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1、彩虹摄于西藏阿里高原彩虹摄于西藏阿里高原 第十三章 光第第7 7节节 光的颜色光的颜色 色散色散 学习目标学习目标1 1知道不同颜色的光，频率（波长）不同。知道不同颜色的光，频率（波长）不同。2 2知道色散和光谱的定义。知道色散和光谱的定义。3 3认识薄膜干涉的色散现象，理解薄膜干涉现象的基本原理，了认识薄膜干涉的色散现象，理解薄膜干涉现象的基本原理，了解其应用。解其应用。4 4理解棱镜的色散原理，掌握棱镜色散时的光路图画法及规律。理解棱镜的色散原理，掌握棱镜色散时的光路图画法及规律。5 5知道不同色光在同一均匀介质中传播速度不同；知道同一介质知道不同色光在同一均匀介质中传播速度不同；知道同一
2、介质对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。一、光的颜色一、光的颜色 色散色散新新课内内容容 根据根据 条纹之间的距离与光的波长成正比，条纹之间的距离与光的波长成正比，因此能够断定，因此能够断定，不用颜色的光，波长不同不用颜色的光，波长不同。一、光的颜色一、光的颜色 色散色散新新课内内容容1.色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做现象叫做光的色散光的色散。2.光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按光谱：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。其波长的有序排列。可见光的波长及频率分布规
3、律可见光的波长及频率分布规律人眼视觉特点人眼视网膜上的两种感光细胞人眼视网膜上的两种感光细胞（1）视杆细胞：对光敏感，但不能区分不同波）视杆细胞：对光敏感，但不能区分不同波长（频率）的光。长（频率）的光。（2）视锥细胞：对光敏感度不如视杆细胞，但）视锥细胞：对光敏感度不如视杆细胞，但能区分不同波长（频率）的光。能区分不同波长（频率）的光。(色弱色弱)白光不是单色光，而是由各种色光混合成的。白光不是单色光，而是由各种色光混合成的。太阳光通过三太阳光通过三棱镜后被分解成七种色光棱镜后被分解成七种色光,依次是依次是红红、橙橙、黄、黄、绿、绿、青、青、蓝、蓝、紫。紫。二、衍射时的色散现象二、衍射时的色
4、散现象新新课内内容容单色光单色光白光白光现象：白光的衍射条纹是彩色的现象：白光的衍射条纹是彩色的三、薄膜干涉中的色散三、薄膜干涉中的色散新新课内内容容1 1、薄薄膜膜干干涉涉：让让一一束束光光经经薄薄膜膜的的两两个个表表面面反反射射后后，形成的两束反射光产生的干涉现象叫形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉薄膜干涉。白光在肥皂膜上的薄膜干涉白光在肥皂膜上的薄膜干涉现现 象：象：不同颜色的光对应亮条不同颜色的光对应亮条纹的位置不同，不能完全重合，纹的位置不同，不能完全重合，因此看起来是因此看起来是彩色彩色的。的。实实 验验 观察肥皂薄膜上干涉条纹观察肥皂薄膜上干涉条纹1、点燃酒精灯，并在酒精灯
5、火焰里洒一些点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。食盐。2、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。3、在火焰的、在火焰的 同侧同侧 观察火焰的反射像。观察火焰的反射像。4、观察肥皂液薄膜烛焰像上是否有条纹？、观察肥皂液薄膜烛焰像上是否有条纹？实验现象：实验现象：水平明暗相间条纹水平明暗相间条纹由于重力的作用，肥由于重力的作用，肥由于重力的作用，肥由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下皂薄膜将形成上薄下皂薄膜将形成上薄下皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。厚的楔形。厚的楔形。厚的楔形。相干光源：相干光源：相干光源：相干光源：光从薄膜光从薄膜光从薄膜光从薄膜的的
6、的的前、后两个表面前、后两个表面前、后两个表面前、后两个表面反反反反射出来两个光波，这射出来两个光波，这射出来两个光波，这射出来两个光波，这两列光波的频率相同，两列光波的频率相同，两列光波的频率相同，两列光波的频率相同，产生干涉。产生干涉。产生干涉。产生干涉。肥皂膜上薄膜干涉的色散现象成因解释肥皂膜上薄膜干涉的色散现象成因解释前表面前表面前表面前表面后表面后表面后表面后表面光程差为波长的整数倍，光程差为波长的整数倍，光程差为波长的整数倍，光程差为波长的整数倍，形成黄色的亮条纹。形成黄色的亮条纹。形成黄色的亮条纹。形成黄色的亮条纹。光程差为半波长的奇光程差为半波长的奇光程差为半波长的奇光程差为半
7、波长的奇数倍，形成暗条纹。数倍，形成暗条纹。数倍，形成暗条纹。数倍，形成暗条纹。薄膜干涉现象明暗条纹成因解释薄膜干涉现象明暗条纹成因解释l水面上的油膜呈现彩色图案水面上的油膜呈现彩色图案l两片压紧的平板玻璃间呈现彩色条纹两片压紧的平板玻璃间呈现彩色条纹l各种颜色的玻璃幕墙各种颜色的玻璃幕墙l照相机的镜头常呈淡紫色或蓝色照相机的镜头常呈淡紫色或蓝色l昆虫的翅膀呈彩色昆虫的翅膀呈彩色l某些金属的表面呈彩色某些金属的表面呈彩色生活中常见的薄膜干涉现象生活中常见的薄膜干涉现象 四、光的干涉在技术上的应用四、光的干涉在技术上的应用新新课内内容容1.1.1.1.检查物体表面的平整程度检查物体表面的平整程度
8、检查物体表面的平整程度检查物体表面的平整程度2.2.2.2.增透膜增透膜增透膜增透膜3.3.3.3.高反膜高反膜高反膜高反膜楔性空气薄层楔性空气薄层标准样板标准样板标准样板标准样板被检测平面被检测平面被检测平面被检测平面光在光在光在光在空气层空气层空气层空气层的上、下的上、下的上、下的上、下表面发生反射表面发生反射表面发生反射表面发生反射,这两这两这两这两束反射光发生干涉束反射光发生干涉束反射光发生干涉束反射光发生干涉.如果被检测表面是平整的如果被检测表面是平整的如果被检测表面是平整的如果被检测表面是平整的,将看到与将看到与将看到与将看到与底线平行的干涉条纹底线平行的干涉条纹底线平行的干涉条纹
9、底线平行的干涉条纹.原因是厚度相等的地方，光程差一样、干原因是厚度相等的地方，光程差一样、干原因是厚度相等的地方，光程差一样、干原因是厚度相等的地方，光程差一样、干涉情况一样，即某一处反射回来的两列波涉情况一样，即某一处反射回来的两列波涉情况一样，即某一处反射回来的两列波涉情况一样，即某一处反射回来的两列波叠加，若光振动加强，产生亮点，那些与叠加，若光振动加强，产生亮点，那些与叠加，若光振动加强，产生亮点，那些与叠加，若光振动加强，产生亮点，那些与这处厚度相等的地方都是亮点，这些亮点这处厚度相等的地方都是亮点，这些亮点这处厚度相等的地方都是亮点，这些亮点这处厚度相等的地方都是亮点，这些亮点组成
10、彼此平行的亮纹组成彼此平行的亮纹组成彼此平行的亮纹组成彼此平行的亮纹,反之是暗纹反之是暗纹反之是暗纹反之是暗纹 想一想想一想：同一级明条纹对应的各同一级明条纹对应的各点空气薄膜的厚度有什么关系？点空气薄膜的厚度有什么关系？左凹左凹 右凸右凸 现代光学装置，如摄像机和电影放映机的镜头、潜现代光学装置，如摄像机和电影放映机的镜头、潜水艇的望远镜、照相机等，都是有许多的光学元件水艇的望远镜、照相机等，都是有许多的光学元件透镜、棱镜等组成，进入这些装置的光，在每个元件的透镜、棱镜等组成，进入这些装置的光，在每个元件的表面上都要受到反射，结果只有入射光的表面上都要受到反射，结果只有入射光的10%-20%
11、10%-20%通过通过装置，所成的像既暗又不清楚。装置，所成的像既暗又不清楚。科学常识科学常识光的干涉应用光的干涉应用-增透膜原理增透膜原理增透膜的厚度增透膜的厚度新新课内内容容 在透镜表面涂上一层薄膜，在透镜表面涂上一层薄膜，在透镜表面涂上一层薄膜，在透镜表面涂上一层薄膜，当当当当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜的厚度等于入射光的在薄膜的厚度等于入射光的在薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的时，即薄膜中的波长的时，即薄膜中的波长的时，即薄膜中的波长的时，即d d d d=介介/4/4/4/4，薄膜前、后两表面的反射，薄膜前、后两表面的反射，薄膜前、后两表面的反射，薄膜前、后两表面的反射光的路程
12、差恰好等于半个波长，光的路程差恰好等于半个波长，光的路程差恰好等于半个波长，光的路程差恰好等于半个波长，反射光反射光反射光反射光恰能干涉相消，减小了恰能干涉相消，减小了恰能干涉相消，减小了恰能干涉相消，减小了前表面反射光对入射光损失前表面反射光对入射光损失前表面反射光对入射光损失前表面反射光对入射光损失，增强了透射光的能量，称为增增强了透射光的能量，称为增增强了透射光的能量，称为增增强了透射光的能量，称为增透膜。透膜。透膜。透膜。因为增透膜的厚度是按照绿光的波长来设计的，因此因为增透膜的厚度是按照绿光的波长来设计的，因此只对人眼或感光胶片上最敏感的绿光起增透作用只对人眼或感光胶片上最敏感的绿光
13、起增透作用。当白光当白光(垂直垂直)照到增透膜上，反射光中绿光产生相消照到增透膜上，反射光中绿光产生相消干涉，使得反射光中绿光的强度几乎是零。而反射光中其干涉，使得反射光中绿光的强度几乎是零。而反射光中其他波长的光他波长的光(如红光和紫光如红光和紫光)并没有被完全抵消。因此，通并没有被完全抵消。因此，通过反射光观察到增透膜呈绿光的互补色过反射光观察到增透膜呈绿光的互补色淡紫色。淡紫色。科普小常识科普小常识科普小常识科普小常识-为什么一般的照相机的镜头成淡紫色？为什么一般的照相机的镜头成淡紫色？为什么一般的照相机的镜头成淡紫色？为什么一般的照相机的镜头成淡紫色？非平行膜等厚干涉e n n n A
14、反射光反射光2反射光反射光1单色平行光单色平行光(设设n n )S12五、折射时的色散五、折射时的色散新新课内内容容1.1.棱棱 镜：镜：常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜，常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜，通常简称为棱镜棱镜可以改变光的传播方向，还可通常简称为棱镜棱镜可以改变光的传播方向，还可以使光发生色散。以使光发生色散。现象现象：白光经：白光经过棱镜后在光过棱镜后在光屏上形成一条屏上形成一条彩色的光带彩色的光带（红光在上端红光在上端，紫光在最下端紫光在最下端)结论结论：白光是由不同颜色的光组成的。白光是由不同颜色的光组成的。棱镜材料对不同色光的折射率不同，棱镜材料对不同色光的折射率
15、不同，对红光对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。的折射率最小，对紫光的折射率最大。红红 橙橙 黄黄 绿绿 青青 蓝蓝 紫紫2 2.棱镜使光发生色散的现象棱镜使光发生色散的现象 从玻璃棱镜的一个侧面射从玻璃棱镜的一个侧面射入的光线从另一侧面射出时入的光线从另一侧面射出时向向底面偏折。底面偏折。偏折角度偏折角度折射率越大，偏折角越大折射率越大，偏折角越大理解底边含义（相对而言的）。理解底边含义（相对而言的）。3.3.棱镜对光路的改变规律棱镜对光路的改变规律4.4.各种色光特性的比较各种色光特性的比较虹的产生原因虹的产生原因:雨后有大量小水滴悬浮在空中雨后有大量小水滴悬浮在空中,太阳光太阳光投射
16、到小水滴上投射到小水滴上,产生色散现象产生色散现象.霓的产生原因：霓的产生原因：霓是大气中有时跟虹同时出现的一种光的现象。霓是大气中有时跟虹同时出现的一种光的现象。形成原因和虹相同，只是光线在水珠中的反射比形成虹时多了形成原因和虹相同，只是光线在水珠中的反射比形成虹时多了一次，彩带排列的顺序和虹相反，颜色比虹淡，也叫副虹。一次，彩带排列的顺序和虹相反，颜色比虹淡，也叫副虹。例例例例1 1 1 1、关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法、关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法、关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法、关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法中
17、正确的是中正确的是中正确的是中正确的是 ()()()()A A A A干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射，干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射，干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射，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形成的两列光波叠加的结果形成的两列光波叠加的结果形成的两列光波叠加的结果 B B B B若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚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度是均匀的度是均匀的度是均匀的 C C C C用绿色光照射薄膜产
18、生的干涉条纹间距比黄光照用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照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射时间距小射时间距小射时间距小 D D D 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典例分析典例分析例例2 2：如图所示：如图所示,ABC为等腰三棱镜为等腰三棱镜,顶角顶角A的角度为的角度为,一条单色光线从一条单色光线从AB边射入边射入,进入三棱镜内的光线与进入三棱镜内的光线与底底边边BC平行平行,三棱镜的出射光线三棱镜的出射光线与入射光线的偏向角为与入射光线的偏向角为,求求该三棱镜的折射率该三棱镜的折射率n。如。如=60=600 0,=30=300 0,那么那么n为多大为多大?典例分析典例分析雨后出现在天空中的彩虹