第三章色散
八年级上册物理第三章知识点总结
八年级上册物理第三章知识点总结物理定律不能单靠思维来获得，还应致力于观察和实验。
物理的世界是多姿多彩的，接下来在这里给大家分享一些关于八年级上册物理第三章知识点，供大家学习和参考，希望对大家有所帮助。
八年级上册物理第三章知识点一、光的传播1、自身能够发光的物体叫光源，如太阳、萤火虫等，而月亮不是光源。
2、光在同种均匀的介质中沿直线传播，生活中应用光的直线传播的事例有：日食、月食，小孔成像，排队瞄准等。
3、光在真空中传播速度是最快的，真空中的光速c=3.0×108m/s,光在不同的介质中传播速度是不同的二、光的颜色1、色散：太阳光通过三棱镜后被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的现象，这说明白光不是单色光。
2、色光的三基色：红、绿、蓝;不透明物体的颜色是由它发射的光决定的，透明物体的颜色是由它透过的光决定的。
颜料三原色是：品红、黄、青。
三、光的反射1、光的反射定律：反射光线与入射光线、法线在同一平面上，反射光线与入射光线分居法线的两侧;反射角等于入射角。
2、在光的反射现象中光路是可逆的3、光在物体表面的反射有两类：一类是镜面反射，反射面是光滑的，如黑板“反光”;另一类是漫反射，反射面是粗造的，如我们能从不同的方向看到本身不发光的物体。
镜面反射和漫反射都遵守光的反射定律4、平面镜成像规律：物体在平面镜中成的虚像、像与物的大小相等，像与物的连线跟镜面垂直、像与物到镜面的距离相等5、球面镜包括凸面镜，如：汽车的后视镜，公路拐弯处的反光镜，主要作用是扩大视野;还有凹面镜，如：太阳灶、手电筒的反光罩，作用是使光汇聚起来四、光的折射1、光的折射：光从一种介质进入另一种介质，它的传播方向发生改变的现象。
2、光从空气斜射入水或玻璃等其它介质时，折射光线向法线方向骗折，折射角小于入射角。
入射角增大，折射角也增大。
光从水或玻璃斜射入空气时，折射光线将远离法线，折射角大于入射角。
当光空气垂直射入水或玻璃等其它介质表面时，传播方向不变，折射角等于入射角等于0°3、光的折射现象中，光路是可逆的。
第三章《光现象》知识点归纳
第三章《光现象》知识点归纳1、光源：能够自行发光的物体叫光源。
自然光源：太阳、恒星、萤火虫；人造光源：电灯，蜡烛等（月亮，钻石不是光源）2、光的色散：太阳光通过三棱镜可分解为红橙黄绿蓝靛紫七色光。
3、光的三原色：红绿蓝4、物体的颜色：我们看到的不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的；我们看到的透明物体的颜色由透过它的色光决定的5、太阳能电池板：光能转化为电能植物光合作用：光能转化为化学能太阳能热水器：光能转化为内能6、红外线：能使被照射的物体发热，具有热效应（红外微波炉）。
7、紫外线：能使荧光物质发光（验钞机）、灭菌（医用紫外线灯）9、光的直线传播：光在同种均匀介质中沿直线传播应用：小孔成像影子日食月食日食：月亮运行到了太阳和地球的中间月食：地球运行到了太阳和月亮中间小孔成像：①形成原因：光在同种均匀介质中沿直线传播；②成像的性质：倒立的实像；③小孔成像的像的大小主要取决于光屏和物体到小孔的距离【光屏位置不变，物到孔的距离越近（远）像越小（大），物位置不变，光屏到孔的距离越远（近）像越大（小）】（简记：像定物远像变大；物定像远像变大）。
④小孔成像中像的形状取决于物体的形状，而与孔的形状无关。
（树阴下的光斑是太阳的像）10、用带有箭头的直线来分别表示光的传播方向和路径。
光线不是真实存在的，它只是一种模型，光是真实存在的。
这种方法叫建立模型法。
11、平面镜成像：（原理光的反射）①选择茶色玻璃板,在较暗的地方做实验的原因：便于确定像的位置②选用两个一样的棋子：为了比较像和物的大小关系③用薄点的玻璃板原因：防止成两个像④无论怎么移动物体，都不能与像重合原因：玻璃板没有与桌面垂直⑤成像特点：成正立的虚像物和像大小相等物和像到平面镜的距离相等像和物关于平面镜对称像和物的连线与玻璃板垂直⑥平面镜的作用：改变光路比如潜望镜、反光镜、后视镜、水中倒影等⑦平面镜成像画图：辅助线用虚线，垂直符号，像用虚线12、光的反射：光射到物体表面时，有一部分会被物体表面反射回来。
第三章(2)光的吸收、色散、散射全解
性质以及周围介质等关系比较复杂。这种散射称 为米氏散射。 例1、白云由大气中的水汽组成，颗粒较大，它产 生的散射与波长关系不大，所以呈白色，属于米 氏散射。 例2、吸烟时，从点燃的烟头冒出的烟是蓝色的， 而从嘴里吐出的烟是白色的。这是由于烟头冒出 的烟颗粒很小，遵守瑞利散射定律，对蓝光散射 厉害。而从嘴里吐出的烟中，含有颗粒较大的蒸 汽团，属于米氏散射，散射光呈白色。
瑞利群速公式
Vg V p λ
dVp dλ
在真空中 V p ( λ ) c
Vg V p c
dV p c dn 2 d n d
dV p c dn 2 >0 d n d
c 在介质中 V p n
dn 在正常色散区 0 dλ
由瑞利群 速公式
Vg V p
dn 2B 3 将上式对求导得： D dλ λ
2、反常色散
在发生强烈吸收的波段，折射率n 随波长的增 加而增大，即dn /d0 。这种现象称为反常色散。
n
P
Q R
S
T
可见光
吸收带
石英的色散曲线
上图反映了物质在吸收区普遍遵从的色散规律。 在吸收区以外仍是正常色散，只是A、B、C等常量 的具体数值并不一定相同。
I
式中负号表示随吸收 层厚度增加光能量减小
O
x x dx x
若x = 0时光强为I0，x = L时光强为I
由积分
II0L 源自I 0 dx II 得： ln I αL 0
αL
朗伯定律
I I 0e
2、比尔定律 实验表明，当光通过透明溶液时，溶液对光 的吸收与溶液的性质及浓度有关，若不考虑溶剂 对光的吸收，稀溶液的吸收系数与溶质在溶液中 的浓度 (书上称质量分数C)成正比。
2024年秋季新沪科版八年级上册物理课件 第三章 光的世界 第四节光的色散
3.广告公司在拍摄水果广告时，为了追求某种艺术效 果，在暗室里用红光照射装在白色瓷盘中的红色苹果 及黄色香蕉。站在旁边的摄影师将看到（ D ） A. 苹果呈黑色，瓷盘呈白色，香蕉呈黑色 B. 苹果呈红色，瓷盘呈黑色，香蕉呈黑色 C. 苹果呈黑色，瓷盘呈红色，香蕉呈红色 D. 苹果呈红色，瓷盘呈红色，香蕉呈黑色
由三棱镜分解的七色 光再通过另一个三棱 镜后，七色光又复合 成了白光，这种现象
叫光的混合。
光的三基色：红、绿、蓝 不同色光都可由这三 种基本色光混合得到
红+绿+蓝=白
使用显像管的电视机和电脑等彩色显 示屏上的艳丽画面
放大
由三基色混合而成
三 物体的颜色
在白光的分解实验中，分别在光屏前放一块红色透明玻璃和蓝色透明 玻璃，观察光屏上出现的现象。
光的色散
如果没有三棱镜，也可以用如图所 示的装置，在深盘中盛一些水，盘边 斜放一个平面镜，使镜的下部浸入水 中，让一束阳光照射在水下的平面镜 上，并反射到白墙或白纸上。观察白 墙或白纸上反射光的颜色。
光的色散实验
空气中大量的小水 珠就像一个个小的 三棱镜，将阳光分 解出七种颜色的光
二 色光的混合
第三章 光的世界
第四节 光的色散
课程导入
课程讲授
习题解析
课堂总结
彩虹是怎么出现的？
课程讲授
一 光的色散
让一束太阳光照射到三棱镜上，从三棱镜射出的光
有什么变化？
偏折程度最 小：红光
偏折程度最 小：紫色
白光可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色 的光。可见，白光是由各种色光混合而成的。
我们把不能再分解的光称为单色光，由单色光混合而成的光 称为复色光。太阳光（白光）是一种复色光。
九年级下科学第三章知识点
九年级下科学第三章知识点导言：九年级下学期的科学课程中，第三章是我们学习的重要内容，其中涵盖了多个知识点。
本文将以一种不太单调的方式，结构分明地阐述这些知识点。
希望通过此文的阅读，同学们能够更好地理解和掌握这些科学知识。
一、光与图像光是一种电磁波，它在直线传播时会产生折射和反射现象。
当光线进入介质时，其传播速度会发生改变，从而导致折射现象的发生。
而当光线遇到界面时，会发生反射现象，使得光线的传播方向改变。
这些现象在我们日常生活中十分常见，如光在水中的折射、光线在镜子上的反射等。
二、光的色散与分光镜光的色散是指白光经过某种介质后，不同颜色的光被分散成不同角度的现象。
这是由于不同颜色的光在介质中传播速度不同所致。
利用这一现象，我们可以使用分光镜将白光分解成七种颜色，即红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
这对于我们理解光的本质和光谱分析技术有着重要的意义。
三、光的反射与成像光的反射是指光线遇到界面时改变传播方向的现象。
光线在均匀介质中传播时，遵循入射角等于反射角的规律，即光线以法线为对称轴呈镜像状反射。
通过镜子反射的光线可以形成清晰的图像，常见的有平面镜和弧面镜。
平面镜的成像过程简单，而弧面镜的成像由于光线的折射不同而更为复杂。
四、光的折射与成像光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时，由于传播速度改变而改变传播方向的现象。
光的折射遵循斯涅尔定律，即入射光线、折射光线和法线所在平面三者构成的折射界面上的角度之间满足一定的关系。
在介质边界上，由于不同介质的折射率不同，光线经过折射后会产生向外凸或向内凹的假象。
因此，折射光线通过凸透镜或凹透镜时，会形成不同类型的实像和虚像。
五、光的传播与色彩世界日光是由多种不同波长的光混合而成的，这些光经过空气中的颗粒物散射和水分分子折射后，呈现出蓝天、白云等不同的颜色。
而在一些特殊环境下，比如利用光柱、光片等光学元件，我们可以看到不同颜色的光线穿过物体后的散射现象，形成美丽的彩虹。
第三章 群速度色散.
2
非线性Schrodinger方程的归一化
•为什么归一化？
简洁 便于比较相对重要性 标准
•如何归一化？
每一个量分别选取一把参考尺子去度量。一 般来说，脉冲宽度用初始脉宽去度量；传播距离 用色散长度去度量；脉冲振幅用初始功率的平方 根去度量。
19
Calculating the Group velocity
vg d /dk
Now, is the same in or out of the medium, but k = k0 n, where k0 is the k-vector in vacuum, and n is what depends on the medium.So it's easier to think of as the independent variable:
文双春唐志祥2009年3月17日星期二第三章群速度色散contents非线性schrodinger方程的归一化色散致脉冲展宽gvd对啁啾脉冲的影响高阶色散效应gvd对光通信系统的限制非线性schrodinger方程的归一化为什么归一化
第三章 群速度色散
文双春 唐志祥
2009年3月17日星期二
1
Contents
ave 1 2 / 2 and 1 2 / 2
E0 exp i (kave x kx avet t )
Etot ( x, t ) E0 exp i(kave x kx avet t ) exp i (kx t ) E0 exp i(kave x avet ) exp{ i ( kx t )} 2 E0 exp i(kave x avet ) cos(kx t )
光的色散教案
光的色散教案教案：光的色散一、教学内容本节课的教学内容来自于小学科学教材，第三章“光与色彩”的第五节“光的色散”。
本节课的主要内容是让学生了解和掌握光的色散现象，通过实验和观察，让学生了解太阳光是由多种颜色的光混合而成的，以及各种颜色的光在色散过程中的表现。
二、教学目标1. 让学生了解光的色散现象，知道太阳光是由多种颜色的光混合而成的。
2. 通过实验和观察，培养学生的观察能力和实验操作能力。
3. 培养学生对科学的兴趣和好奇心，提高学生的科学素养。
三、教学难点与重点重点：光的色散现象的理解和掌握。
难点：光的色散原理的解释和实验操作的技巧。
四、教具与学具准备1. 教具：透明塑料袋、水、彩笔、放大镜、白纸、投影仪。
2. 学具：每个学生准备一个透明塑料袋、一杯水、一支彩笔。
五、教学过程1. 引入：通过播放一段关于彩虹的视频，引导学生思考彩虹的成因，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解：讲解光的色散现象，使用投影仪展示教材中的插图，让学生了解太阳光是由多种颜色的光混合而成的。
3. 实验：让学生自己动手进行实验，将透明塑料袋装满水，用彩笔在塑料袋上画出彩虹的颜色，然后用放大镜观察塑料袋中的颜色，让学生通过实验观察光的色散现象。
4. 讨论：让学生分组讨论实验结果，引导学生理解光的色散原理。
5. 练习：让学生用白纸代替塑料袋，用彩笔在白纸上画出彩虹的颜色，然后用放大镜观察白纸上的颜色，巩固学生对光的色散现象的理解。
六、板书设计板书设计如下：光的色散太阳光是由多种颜色的光混合而成的。
光的色散现象可以通过实验观察到。
实验中，用透明塑料袋装满水，用彩笔在塑料袋上画出彩虹的颜色，然后用放大镜观察塑料袋中的颜色，可以观察到光的色散现象。
七、作业设计1. 请解释光的色散现象，并说明太阳光是由哪些颜色的光混合而成的。
2. 请描述实验过程中的操作步骤，并解释实验结果。
答案：1. 光的色散现象是指太阳光经过透明介质时，由于各种颜色的光的折射率不同，导致光被分解成七种颜色的现象。
第3章 光谱仪器系统-3.3 色散系统
艾里分布
相邻光束光程差
2nl cos
相邻光束相位差 2 4nl cos 4nl cos c 叠加振幅
S st 1 r e r e
2
2 i
4 i 2
r e
6 i 3
透射光强（艾里分布）
2 2
s 1 r 2 1 r 2ei
1
4R s 1 r 2 IS I 0 1 sin 2 2 4 1 2 cosr r 1 R 2
2 2
自由光谱范围、半宽度和锐度
自由光谱范围
fsr
半宽度
c 2nl cos
自由光谱范围
1 d sin 1 d sin k k 1 k k 1
光栅光谱级次重叠问题（Cont.）
级次重叠问题：光谱范围为290~870 nm，290~435 nm的2 级次光会叠加在1级次光的580~870 nm位置上 解决方法：在1级次光的580~870 nm位置上，放置435 nm 的高通滤光片，即阻止波长435 nm以下光通过
第3章 光谱仪器系统
3.1 光谱仪器概论
3.2 光源
3.3 色散系统
3.4 探测器 3.5 光谱信息化处理
3.3 色散系统
3.3.1 棱镜
3.3.2 光栅
3.3.3 法布里-帕罗干涉仪
3.3.4 傅立叶变换干涉仪
3.3.5 其它
概述
基本功能：将复色光分解为单色光
色散系统是光谱仪器的核心部件
光栅的光谱分辨本领
光栅方程 角色散率
d sin sin k
第三章 (2)光的吸收、色散、散射
非线性吸收
自变透明现象 自变吸收现象
5、吸收光谱 、 物质所发射的连续光谱称发射谱； 物质所发射的连续光谱称发射谱； 发射谱 连续光谱的背景上所呈现的一条条暗线或暗带， 连续光谱的背景上所呈现的一条条暗线或暗带， 吸收光谱。 称吸收光谱。 (1) 线状光谱 如：原子气体的光谱 分子气体、液体、 (2) 带状光谱 如：分子气体、液体、固体的光谱 (3) 连续谱 如：太阳光谱 对应原则： 对应原则：同一物质吸收光谱和发射光谱之间所具 有的严格的对应关系。它表明： 有的严格的对应关系。它表明：物质自身发射哪些 波长光谱，它就强烈的吸收哪些波长光谱。 波长光谱，它就强烈的吸收哪些波长光谱。
时间和空间缓慢变化。 时间和空间缓慢变化。这是振幅受到低频调制的高 频波列，波包振幅最大处其能量也最大。 频波列，波包振幅最大处其能量也最大。
最大振幅 A ,max = 2A 0 当两列波向前传播时，波包也向前传播， 当两列波向前传播时，波包也向前传播，也就 是振幅最大处向前传播。 是振幅最大处向前传播。波包等振幅面向前推进的 速度称为群速， 表示，在一定条件下也就是波 速度称为群速，用Vg表示，在一定条件下也就是波 包能量传播速度。 包能量传播速度。因等振幅面在不同时刻出现在不 同地点，故满足等振幅条件： 同地点，故满足等振幅条件：
瑞利群速公式
Vg = Vp − λ
dVp dλ
在真空中 Vp ( λ) = c 在正常色散区
dVp
dn <0 dλ
Vg = Vp = c
由瑞利群 速公式
c dn =− 2 >0 dλ n dλ
Vg <
dn 在反常色散区 >0 dλ 由瑞利群 速公式 dVp c dn =− 2 <0 Vg > Vp dλ n dλ 在接近反常色散区，有可能n<1，则Vp=c/n>c； 在接近反常色散区，有可能 ， ； 由瑞利群速公式， 由瑞利群速公式，Vg>c。 。
八年级物理上册第三章 光现象知识点总结
第三章光现象第1节光的色彩颜色一、光源1．能够发光的物体叫光源。
2．光源分为：自然光源和人造光源两类。
区别物体是否是光源，关键要抓住物体本身能不能发光来进行鉴别，不能以为亮的物体就是光源。
二、色散17世纪以前,人们一直认为白色是最单纯的颜色。
直到1666年,英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜使太阳光发生了色散。
彩虹是太阳光传播中被空气中的水珠反射、折射而产生的色散现象。
1.光的色散：白光（太阳光）经过三棱镜被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等多种颜色的光。
2.白光是复合光，是由各种单色光混合而成的。
3.不同颜色的光通过三棱镜时，折射角不同，从而偏折程度不同。
红色偏折程度最小，紫色偏折程度最大。
例如：彩虹——外侧是红色，内侧是紫色。
三、色光的混合1．色光的三原色:红光、绿光、蓝光等比例混合为白光。
2．红光、绿光、蓝光按不同比例混合会得到其它色光，因此把红、绿、蓝叫做色光的三原色。
物体的颜色：物体呈现出不同的颜色是由物体对不同色光的作用决定的。
（1）透明物体的颜色透明物体的颜色由该物体能透过的色光决定，例如，红色玻璃片呈红色，是因为它只能透过红色光，其它色光被吸收。
无色透明体能够透过各种色光。
（2）不透明物体的颜色①不透明物体的颜色由该物体能反射的色光决定。
例如，红花呈红色，是因为它只反射红色光，而其它色光被吸收。
②黑色物体吸收各种色光，不反射任何色光。
③白色物体反射所有的色光，不吸收任何色光。
④灰色物体无差别地吸收并反射各种色光。
如果反射的较多，则呈浅灰色；如果吸收的较多，则呈深灰色。
思考：大海和天空为什么是蓝色的？海水本身无色透明，但太阳光进入海水中时，因为太阳光中的蓝光、紫光会被水中粒子阻挡、反射而均匀地发散到各个方向，其它色光则被吸收，所以我们的眼睛只看到了被散射出来的蓝光、紫光，因而大海看上去呈碧蓝色，同理，天空呈蔚蓝色也是大气散射了太阳光中的蓝光、紫光造成的。
第2节看不见的光1、太阳光谱把太阳光分解成七种不同的色光，按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列起来就是太阳的可见光谱。
第三章 光的世界第四节 光的色散
第四节光的色散1．物理观念：(1)知道光的色散现象和原因，初步了解太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光组成的；(2)知道光的三原色，色光按不同比例混合可以形成丰富的色彩；(3)了解物体的颜色。
2．科学思维：学会观察和分析生活中有关物理知识的实例与实验现象，具有初步的观察能力、分析概括能力。
3．科学探究：通过实践和探究，让学生感觉科学就在身边。
培养学生对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神，树立正确的世界观和唯物主义观。
4．科学态度与责任：培养学生观察思考，勇于发现乐于探究的学习习惯，以及应用物理知识解决实际问题的能力。
重点：白光的色散。
难点：探究物体的颜色。
趣味导入【教师活动】五光十色的图片展示自然风光和熟悉的事物。
【学生活动】欣赏图片、感受美景、增加对生活的精神追求。
【教师提问】在这五光十色的世界里，同学们认为你见过的最为色彩斑斓的美丽景色是什么？【学生回答】彩虹。
【教师提问】同学们知道彩虹是如何形成的吗？【教师总结】根据学生对彩虹的认识，补充说明。
引入课题：这就是我们今天要研究的问题——光的色散，学习后我们就会更进一步地了解我们这个彩色的世界。
任务一研究光的色散【师生活动】实验器材：三棱镜模拟水珠(太阳光不强烈情况下)，投影仪灯光模拟太阳光，白纸模拟光屏。
【学生活动】学生观察实验，描述实验现象：白光可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，白光不是单色光。
【教师补充总结】我们把这种在经过三棱镜后会分解成多种颜色的光，称为复色光。
不分解的光称为单色光。
【学生活动】大致画出白光经过三棱镜后的光路图。
【教师提问】根据光路图提问，为什么太阳光会分解成不同颜色的光？本质是什么？【教师活动】分别用三种颜色的光(红绿蓝)从相同位置进入三棱镜，确定光的路径用三种颜色的线条标记，像学生展示，让学生自己得出原因。
【教师引导学生总结】色光的偏折能力不同。
【教师提问】通过三棱镜后分解成的七彩光再通过一个三棱镜后会怎么样呢？【学生活动】组内讨论回答。
非线性光纤光学 第三章-群速度色散
2 3. 4
L<< LNL LLD L LNL L≥ LNL L<<LD L≥LD
×
×
2.色散感应的脉冲展宽
线性条件下的传输方程
对只有GVD起主要作用的情况，方程简化为下面的线性偏微分方程
U 1 2U i 2 z 2 T 2
如果利用你傅里叶变换
1 U ( z, T ) 2
双曲正割脉冲
T iCT 2 U (0, T ) sech exp 2 T0 2T0
这种脉冲的光场形式为
TFWHM 2ln(1 2)T0 1.763T0
对于高斯脉冲和双曲正割脉 冲，色散感应脉冲展宽的定性 特征近似一致。 二者主要区别是：对于双曲 正割脉冲而言，色散感应的频 率啁啾沿脉冲不再是纯粹线性 变化的。
δω随T线性变化，也就是说横过脉冲的频率变化是线性的，这称为线
性频率啁啾。
啁啾δω的符号依赖于β2的符号。在正常色散区(β2>0)，脉冲前沿 (T<0)的δω为负，向后沿δω线性增大；而在反常色散区(β2<0)则正 好相反。 无啁啾高斯脉冲入射的特点：
保持高斯形状不变
GVD展宽脉冲，展宽程度取决于LD GVD导致线性频率啁啾—β2>0，啁 啾线性；β2<0，啁啾线性
z z min C LD 处，脉冲宽度最小， 2 1 C
其值为
T1min
1 C
T0
2 12
啁啾高斯脉冲入射的特点： •保持高斯形状不变； •脉冲展宽依赖于β2和 C的相对符号。
对初始窄化阶段的解释： 当一脉冲带有啁啾，且满足β2C<0的条件，色散致啁啾与初始啁 啾是反号的，其结果是使脉冲的净啁啾减小，导致脉冲窄化。最 小脉冲宽度出现在两啁啾值相等处。随着传输距离的增加，色散 致啁啾超过初始啁啾而起主要作用，脉冲开始展宽。
光纤的损耗和色散
解决方法： (1) 光纤材料化学提纯，比
如达到 99.9999999% 的 (2) 制纯造度工艺上改进，如避
免使用氢氧焰加热 ( 汽 相轴向沉积法)
原子缺陷吸收
光纤制造 -> 材料受到热激励 -> 结构不完 善 强粒子辐射 -> 材料共价键断裂 -> 原子缺 光陷纤晶格很容易在光场的作用下产生振动
群时延色散
通常在 波 长2域c习 惯 用Dl 来2表2c示谱宽。
根据w和l之间的关系：
代 其 入 中T DD T(L l中) 称2 ， 为 那色 么散L 可 系2 以2 数 得2 ：c 到 ： L D
ps/(km·nm)
标 为
准 ~ 1单7 模p s光D/ k(纤m)在·n1m52502cnm2
带宽和距离乘积：
BL < 1 (Gb/s)·km
模内色散对传输带宽的影响
01 不同线宽下的系统 色散所允
单击此处添加正文，文字是您思想的 提炼，请尽量言简意赅地阐述观点。
03
结论：
一． 光源线宽越宽色散越严重 二． 零色散光纤对提高系统性
02 许的带宽与传输距 离的关系 nm：光源线宽非常小
对于高速光链路 (> 40 Gb/s)，色散成为首要考 虑的因素之一
1320
1550 nm
普通商用光纤
色散位移光纤
G.656 色散平坦光纤
在较大的范围内保持相近的色散值，适用于波分复用系统
总色散
30 20
10 0
-10 -20 -30
1.1 1.2
普通光纤
l1
l2
色散平坦光纤
1.3 1.4 l ( mm)
1.5 1.6 1.7
第三章 群速度色散.
ave 1 2 / 2 and 1 2 / 2
E0 exp i (kave x kx avet t )
Etot ( x, t ) E0 exp i(kave x kx avet t ) exp i (kx t ) E0 exp i(kave x avet ) exp{ i ( kx t )} 2 E0 exp i(kave x avet ) cos(kx t )
Etot ( x, t ) E0 exp(i1t ) E0 exp(i2t ) 2 2 So: Etot ( x, t ) E0 exp i (avet t ) E0 exp i (avet t ) E0 exp(iavet )[exp(it ) exp(it )] 2 E0 exp(iavet ) cos(t ) Taking the real part yields the product of a rapidly varying cosine (ave ) and a slowly varying cosine ( ).
1 Az, T 2
Where
i ~ i 2 3 A0, exp 2 3 iT d 6 2
~ A0, A0, T expiT d
22
GVD 对Gaussian脉冲的影响
Consider the propagation of an initial Gaussian pulse,
LD T00
T / T0 ,
A z, P0 e z / 2U z,
NLS方程变换成如下归一化形式： U sgn 2 2U ez 2 i U U 2 z 2LD LNL
2024年秋新沪科版八年级上册物理教学课件 第三章 光的世界 第四节 光的色散
新课讲授
知识点 一 色散现象 1.光的色散现象：让一束太阳光穿过狭缝，射到三棱镜上，从三棱
镜另一侧的光屏上可看到一条彩色的光带，这个现象称为光的色散。
颜色顺序：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
结论：白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光混合而成的。
2.色散现象的理解
（1）单色光与复色光：组成白光的这七种色光叫单色光；由 单色光混合成的光叫复色光。 （2）形成过程：太阳光通过三棱镜时，不同色光的偏折程度 是不同的，红色光偏折程度最小，紫色光的偏折程度最大。
知识点 二 色散现象
光的“三原色”：自然界中红、绿、蓝三种颜色
的光无法用其他色光混合而成，其他颜色的光则 可以通过这三种色光的适当混合而得到。因此， 红、绿、蓝三种颜色的光被称为光的“三原色”。 通过对光的三原色进行各种不同的组合，可以获 得各种不同的色光。
彩色电视机、计算机等显示屏 幕上艳丽的色彩，就是由红、 绿、蓝“三原色”混合而成的。
第三章 光的世界
第四节 光的色散
新课引入
新课讲授
课堂小结
随堂练习
新课引入
我们日常看到的太阳光都是白光，但雨后的彩虹却是 由七种颜色组成的，太阳光是否有更细微的结构呢？
17世纪以前,人们一直认 为白色是最单纯的颜色。
1666年,英国物理学家牛顿用玻 璃三棱镜使太阳光发生了色散。 这才揭开了光的颜色之谜。
（1）某种颜色的不透明物体只反射该颜色的色光，吸收与
它颜色不同的色光。
只有物体颜色的色
光进入了人眼。
（2）不透明物体的颜色就是被反射的光的颜色。
（3）对于不透明物体，如果物体将所有颜色的色光都吸收 了，该物体就呈现黑色；如果物体将所有颜色的色光都反射 了，物体就呈现白色。
第三章第五节+光的色散+课件+-2023-2024学年鲁科版物理八年级上册
第课五题节
第三章 光现象
光的色散
1 如图所示，一细束绿光经三棱镜折射后，在光屏上a 点处形成一个绿色光斑。现保持入射光位置及方向不 变，仅将绿光改为红光，以下说法正确的是( )
A．保持光屏位置不变，红色光斑仍在a点处 B．保持光屏位置不变，红色光斑在a点下方 C．将光屏向左平移，红色光斑仍可落在a点处 D．将光屏向右平移，红色光斑仍可落在a点处 【答案】D
6 阳光下看到一朵橙色的花，是因为这朵花反射___橙____ 色光，此时进入人眼的色光___不__能_____(填“能”或 “不能”)分解成红、绿、蓝三种色光。如果透过蓝色 玻璃片看红色的花，则这朵花呈现_____黑_____色。
【点拨】 橙色的花是不透明物体，橙色花只能反射日光中的
橙色光，其他色光均被吸收，此时进入人眼的是橙色光， 是单色光，所以橙色光不能分解成红、绿、蓝三种色光。 红色花是不透明物体，红花只能反射红光。蓝色玻璃片 是透明物体，蓝色玻璃片只能透过蓝色光，其他色光被 蓝色玻璃片吸收，所以利用蓝色玻璃片观察红色花时， 红色光不能通过蓝色玻璃片，没有光线进入眼睛，所以 通过蓝色玻璃片看红色花呈现黑色。
【点拨】 由题意可知，灯筒底部的玻璃图案是红花绿叶，白炽
灯发出的是七种色光混合而成的白光，照射到红色的花 上，只透过红光，绿色的叶上只透过绿光，所以会出现 红花绿叶的图案；当白炽灯更换为红色光源时，照射到 红色的花上，透过红光，所以能看到红花，照射到绿叶 上时，红光被吸收，没有色光透过，所以看到的叶成了 黑色，故A正确，B、C、D错误。 【答案】A
() A．全身呈紫色 B．上衣呈紫色，裙子不变色 C．上衣呈黑色，裙子呈紫色 D．上衣呈紫色，裙子呈黑色
【点拨】 当紫光照到白上衣后，紫光被反射入观众眼中，
第三章色散
• （1）光纤的总色散；
• （2）总带宽和单位公里带宽。
解：（1）＝
n02 - n 2n02
c
2
= 1.52 -1.482 2 1.52
= 1.34%
M
=
1 Ln(0) 2 2C
=
1 2km1.5 0.0134 2 2 310 5 km/ s
= 898ps
m = Dm L = 15 ps / nm km 6nm 2km = 180ps
d 2Vb
dV 2
得：
D()
=
-
2 C2
dN1 dk0
N1
-
N2
V
k0
d 2Vb
dV 2
=
-
C
d 2n1
d2
-
n1 V
C
d 2 Vb
dV 2
D（λ）分为两部分，第一项是由于纤芯材料的折射率随波 长的变化而变化，故称为材料色散系数，用Dm（λ）表示
3.2 光纤的色散
色散是一个古老的物理概念。在物理学 中，它是指不同颜色的光经过某种透明介 质后被分散开的现象。
θ1 白光
红光 紫光
光纤的色散
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
渐变型光纤模式色散
r
V(r) M
o θ0
P
z
Φ
N
n0 cosqo = n1 cosq1 = = n(r) cosq
抛物型光纤（α＝2）：
1
nr
=
n01
-
2
r
2
2
a
OP =
p
dz = 2
rM
1 dr＝2 rM cosq dr = 2 rM n(r) cosq dr
d 2Vb
dV 2
得：
D()
=
-
2 C2
dN1 dk0
N1
-
N2
V
k0
d 2Vb
dV 2
=
-
C
d 2n1
d2
-
n1 V
C
d 2 Vb
dV 2
D（λ）分为两部分，第一项是由于纤芯材料的折射率随波 长的变化而变化，故称为材料色散系数，用Dm（λ）表示
3.2 光纤的色散
色散是一个古老的物理概念。在物理学 中，它是指不同颜色的光经过某种透明介 质后被分散开的现象。
θ1 白光
红光 紫光
光纤的色散
在光纤中，光信号是由很多不同的成 份（如不同模式、不同频率）组成的，由 于信号的不同成份的传播速度不同，经过 光纤传输一段距离后，不同成份之间出现 时延差，从而引起信号畸变，这种现象称 为色散。
色散的分类
• 模式色散 • 材料色散 • 波导色散 • 极化色散
多模光纤中以模式色散为主，单模光 纤中不存在模式色散
1.模式色散
模式色散一般存在于多模光纤中。因为， 在多模光纤中同时存在多个模式。不同 模式沿光纤轴向的传播速度不同，到达 终端时就有先有后，出现时延差，因而 引起脉冲展宽。
时延差越大，色散越严
N2
=
n1
- n2
k
0
dn1 dk0
-
dn2 dk0
n1
- n2
同时：
db = db dV = V db dk0 dV dk0 k0 dV
V = k0
n12 - n22
d
dk0
dd=k0N=1N1
bbNN11
--
NN2
2
N1n-1N-2nV2
脉冲展宽
T
光脉冲信号中的不同成份在光纤中的 传输速度不同，导致脉冲信号传输后展 宽甚至离散。
光纤色散效应对传输的影响
Input
1010101101
Output
1010101101
Time Time
脉冲展宽 (ps) = D(ps/ nm*km) * δ(nm) * L(km)
脉冲展宽 1/4 比特周期时会引起误码
k0n11 b
= k0n1 n1 - n2 b
d = d k0n1 d k0n1b - d k0n2b
dk0 dk0
dk0
dk0
=
N1
bN1
-
N2
n1
-
n2
k0
db dk0
式中：
N1
=
d
k 0 n1
dk0
、N
2
=
d k0n2
dk0
纤芯和包层的群折射率
阶跃型光纤模式色散
n2
n1
①
θC
②
L
阶跃型光纤的模式色散
阶跃型光纤模式色散
根据几何光学，光线①和②沿轴线方
向的传播速度分别为
c n1
和
c n1
sin q c
。因
此光纤的模式色散 为：
M
=
L
c n1
sin
q
c
-
L c n1
=
Ln 1 c
n1 n2
-1
Ln 1 c
如果△＝1%，石英的纤芯折射率n1＝1.5，则L＝1Km 长的光纤的模式色散(模时延差)τ M＝50ns
材料色散的具体表达式可以根据群速 度定义式导出。一般情况下，往往是 用色散系数这个物理量来衡量。色散 系数的定义为单位谱线宽度的光源发 出的光入射到光纤中，传播单位距 离所引起的色散。即： D() = d
d
vg
=
d d
k = 2 = 2 = CT C
= 1 = d = d dk0 = 1 d vg d dk0 d C dk0
tmax
1 2
Ln(0) C
2
Ln(0) C
最小的时延是光线沿光纤轴心（即θ0＝0）传播 时所需的时间，即：
t m in
=
Ln(0) C
M
= tmax - tmin
1 Ln(0) 2 2C
M
=
2 -2
Ln(0) （
C
2）
2.材料色散
光纤材料的折射率随光波长的变化而 变化，从而引起脉冲展宽的现象称为 材料色散。
0
0 tgq
0 sinq
0 n(r) sinq
= 2 rM n(0) cosq0 dr
0 n(r) 1- cos2 q
= 2 rM 0
cosq0
dr＝
2
n(r)
n(0)
- cos2 q0
a
2
cosq0
T = 2 rM 1 dr = a n(0) 1 cos2 q0
Dm ()
=
-
C
d 2n1
d2
材料色散系数（ps/nm.Km） 50
0 －50
－100
－150 －200
0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 波长（μm） SiO2的材料色散系数与波长的关系
材料色散：
m = Dm L
其中△λ是光源谱宽，L为传播的距离， τｍ为材料色散。
一根光纤的色散系数可能是正数，也可能是负数。
=
N1
N1
-
N2
d Vb
dV
db
dkV0
db dk0
d 2
dk02
=
d dk0
N1
N1
-
N
2
d Vb
dV
=
dN1 dk0
d
N1 -
dk0
N2
d Vb
dV
N1
-
N2
V k0
d 2Vb
dV 2
dN1 dk0
N1
-
N2
V k0
0 v(r) sinq C 2
2
t = L T = 1 Ln(0) 1 cos2 q0 OP 2 C cosq0
1 sin 0 = n(0) sinq0
1 sin 0 = NA＝n(0) 2
=
1 2
(1- cos2q0 )
=
1 2
(1
cosq0 )(1- cosq0 )
1- cosq0
D()
=
d d
=
d
dk0
dk0
d
=
1 C
d 2
dk02
2 2
定义归一化传播常数b为：
b
=W2 V2
=
2 - k02n22
k02 n12 - n22
1
= k02n22 k02 n12 - n22 b 2
k0n1
1
2b
1 2