其 • 的有序排列，就是光谱． 单色光 • 3．光的色散：含有多种颜色的光被分解为 的现象．
小 v紫＜v蓝＜…＜v橙＜v红
，
．
• 【例3】 如图3所示，一细束由黄、蓝、紫三种 色光组成的复色光通过三棱镜折射后分为a、b、c 三种单色光，∠A大于c光在棱镜中的临界角而小于 b光在棱镜中的临界角．下列说法中正确的是 •( )
图3
A．a 种色光为紫光 B．在三棱镜中 a 光的传播速度最大 C．在相同实验条件下用 a、b、c 三种色光做双缝干涉实验，c 光 相邻亮条纹间距一定最大 D．若复色光绕着入射点 O 顺时针转动至与 AB 面垂直时，屏上 最终只有 a 光
• 解析 当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要 前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加 强的条件，就会出现亮条纹，满足振动减弱的条 件就会出现暗条纹．这种情况在薄膜厚度不均匀 时才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉 条纹，但也发生干涉现象． • 答案 D
二、衍射时的色散
折射时的色散
• 1．用白光做衍射实验，得 到的条纹是 彩色 的．这是因为 • 白光中包含了各种颜色的光，衍射时不同色 位置 光的亮条纹 • 的 不同，于是各种色光就区分开了． • 2 ．如图 2 是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：
• 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，由于光波波长极短，因此做薄膜干涉 所用的介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹.
• 【例2】 关于薄膜干涉，下列说法中正确的是 •( ) • A．只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象 • B．只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现 象 • C．厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹 • D．观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源 在液膜的同一侧
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．同一种物质对不同波长 的光的折射率 n 不一样 ，λ 越小，频率 f 越大 ，n
越大
．
c (2)根据 n＝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 即红光的速度最 大 ，紫光的速度最
答案 B
三、激
光
• 1．激光的特点及其应用
特点 性质 应用
只有频率相同 、相位差恒定 、偏振
相干 方向一致 的光才是相干光．激光是 性 一种人工产生的相干光，具有高度 的相干性 光纤通信
平行 度
激光的 平行度 非常好，在 传播很远的距离后仍能保
精确的测距；读取光盘上 记录的信息等
持一定的强度
它可以在很小的 很短的 的
• 4．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 频率 • 一个实际的光源分解而成的，它们具有相同 的 相位差 ，恒 • 定的 ． 反射 • (2)薄膜干涉的原理 • 光照在厚度不同的薄膜上时，前后两个面的 2倍 光的路 亮条纹 • 程差等于相应位置膜厚度的 ，在某些位置， 暗条纹 两列波叠 • 加后相互加强，于是出现 ；在另一些
• 【深度思考】 • 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？ • 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．
• (3)薄膜干涉中应注意的问题 • ①观察的是从膜 两表面反射回来的光(眼 前、后 睛与光源 • 在膜的同一侧) 明暗相间 • ②用单色光照射得到 的条纹，用白光照 彩色 射得到 水平 • 条纹． • ③每一条纹是 (填“水平”或“竖直”)的． • (4)薄膜干涉的应用平整度 • ①用干涉法检查平面的 ． 增透膜 •的偏折最小，说明其折射率最小，显然 a 光为黄光，
c 选项 A 错误；a 光的折射率最小，根据关系式 v＝n可知，a 光的 l 传播速度最大， 选项 B 正确； 根据双缝干涉条纹间距公式 Δx＝dλ， c 光的折射率最大，波长最短，做双缝干涉实验时相邻亮条纹间 距一定最小，选项 C 错误；若复色光绕着入射点 O 顺时针转动至 与 AB 面垂直，那么各单色光在 AC 界面上的入射角会逐渐增大 到等于∠A， 已知∠A 大于 c 光在棱镜中的临界角而小于 b 光在棱 镜中的临界角，所以只有 c 光会发生全反射，屏上最终还有 a 光 和 b 光，选项 D 错误．
• 【例1】 如图1所示为一显示薄膜干涉现象的实 验装置，P是附有肥皂薄膜的铁丝圈，S是一点燃 的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察 到的干涉图样应是下列图中的 •( )
图1
• 解析 铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄 下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一 厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强， 那么这一水平线上同一厚度处形成亮条纹，所以 干涉条纹应是水平的． • 答案 D
能量 时间 空间
高亮
和 用激光束切割、焊接；医
度
内集中很大 学上可以用激光做“光 刀”；激发核反应等
.
• 2．全息照相 • (1)普通照相技术所记录的只是光波的 信 强弱 息，而全息 相位 • 照相技术还可以记录光波的 信息． 干涉 • (2)全息照相的拍摄利用了光的 原理，这 就要求参考 • 光和物光有很高的相干性．
一、光的颜色
色散
薄膜干涉中的色散
不同 多种色光 • 1 ．不同颜色的光，波长 ．白光是由 组成的． • 2 ．光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色 波长 光按其 • 的有序排列，就是光谱． 单色光 • 3．光的色散：含有多种颜色的光被分解为 的现象．
小 v紫＜v蓝＜…＜v橙＜v红
，
．
• 【例3】 如图3所示，一细束由黄、蓝、紫三种 色光组成的复色光通过三棱镜折射后分为a、b、c 三种单色光，∠A大于c光在棱镜中的临界角而小于 b光在棱镜中的临界角．下列说法中正确的是 •( )
图3
A．a 种色光为紫光 B．在三棱镜中 a 光的传播速度最大 C．在相同实验条件下用 a、b、c 三种色光做双缝干涉实验，c 光 相邻亮条纹间距一定最大 D．若复色光绕着入射点 O 顺时针转动至与 AB 面垂直时，屏上 最终只有 a 光
• 解析 当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要 前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加 强的条件，就会出现亮条纹，满足振动减弱的条 件就会出现暗条纹．这种情况在薄膜厚度不均匀 时才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉 条纹，但也发生干涉现象． • 答案 D
二、衍射时的色散
折射时的色散
• 1．用白光做衍射实验，得 到的条纹是 彩色 的．这是因为 • 白光中包含了各种颜色的光，衍射时不同色 位置 光的亮条纹 • 的 不同，于是各种色光就区分开了． • 2 ．如图 2 是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：
• 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，由于光波波长极短，因此做薄膜干涉 所用的介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹.
• 【例2】 关于薄膜干涉，下列说法中正确的是 •( ) • A．只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象 • B．只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现 象 • C．厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹 • D．观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源 在液膜的同一侧
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．同一种物质对不同波长 的光的折射率 n 不一样 ，λ 越小，频率 f 越大 ，n
越大
．
c (2)根据 n＝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 即红光的速度最 大 ，紫光的速度最
答案 B
三、激
光
• 1．激光的特点及其应用
特点 性质 应用
只有频率相同 、相位差恒定 、偏振
相干 方向一致 的光才是相干光．激光是 性 一种人工产生的相干光，具有高度 的相干性 光纤通信
平行 度
激光的 平行度 非常好，在 传播很远的距离后仍能保
精确的测距；读取光盘上 记录的信息等
持一定的强度
它可以在很小的 很短的 的
• 4．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 频率 • 一个实际的光源分解而成的，它们具有相同 的 相位差 ，恒 • 定的 ． 反射 • (2)薄膜干涉的原理 • 光照在厚度不同的薄膜上时，前后两个面的 2倍 光的路 亮条纹 • 程差等于相应位置膜厚度的 ，在某些位置， 暗条纹 两列波叠 • 加后相互加强，于是出现 ；在另一些
• 【深度思考】 • 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？ • 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．
• (3)薄膜干涉中应注意的问题 • ①观察的是从膜 两表面反射回来的光(眼 前、后 睛与光源 • 在膜的同一侧) 明暗相间 • ②用单色光照射得到 的条纹，用白光照 彩色 射得到 水平 • 条纹． • ③每一条纹是 (填“水平”或“竖直”)的． • (4)薄膜干涉的应用平整度 • ①用干涉法检查平面的 ． 增透膜 •的偏折最小，说明其折射率最小，显然 a 光为黄光，
c 选项 A 错误；a 光的折射率最小，根据关系式 v＝n可知，a 光的 l 传播速度最大， 选项 B 正确； 根据双缝干涉条纹间距公式 Δx＝dλ， c 光的折射率最大，波长最短，做双缝干涉实验时相邻亮条纹间 距一定最小，选项 C 错误；若复色光绕着入射点 O 顺时针转动至 与 AB 面垂直，那么各单色光在 AC 界面上的入射角会逐渐增大 到等于∠A， 已知∠A 大于 c 光在棱镜中的临界角而小于 b 光在棱 镜中的临界角，所以只有 c 光会发生全反射，屏上最终还有 a 光 和 b 光，选项 D 错误．
• 【例1】 如图1所示为一显示薄膜干涉现象的实 验装置，P是附有肥皂薄膜的铁丝圈，S是一点燃 的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察 到的干涉图样应是下列图中的 •( )
图1
• 解析 铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄 下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一 厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强， 那么这一水平线上同一厚度处形成亮条纹，所以 干涉条纹应是水平的． • 答案 D
能量 时间 空间
高亮
和 用激光束切割、焊接；医
度
内集中很大 学上可以用激光做“光 刀”；激发核反应等
.
• 2．全息照相 • (1)普通照相技术所记录的只是光波的 信 强弱 息，而全息 相位 • 照相技术还可以记录光波的 信息． 干涉 • (2)全息照相的拍摄利用了光的 原理，这 就要求参考 • 光和物光有很高的相干性．