1、 第7节：光的颜色 色散1知道什么是色散现象。知道什么是色散现象。2观察薄膜干涉现象，知道薄膜干涉能产生色散，并能利用观察薄膜干涉现象，知道薄膜干涉能产生色散，并能利用它来解释生活中相关的现象。它来解释生活中相关的现象。3知道棱镜折射能产生色散，认识对同一介质，不同颜色的光知道棱镜折射能产生色散，认识对同一介质，不同颜色的光折射率不同。折射率不同。本节主要阐述色散的概念和发生色散现象的两种情况。本节把含有本节主要阐述色散的概念和发生色散现象的两种情况。本节把含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做色散。因此，白光干涉时产生多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做色散。因此，白光干涉时产生彩色条纹也
2、是一种色散现象。对于薄膜干涉的色散，应注意让学生动手彩色条纹也是一种色散现象。对于薄膜干涉的色散，应注意让学生动手做肥皂液薄膜的干涉实验，让学生仔细观察。在讲解时要辅之以光路图做肥皂液薄膜的干涉实验，让学生仔细观察。在讲解时要辅之以光路图来说明其原理，关键是寻找和判断发生干涉的两列光从何而来。来说明其原理，关键是寻找和判断发生干涉的两列光从何而来。另一项主要内容是棱镜折射的色散，该现象主要涉及同一介质对不另一项主要内容是棱镜折射的色散，该现象主要涉及同一介质对不同色光速度、折射率、偏折角的影响。关于光的颜色、频率和波长应当同色光速度、折射率、偏折角的影响。关于光的颜色、频率和波长应当明确，不同
3、颜色的光具有不同的频率，光的频率决定于光源，与介质无明确，不同颜色的光具有不同的频率，光的频率决定于光源，与介质无关。光在不同介质中传播时，频率（颜色）不变，但速度（从而波长）关。光在不同介质中传播时，频率（颜色）不变，但速度（从而波长）要改变，在界面发生折射时偏振呈现不同，这就是折射色散的本质。要改变，在界面发生折射时偏振呈现不同，这就是折射色散的本质。1 1光的光的色散：白光色散：白光的双缝干涉条纹是的双缝干涉条纹是_的，可见白光是由多种的，可见白光是由多种色光色光组成组成的，发生干涉时由于不同颜色的光的干涉条纹间距不同，白光被的，发生干涉时由于不同颜色的光的干涉条纹间距不同，白光被分分了
4、了，像这样含有多种颜色的光被分解，像这样含有多种颜色的光被分解为为_的现象，叫做光的色散的现象，叫做光的色散，含有含有多种颜色的光通常称做多种颜色的光通常称做复色光。复色光。一、光的颜色一、光的颜色 色散色散彩色彩色单色光单色光光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其_的有的有序排列，就是序排列，就是光谱。光谱。波长波长从左到右：从左到右：a.颜色顺序：颜色顺序：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫红、橙、黄、绿、青、蓝、紫b.波长顺序：波长顺序：依次减小依次减小c.频率顺序：频率顺序：依次增大依次增大肥皂液薄膜在阳光下呈彩色肥皂液薄膜在阳光下呈彩色二、薄
5、膜干涉中的色散二、薄膜干涉中的色散1.生活中常见的干涉现象生活中常见的干涉现象（1）点燃）点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。（2）用）用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。（3）在）在火焰的同侧观察火焰的反射像。火焰的同侧观察火焰的反射像。（4）观察）观察肥皂液薄膜烛焰像上是否有条纹肥皂液薄膜烛焰像上是否有条纹？（5 5）观察条纹的方向，是竖直还是水平）观察条纹的方向，是竖直还是水平？想想为什么？想想为什么？（6 6）随着时间的推移，条纹有什么变化？）随着时间的推移，条纹有什么变化？2.2.实验演示：实验演示：观
6、察肥皂薄膜上干涉条纹观察肥皂薄膜上干涉条纹3.3.薄膜干涉的定义：让薄膜干涉的定义：让一束光经薄膜的两个表面反射后，一束光经薄膜的两个表面反射后，形成形成的两的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉。束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉。不同单色光的薄膜干涉条纹不同单色光的薄膜干涉条纹 可见，波长可见，波长 越长，干涉条纹越宽越长，干涉条纹越宽由于由于重力的作用，肥皂薄膜重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。将形成上薄下厚的楔形。光光从薄膜的前后两个表面反从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波，这两列光射出来两个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。波的频率相同，产生干涉。前表面前表面后表面后表面4
7、.现象解释现象解释光程差光程差为半波长的偶数倍为半波长的偶数倍，形成形成亮条纹。亮条纹。光程差光程差为半波长的奇数倍为半波长的奇数倍，形成形成暗条纹。暗条纹。1观察条纹的方向，是竖直观察条纹的方向，是竖直还还是是水平？想想为什么水平？想想为什么？2随着时间的推移随着时间的推移，条纹，条纹有什么变化？有什么变化？三、薄膜干涉在技术上的应用三、薄膜干涉在技术上的应用1检查物体表面的平整程度检查物体表面的平整程度2增透膜增透膜标准样板标准样板待检部件待检部件空气薄层空气薄层取取一个透明的标准样板，放在待检查的部件一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面表面并在一端垫一薄片并在一端垫一薄片，使使样板的
8、平面与被检查的样板的平面与被检查的平面间平面间形成一个楔形空气膜形成一个楔形空气膜，用用单色光从上面照射，单色光从上面照射，入射光入射光从空气层的上下表面反射出两列光从空气层的上下表面反射出两列光形成形成相干光相干光，从反射光从反射光中就会看到干涉条纹。中就会看到干涉条纹。薄膜干涉薄膜干涉的的应用应用检查表面的平整程度检查表面的平整程度标准样板标准样板待检部件待检部件空气薄层空气薄层光在空气层的上下表面发生反射光在空气层的上下表面发生反射,这两束反射光发生干涉这两束反射光发生干涉.如果被检测表面的平整的如果被检测表面的平整的,将看到与底线平将看到与底线平行的干涉条纹行的干涉条纹.薄膜干涉薄膜干
9、涉的的应用应用检查表面的平整程度检查表面的平整程度如果如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的平行的，如，如图图甲甲；如果观察到的如果观察到的干涉条纹如干涉条纹如图乙丙，则表示图乙丙，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解了解被测表面的平整情况。被测表面的平整情况。这种测量精度可达这种测量精度可达10-6cm。【注注】薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只，只相当于一张纸片的厚度相当于一张纸片
10、的厚度甲甲乙乙丙丙被检测平面被检测平面薄片薄片标准样板标准样板单色光单色光薄膜干涉薄膜干涉的的应用应用检查表面的平整程度检查表面的平整程度增透膜增透膜薄膜厚度薄膜厚度4d在在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于等于入射光入射光的在薄膜中的波长的的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜时，从薄膜前后前后两两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长。波长。它们它们干涉相消，减小了反射光的能量干涉相消，减小了反射光的能量，增强增强了透射光的能量，称为增透膜。了透射光的能量，称为增透膜。2 2增透膜增透膜3.高反射膜高反射膜高反射膜高反
11、射膜薄膜厚度薄膜厚度22d干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环解释：干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光解释：干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的叠加形成的干涉条纹干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的薄膜干涉薄膜干涉的的应用应用牛顿环牛顿环衍射衍射时的色散时的色散折射时的色散折射时的色散常用常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜，通常简称的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜，通常简称为棱镜。为棱镜。棱镜棱镜可以改变光的传播方向，还可以使光发生可以改变光的传播方向，还可以使光发生色散。色散
12、。棱镜棱镜1 1棱镜对光棱镜对光路路的改变作用的改变作用：光线向底边偏折光线向底边偏折 虚像向顶角偏移虚像向顶角偏移偏折角偏折角：（如上图中的：（如上图中的）在保证入射角和棱镜）在保证入射角和棱镜顶角顶角不变不变的条件下的条件下,棱镜折射率越大棱镜折射率越大,偏偏折角折角越越大。大。2 2棱镜棱镜使光发生色散的使光发生色散的作用作用发生色散现象的原因发生色散现象的原因(1)现象现象表明：同样入射角的各种色光经棱镜折射后表明：同样入射角的各种色光经棱镜折射后，偏偏折的角度不同折的角度不同 （大小顺序大小顺序如何如何？）(2)棱镜棱镜材料对各种色光的折射率不同。（大小顺序如何？）材料对各种色光的折
13、射率不同。（大小顺序如何？）（由折射定律可知）（由折射定律可知）(3)各种各种单色光在介质中的光速不同。（大小顺序如何？）单色光在介质中的光速不同。（大小顺序如何？）由公式由公式：n=C/v各种色光的情况各种色光的情况(同一介质同一介质)光的颜色：光的颜色：红、橙、黄、绿红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、青、蓝、紫 偏向角：偏向角：折射率折射率：在介质中的在介质中的光速：光速：由由 小小 到到 大大由由 小小 到到 大大由由 大大 到到 小小同一频率的色光在不同介质中传播时，同一频率的色光在不同介质中传播时，频率不变频率不变光速改变光速改变(v=c/n=f),波长波长也随之也随之改变。改变。1下列现
14、象中，属于光的干涉的是下列现象中，属于光的干涉的是（）A雨过天晴，天空中形成的彩虹雨过天晴，天空中形成的彩虹 B阳光下，肥皂泡呈现彩色阳光下，肥皂泡呈现彩色 C一截插入水中的筷子，看上去变弯了一截插入水中的筷子，看上去变弯了 D下雨后，在停过汽车的沥青路面上，油膜下雨后，在停过汽车的沥青路面上，油膜常出现常出现彩色彩色B D2关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法中正确的是关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法中正确的是()A干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射，形成的两列光干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果波叠加的结果 B若出现明暗
15、相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的的 C用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时间距用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时间距小小 D薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的AC薄板薄板样板样板单色光单色光3 3如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否平整的如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干涉条纹是由下装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的（）列两个表面反射的光线叠加而成的（）A Aa的上表面和的
16、上表面和b的下表面的下表面B Ba的上表面和的上表面和b的上表面的上表面C Ca的下表面和的下表面和b的上表面的上表面D Da的下表面和的下表面和b的下表面的下表面C被检平面被检平面4如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（）法正确的是（）
17、A干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃玻璃 上上表面反射光叠加形成的表面反射光叠加形成的 B干涉现象是由于凸透镜与玻璃之间空气膜的干涉现象是由于凸透镜与玻璃之间空气膜的上上 表面表面反射光和空气膜的下表面反射光叠加形成的反射光和空气膜的下表面反射光叠加形成的C干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 D干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的BC第八节：激光第八节：激光1了解激光的特点及其应用。了解激光的特点及其应用。2知道全息照相的原理，体验现代科技的神奇，
18、培养学生对知道全息照相的原理，体验现代科技的神奇，培养学生对科学的兴趣。科学的兴趣。本节主要讲解激光的特点及其应用，以及全息照相技术。本节主要讲解激光的特点及其应用，以及全息照相技术。只要学生对激光有所了解，知道激光和自然光的区别，但不只要学生对激光有所了解，知道激光和自然光的区别，但不给激光下定义，更不讲激光产生的机理。关于全息照相的原给激光下定义，更不讲激光产生的机理。关于全息照相的原理，理解相位差是形成立体图像的根本原因。理，理解相位差是形成立体图像的根本原因。由于课标对知识的要求仅限于由于课标对知识的要求仅限于“了解了解”层次，可参考教层次，可参考教学资源库，让学生在老师的指导下自主学
19、习。学资源库，让学生在老师的指导下自主学习。1相干性：相干性：激光激光是一种人工产生的是一种人工产生的相干光。相干光。（相干光的条件：频率相同，相位差恒定，偏振方向一致。）相干光的条件：频率相同，相位差恒定，偏振方向一致。）相干性相干性应用：光纤通讯、激光全息技术应用：光纤通讯、激光全息技术没有没有光纤和激光器发明就不会有现在的如此发达的互联网。光纤和激光器发明就不会有现在的如此发达的互联网。一、一、激光的激光的特点及应用特点及应用应用：测距、测速、信息存储和阅读应用：测距、测速、信息存储和阅读2平行度非常好：从地面上发射的一束极细的激光束，平行度非常好：从地面上发射的一束极细的激光束，到达到
20、达月球月球表面时，也只发散成直径表面时，也只发散成直径lm多的光斑，因此激光在地面多的光斑，因此激光在地面上上传播传播时，可以看成是不发散的。时，可以看成是不发散的。手持式雷达测速仪手持式雷达测速仪手提激光测距仪手提激光测距仪 3亮度高：所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率亮度高：所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率，自，自然然光源亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的光源亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1万倍。万倍。应用应用：工业切割、焊接；医学：工业切割、焊接；医学“光刀光刀”；利用强激光产生的高压引发核聚变。；利用强激光产
21、生的高压引发核聚变。氧化熔化激光切割氧化熔化激光切割 激发核聚变激发核聚变“全息全息”的意思为的意思为“全部信息全部信息”，即相对于只记录物体的明暗变化的普通，即相对于只记录物体的明暗变化的普通摄影摄影来说来说，激光全息摄影还能记录物体的空间变化。，激光全息摄影还能记录物体的空间变化。被拍摄的物体：小鸡被拍摄的物体：小鸡 拍摄得到的全息图拍摄得到的全息图 全息摄影全息摄影：记录被摄物体反射（透射）光波中全部信息（振幅、相位）的摄影。：记录被摄物体反射（透射）光波中全部信息（振幅、相位）的摄影。二、全息照相二、全息照相物物拍摄拍摄全息照片的基本光路全息照片的基本光路参考光参考光照相底片照相底片物
22、光物光同同一激光束被分成两束，参考光直接照到底片上，物光也到达底片一激光束被分成两束，参考光直接照到底片上，物光也到达底片。两者两者干涉，在底片上形成复杂的干涉条纹，各点的明暗程度反映干涉，在底片上形成复杂的干涉条纹，各点的明暗程度反映了了叠加叠加的加强和减弱的情形。的加强和减弱的情形。全息全息照片的观看：照片的观看：照明光照明光全息照片全息照片人眼人眼全息全息照片的观看照片的观看：用用激光照射全息照片，在照片的另一侧观看原物体的立体的像。激光照射全息照片，在照片的另一侧观看原物体的立体的像。全息全息照片的拍摄利用了照片的拍摄利用了光的干涉原理光的干涉原理，它它是利用参考光和物光发生干涉形成的
23、。是利用参考光和物光发生干涉形成的。激光全息图根激光全息图根彩色全息苹果图彩色全息苹果图 二、全息照相二、全息照相英女王的全息照片英女王的全息照片艺术品展示艺术品展示1激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性（特性（）A亮度高亮度高B方向性好方向性好C相干性好相干性好D抗电磁干扰能力强抗电磁干扰能力强2关于激光，下列说法正确的是关于激光，下列说法正确的是()A激光是用人工方法激发出的一种特殊的光激光是用人工方法激发出的一种特殊的光B自然界中某些天然物体也可以发出激光自然界中某些天然物体也可以发出激光C激光可以像刀子一样切除肿瘤激光可以像刀子一样切
24、除肿瘤D由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象3关于激光的应用问题，下列说法中正确的是关于激光的应用问题，下列说法中正确的是()A光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使使其在光导纤维中传递信息的其在光导纤维中传递信息的B计算机内的计算机内的“磁头磁头”读出光盘上记录的信息是应用读出光盘上记录的信息是应用激光激光有有相干性的特点相干性的特点C医学中用激光作医学中用激光作“光刀光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度来切除肿瘤是应用了激光亮度高高的的特点特点D“激光测距雷达激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用利用激光测量很远目标的距离是应用了了激光激光亮度高的特点亮度高的特点
