物理新導(dǎo)學(xué)筆記選修十三5省名師優(yōu)質(zhì)課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

第十三章光7光顏色色散8激光第1頁[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道白光是由各種色光組成，知道光色散及光譜概念.2.能說明薄膜干涉條紋特點(diǎn)，能解釋薄膜干涉成因.3.了解折射時(shí)色散，知道不一樣色光折射率不一樣.4.了解激光特點(diǎn)和應(yīng)用，了解全息攝影原理.第2頁內(nèi)容索引重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測檢測評價(jià)達(dá)標(biāo)過關(guān)自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知扎實(shí)基礎(chǔ)第3頁自主預(yù)習(xí)第4頁一、光顏色色散1.光顏色與波長：不一樣顏色光，波長

.2.光色散：含有各種顏色光被分解為

現(xiàn)象.3.光譜：含有各種顏色光被分解后，各種色光按其

有序排列.二、色散1.薄膜干涉中色散薄膜干涉原理：光照在厚度不一樣薄膜上時(shí)，在薄膜不一樣位置，前、后兩個(gè)面反射光

不一樣，在一些位置兩列波疊加后相互加強(qiáng)，于是出現(xiàn)亮條紋；在另一些位置，兩列波相遇后相互減弱，于是出現(xiàn)暗條紋.不一樣單色光波長旅程差第5頁2.衍射中色散用白光進(jìn)行衍射試驗(yàn)時(shí)，得到是

條紋，這是因?yàn)榘坠庵邪鞣N顏色光，不一樣色光亮條紋位置不一樣.3.折射中色散一束白光經(jīng)過棱鏡折射后，在屏上光斑是彩色，是因?yàn)橥该魑镔|(zhì)對于波長不一樣光折射率n不一樣，λ越小，n越

，波速v越

(填“快”或“慢”).彩色大慢第6頁三、激光1.激光特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)應(yīng)用相干性強(qiáng)：激光含有頻率、相位差、偏振方向特點(diǎn)，是人工產(chǎn)生相干光，含有高度相干性光纖通信平行度好：激光非常好，傳輸很遠(yuǎn)距離后仍能保持一定強(qiáng)度激光，讀取光盤上統(tǒng)計(jì)信息，激光測距等亮度高：它能夠在很小和很短內(nèi)集中很大_____用激光束切割、焊接，醫(yī)學(xué)上能夠用激光做“光刀”，激發(fā)核聚變等相同恒定一致平行度空間時(shí)間能量會聚一點(diǎn)第7頁2.全息攝影(1)普通攝影技術(shù)所統(tǒng)計(jì)只是光波

信息，而全息攝影技術(shù)還能夠統(tǒng)計(jì)光波

信息.(2)原理：全息照片拍攝利用了光

原理.強(qiáng)弱相位干涉第8頁1.判斷以下說法正誤.(1)光波長決定光顏色.(

)(2)水面上油膜展現(xiàn)彩色條紋，是油膜表面反射光與入射光疊加結(jié)果.(

)(3)白光經(jīng)過單縫衍射條紋是彩色，說明白光衍射后能夠改變顏色.(

)(4)用激光做雙縫干涉試驗(yàn)這是應(yīng)用了激光含有高度相干性特點(diǎn).(

)[即學(xué)即用]答案×××√第9頁2.水面上油膜在陽光照射下呈彩色是光______(填“干涉”“衍射”或“折射”)形成色散現(xiàn)象；經(jīng)過狹縫觀察發(fā)光日光燈時(shí)看到彩色條紋是光______(填“干涉”“衍射”或“折射”)形成色散現(xiàn)象.答案干涉衍射第10頁重點(diǎn)探究第11頁一、薄膜干涉中色散[導(dǎo)學(xué)探究]答案由薄膜干涉造成.白光照射在肥皂泡膜、油膜表面，被薄膜前、后表面反射兩列反射波疊加，形成干涉條紋.因?yàn)榘坠庵懈魃獠ㄩL不一樣，干涉后條紋間距不一樣，薄膜上就會出現(xiàn)彩色條紋.兒童吹出肥皂泡、熱菜湯表面油花、馬路上積水表面油膜，都會看到彩色條紋，這些彩色條紋是怎樣形成呢？答案第12頁[知識深化]薄膜干涉中色散1.薄膜干涉中相干光取得光照射到薄膜上，在薄膜前、后兩個(gè)面反射光是由同一個(gè)實(shí)際光源分解而成，它們含有相同頻率，恒定相位差.2.薄膜干涉原理光照在厚度不一樣薄膜上時(shí)，前、后兩個(gè)面反射光旅程差等于對應(yīng)位置膜厚度2倍，在一些位置，兩列波疊加后相互加強(qiáng)，于是出現(xiàn)亮條紋；在另一些位置，疊加后相互減弱，于是出現(xiàn)暗條紋.第13頁3.薄膜干涉是經(jīng)薄膜前后面反射兩束光疊加結(jié)果出現(xiàn)亮條紋位置，兩束光旅程差Δr＝kλ(k＝0,1,2，3…)，出現(xiàn)暗條紋位置，兩束光旅程差Δr＝

λ(k＝0,1,2,3…).4.薄膜干涉應(yīng)用(1)用干涉法檢驗(yàn)平面平整度.(2)光學(xué)儀器上增透膜.第14頁例1用單色光照射位于豎直平面內(nèi)肥皂液薄膜，所觀察到干涉條紋為

解析解析因?yàn)樵诠飧缮嬷辛?、暗條紋位置取決于兩列光波相遇時(shí)經(jīng)過旅程差，則在薄膜干涉中取決于入射點(diǎn)處薄膜厚度.因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一個(gè)上薄下厚楔形膜，厚度相等位置在同一條水平線上，故同一條干涉條紋必定是水平，由此可知只有選項(xiàng)B正確.答案√第15頁1.因?yàn)楸∧じ缮媸墙?jīng)薄膜前、后表面反射兩束光疊加而形成，所以觀察時(shí)眼睛與光源應(yīng)在膜同一側(cè).2.在光薄膜干涉中，前、后表面反射光旅程差由膜厚度決定，所以薄膜干涉中同一亮條紋或同一暗條紋應(yīng)出現(xiàn)在厚度相同地方，所以又叫等厚干涉，每一條紋都是水平.3.用單色光照射得到明暗相間條紋，用白光照射得到彩色條紋.總結(jié)提升第16頁例2

(多項(xiàng)選擇)如圖1甲所表示，用單色光照射透明標(biāo)準(zhǔn)板M來檢驗(yàn)平面N上表面平滑情況，觀察到如圖乙所表示條紋中P和Q情況，這說明

A.N上表面A處向上凸起B(yǎng).N上表面B處向上凸起C.N上表面A處向下凹陷D.N上表面B處向下凹陷解析空氣薄膜厚度從左向右依次增大，又因?yàn)橥粭l亮(暗)條紋上各處空氣薄膜厚度相同，所以可知被檢驗(yàn)平面發(fā)生彎曲P處空氣厚度本應(yīng)該比同一條紋上其它位置空氣厚度小，而實(shí)際上厚度一樣，故A處存在凹陷，同理可知B處存在凸起.√解析答案圖1√第17頁薄膜干涉應(yīng)用1.檢驗(yàn)平面平整度原理光線經(jīng)空氣薄膜上、下兩面反射，得到兩束相干光，假如被檢測平面是光滑，得到干涉條紋是等間距.假如被檢測平面某處凹下，則對應(yīng)條紋提前出現(xiàn)，假如某處凸起，則對應(yīng)條紋延后出現(xiàn).2.增透膜原理在增透膜前、后表面反射兩列光波形成相干波，當(dāng)旅程差為半波長奇數(shù)倍時(shí)，兩光波相互減弱，反射光能量幾乎等于零.總結(jié)提升第18頁二、衍射和折射時(shí)色散[導(dǎo)學(xué)探究]

1.拔一根雞翅膀上羽毛(鵝、鴨羽毛也能夠)，白天隔羽毛觀看太陽，可見七色光芒向外四射，你能解釋這種現(xiàn)象嗎？答案陽光透過羽毛上密集羽絲間小縫隙(光柵)而出現(xiàn)衍射現(xiàn)象，衍射時(shí)不一樣色光亮條紋位置不一樣，于是各種色光就區(qū)分開了.答案第19頁2.如圖2所表示為光線經(jīng)過三棱鏡光路圖，在光線進(jìn)入棱鏡時(shí)是遠(yuǎn)離法線還是靠近法線？光線從棱鏡射出時(shí)，是遠(yuǎn)離法線還是靠近法線？用白光做試驗(yàn)，會觀察到什么現(xiàn)象？答案進(jìn)入棱鏡時(shí)，靠近法線；離開棱鏡時(shí)，遠(yuǎn)離法線.用白光做試驗(yàn)，會看到屏上出現(xiàn)彩色光帶.答案圖2第20頁[知識深化]1.衍射中色散白光衍射條紋是彩色，是因?yàn)榘坠庵邪烁鞣N顏色光，且各種顏色光波長不一樣，致使不一樣色光亮條紋位置不一樣，于是各種色光就區(qū)分開了.第21頁2.折射中色散如圖3所表示，白光經(jīng)過棱鏡折射后，由上到下色光次序?yàn)椋杭t、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，這說明：(1)射出棱鏡光線與入射光線方向夾角叫經(jīng)過棱鏡偏向角，如圖所表示，白光色散時(shí)，紅光偏向角最小，紫光偏向角最大，說明玻璃對不一樣色光折射率是不一樣.(2)依據(jù)n＝

可知：在同種介質(zhì)中折射率大速度小，各種色光在同種介質(zhì)中速度從小到大排序依次為v紫＜v藍(lán)＜…＜v橙＜v紅，即紅光速度最大，紫光速度最小.圖3第22頁例3如圖4所表示，從點(diǎn)光源S發(fā)出一細(xì)束白光以一定角度入射到三棱鏡表面，經(jīng)過三棱鏡折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏ab間形成一條彩色光帶.下面說法中正確是

A.a側(cè)是紅色光，b側(cè)是紫色光B.在真空中a側(cè)光波長小于b側(cè)光波長C.三棱鏡對a側(cè)光折射率小于對b側(cè)光折射率D.在三棱鏡中a側(cè)光傳輸速度大于b側(cè)光傳輸速度圖4答案√解析第23頁解析紅光折射率小于紫光折射率，經(jīng)過三棱鏡，紅光偏折角小于紫光偏折角，則a側(cè)是紫色光，b側(cè)是紅色光，A錯(cuò)；由題圖知a側(cè)光偏折角大，三棱鏡對a側(cè)光折射率大，a側(cè)光波長小，B對，C錯(cuò)；三棱鏡對a側(cè)光折射率大，由v＝

知，在三棱鏡中a側(cè)光傳輸速度小于b側(cè)光傳輸速度，D錯(cuò).第24頁1.同一介質(zhì)對不一樣色光有不一樣折射率，介質(zhì)對頻率大、波長短光折射率大，按折射率從小到大依次排列為：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫.2.在同一介質(zhì)中，不一樣色光傳輸速度不一樣，紅光折射率小，傳輸速度大；紫光折射率大，傳輸速度小.總結(jié)提升第25頁三、激光特點(diǎn)和應(yīng)用[導(dǎo)學(xué)探究]激光作為一個(gè)人造光源在科研、通信、工業(yè)生產(chǎn)、軍事科技等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，如激光干涉儀、激光切割機(jī)、激光炮等，如圖5.激光應(yīng)用如此廣泛，激光到底含有哪些特征？圖5答案答案相干性強(qiáng)、平行度好、亮度高.第26頁例4關(guān)于激光應(yīng)用問題，以下說法中正確是

A.光纖通信是應(yīng)用激光平行度非常好特點(diǎn)對信號進(jìn)行調(diào)制，使其在光

導(dǎo)纖維中傳遞信息B.計(jì)算機(jī)內(nèi)“磁頭”讀出光盤上統(tǒng)計(jì)信息是應(yīng)用激光有相干性特點(diǎn)C.醫(yī)學(xué)中用激光做“光刀”來切除腫瘤是應(yīng)用了激光亮度高特點(diǎn)D.“激光測距雷達(dá)”利用激光測量很遠(yuǎn)目標(biāo)距離是應(yīng)用了激光亮度高

特點(diǎn)解析答案√第27頁解析由激光特點(diǎn)及應(yīng)用可知光纖通信主要利用了激光相干性，A錯(cuò)誤；計(jì)算機(jī)內(nèi)“磁頭”讀出光盤上信息主要應(yīng)用了激光平行度好，B錯(cuò)誤；醫(yī)療中用激光做“光刀”利用了激光亮度高特點(diǎn)，C正確；激光測距利用是激光平行度好特點(diǎn)，D錯(cuò)誤.第28頁達(dá)標(biāo)檢測第29頁1.(薄膜干涉)用如圖6所表示試驗(yàn)裝置觀察光薄膜干涉現(xiàn)象.圖(a)是點(diǎn)燃酒精燈(在燈芯上撒些鹽)，圖(b)是豎立附著一層肥皂液薄膜金屬線圈.將金屬線圈在其所在豎直平面內(nèi)遲緩旋轉(zhuǎn)，觀察到現(xiàn)象是

A.當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)30°時(shí)，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°B.當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)45°時(shí)，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°C.當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)60°時(shí)，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°D.干涉條紋保持不變答案1234解析√圖6第30頁解析在本試驗(yàn)中肥皂液薄膜之所以產(chǎn)生干涉條紋，是因?yàn)樵谥亓ψ饔孟路试硪罕∧へQ截面是梯形，前后兩面反射光疊加而形成，金屬線圈在其所在平面內(nèi)遲緩旋轉(zhuǎn)并不能影響肥皂液薄膜豎截面，故金屬線圈在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)干涉條紋保持不變.1234第31頁2.(薄膜干涉)(多項(xiàng)選擇)把一平行玻璃板壓在另一個(gè)平行玻璃板上，一端用薄片墊起，組成空氣劈尖，讓單色光從上方射入，如圖7所表示，這時(shí)能夠看到明暗相間條紋，下面關(guān)于條紋說法中正確是

A.干涉條紋產(chǎn)生是因?yàn)楣庠诳諝馀饽ど稀?/p>

下兩表面反射形成兩列光波疊加結(jié)果B.干涉條紋中暗條紋是因?yàn)樯鲜鰞闪蟹瓷涔?/p>

波谷與波谷疊加結(jié)果C.將上玻璃板平行上移，條紋向著劈尖移動(dòng)D.觀察薄膜干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光另一側(cè)答案1234√解析圖7√第32頁解析依據(jù)薄膜干涉產(chǎn)生原理，上述現(xiàn)象是由空氣膜上、下兩表面反射兩列光疊加而成，當(dāng)波峰與波峰、波谷與波谷相遇疊加時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)，形成亮條紋，所以A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因相干光是反射光，故觀察薄膜干涉時(shí)，應(yīng)在入射光同一側(cè)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)條紋位置與空氣膜厚度是對應(yīng)，當(dāng)上玻璃板平行上移時(shí)，同一厚度空氣膜向劈尖移動(dòng)，故條紋向著劈尖移動(dòng)，故C項(xiàng)正確.1234第33頁3.(折射中色散)如圖8所表示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變?yōu)閍、b兩束單色光.假如光束b是藍(lán)光，則光束a可能是

A.紅光 B.黃光

C.綠光 D.紫光1234解析答案√圖8解析

由題圖可知，可見光穿過玻璃磚后，發(fā)生了色散，其中a光側(cè)移距離大于b光側(cè)移距離，說明玻璃對a光折射率大于玻璃對b光折射率，同種介質(zhì)對紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫折射率依次增大，因?yàn)閎光是藍(lán)光，故只有D選項(xiàng)符合題意.