高中物理第十三章光7光的颜色、色散学案新人教版选修3_4

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1、7光的颜色、色散课堂探究一、薄膜干涉现象及其在技术上的应用分析1．竖放肥皂膜干涉现象(1)白光照射图样是彩色的：竖直放置的肥皂液膜，因重力的作用，出现上面薄，下面厚。由于不同颜色的光波长不同，从前后两个表面反射的光，在不同的位置被加强，换句话说，不同颜色的光对应亮条纹的位置不同，不能完全重合，因此看起来是彩色的。(2)条纹是水平方向的：因为在同一水平高度处，薄膜的厚度相同，前后两表面的反射光的路程差均相同，如果此时两反射光互相加强，则此高度水平方向各处均加强，因此，明暗相间的条纹应为水平方向。2．等倾法检查平

2、面平整度原理：如图所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光照射时，空气层的上、下两个表面反射的两列光波发生干涉。空气厚度相同的地方，两列波的路程差相同，两列波叠加时互相加强或减弱的情况相同，因此若被测面是平的，干涉条纹就是一组平行的直线，如果干涉条纹是弯曲的，就表明被测平面不平整。如图所示。如何形象判断被测平面凹下或凸起？下面给出一种形象的判断法——矮人行走法，即把干涉条纹看成“矮人”的行走轨迹。让一个小矮人在两板间沿着一条条纹直

3、立行走，始终保持脚踏被检板，头顶样板，在行走过程中：若某处一凹下，他要想过去必须从薄膜的尖端绕过去，方可按上述要求过去，即条纹某处弯向薄膜尖端，该处为一凹下。如图甲所示。若某处有一凸起，他要想过去，必从薄膜底部去绕，即条纹某处弯向薄膜底部方向时，该处必为一凸起。如图乙所示。二、对光的颜色、三棱镜色散的理解1．对光的颜色的理解：不同颜色的光，波长不同，频率不同，而同种颜色的光在不同介质中折射率不同，速度和波长均不相同，但频率相同，因此说光的颜色是由频率决定的，而不是由波长决定的。2．对光经过三棱镜发生色散的理解

4、(1)色散的实质：光的色散实质上是光的折射现象，是由同一种介质对不同色光的折射率不同而引起的。(2)光的色散现象能表明的问题：①同一介质对不同色光的折射率不同，频率越高折射率越大，七色光中红光的折射率最小，紫光的折射率最大。②由n＝可知，同一介质中各种色光的光速不同，红光的折射率最小，光速最大；而紫光的折射率最大，光速最小。③光由一种介质进入另一种介质时，光的颜色不变，光速改变(v＝)。光在介质中的传播与机械波在介质中的传播是有区别的。光在介质中的传播速度不仅与介质有关，还与光的频率有关。三、棱镜对光的偏折作

5、用如图所示，光线从空气射到三棱镜时，是从光疏介质射入光密介质，折射光线靠近法线，向底边偏折，光线在棱镜中传播，射出空气时，是从光密介质射入光疏介质，折射光线远离法线，再次向底边偏折，所以光线通过棱镜之后，朝向底边折射。折射光线的方向与入射光线的方向所形成的角度称为偏折角，偏折角与棱镜材料及入射角有关：(1)偏折是因为介质造成的，所以棱镜对光的折射率越大，偏折角越大；(2)光通过棱镜时，当在棱镜中的光线与底边平行时，对应的偏折角最小。对一般棱镜而言，透过棱镜看物体，会看到物体的虚像，且虚像位置比物体的实际位置向

6、顶角方向偏移。类型一折射中的色散现象【例1】如图所示，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表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带，下列说法中正确的是(　　)。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侧光的折射率大于对b侧光的折射率D．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率解析：由图可以看出，棱镜对a光偏折程度大，即对a光的折射率大，所以a侧是紫光，波长较短，b侧是红光，波长较长，判断出A项错误，B、C正确；再根据

7、折射率公式n＝，可知三棱镜中红光传播速率最大，紫光传播速率最小，判断出D项错误。答案：BC题后反思：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。类型二薄膜干涉及应用【例2】凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入(如图所示)。从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹。这个现象是牛顿首先发现的，这些环状条纹叫做牛顿环，它是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜

8、干涉造成的。如果换一个表面曲率半径更大的凸透镜，观察到的圆环半径是更大还是更小？观察牛顿环解析：由于以接触点为圆心的同一圆周上空气楔厚度相同，光通过空气楔的光程差是相同的，所以干涉条纹是环形的，若某一厚度空气楔环，光通过它的光程差为的偶数倍，对应一亮环。若换作曲率半径更大的凸透镜，则这一厚度要外移，对应牛顿亮环半径要变大。其他环半径依次变大，所以圆环半径要变大。答案：见解析题后反思：牛顿环的实质是光