(浙江新高考专用版)2019_2020学年高中物理第十三章光7_8光的颜色色散激光教案新人教版

7 光的颜色色散 8 激光

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．薄膜干涉中的色散

薄膜干涉的原理：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”)．

三、激光

1．激光的特点及应用

2.全息照相

(1)普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还可以记录光波的相位信息．

(2)原理：全息照片的拍摄利用了光的干涉原理．

1．判断下列说法的正误．

(1)光的波长决定光的颜色．( × )

(2)水面上的油膜呈现彩色条纹，是油膜表面反射光与入射光叠加的结果．( × )

(3)白光通过单缝的衍射条纹是彩色的，说明白光衍射后可以改变颜色．( × )

(4)用激光做双缝干涉实验是应用了激光具有高度的相干性的特点．( √ )

2．水面上的油膜在阳光照射下呈彩色是光的________(填“干涉”“衍射”或“折射”)形成的色散现象；通过狭缝观察发光日光灯时看到的彩色条纹是光的________(填“干涉”“衍射”或“折射”)形成的色散现象．

答案 干涉 衍射

一、薄膜干涉中的色散

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光叠加，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．

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．

2．薄膜干涉的原理

光照在厚度不同的薄膜上时，前、后两个面的反射光的路程差等于相应位置膜厚度的2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，于是出现暗条纹．

3．薄膜干涉的应用

(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，得到的干涉条纹是等间距的．如果被检测平面某处凹下，则对应条纹提前出现，如果某处凸起，则对应条纹延后出现．

(2)增透膜的原理

在增透膜的前、后表面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(多选)关于薄膜干涉，下述说法中正确的是( )

A．干涉条纹的产生是由于光在膜的前、后表面反射，形成的两列光波叠加的结果

B．干涉条纹中的暗条纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果

C．干涉条纹是平行等间距的平行线时，说明膜的厚度处处相等

D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧

答案AD

解析由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前、后表面反射形成的两列光波的叠加，故A正确；当从肥皂膜前、后表面反射的光程差等于半波长奇数倍时，振动减弱，形成暗条纹，故B错误；干涉条纹是平行等间距的平行线时，说明膜在同一高度处的厚度处处相等，薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故C错误；观察薄膜干涉条纹时，是两列频率相同的反射光在薄膜上出现的现象，因此在入射光的同一侧，故D正确．

1．由于薄膜干涉是经薄膜前、后表面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，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的上表面的平滑情况，观察到如图乙所示条纹中的P和Q情况，这说明( )

图1

A．N的上表面A处向上凸起

B．N的上表面B处向上凸起

C．N的上表面A处向下凹陷

D．N的上表面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．拔一根鸡翅膀上的羽毛(鹅、鸭的羽毛也可以)，白天隔羽毛观看太阳，可见七色光芒向外四射，你能解释这种现象吗？

答案阳光透过羽毛上密集的羽丝间的小缝隙(光栅)而出现衍射现象，衍射时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.如图所示为光线通过三棱镜的光路图，在光线进入棱镜时是远离法线还是靠近法线？光线从棱镜射出时，是远离法线还是靠近法线？用白光做实验，会观察到什么现象？

答案进入棱镜时，靠近法线．射出棱镜时，远离法线．用白光做实验，会看到屏上出现彩色光带．

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，且各种颜色的光的波长不同，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．