高中物理 教案光的顏色 色散

光的顏色色散學(xué)習(xí)要求知道什么是色散現(xiàn)象觀察薄膜干涉現(xiàn)象，知道薄膜干涉能產(chǎn)生色散，并能利用它來解釋生活中相關(guān)的現(xiàn)象知道棱鏡折射能產(chǎn)生色散。認(rèn)識(shí)對(duì)同一介質(zhì)，不同顏色的光折射率不同學(xué)習(xí)重難點(diǎn)薄膜干涉的色散的理解棱鏡折射的色散學(xué)習(xí)過程第一課時(shí)光的顏色色散【回憶】在雙縫干涉中，各種顏色的單色光都會(huì)發(fā)生干涉，但條紋間的距離不一樣。由知條紋間的距離與光波的波長成正比，由此可知：不同顏色的光，_______不同?，F(xiàn)象：白光的干涉條紋是______原因：白光是有多種色光組成。發(fā)生干涉時(shí)由于不同顏色的條紋間距間距不同，白光被分解了?，F(xiàn)象：白光的干涉條紋是______原因：白光是有多種色光組成。發(fā)生干涉時(shí)由于不同顏色的條紋間距間距不同，白光被分解了。光的色散：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫做光的色散討論：為什么中間是白色光，兩側(cè)是彩色光？各色光的顏色是由頻率決定的，光有一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，不變的是頻率，故光的顏色不會(huì)隨介質(zhì)的改變而改變。（不同的人對(duì)顏色的感覺不完全HYPERLINK""一樣，光的頻率是客觀存在的。人眼的視網(wǎng)膜上有兩種感光細(xì)胞，一種叫視桿細(xì)胞，它對(duì)光非常敏感，但不能區(qū)分不同波長（頻率）的光；另一種叫視錐細(xì)胞，它對(duì)光的敏感度不如視桿細(xì)胞，但能區(qū)分不同波長（頻率）的光，人眼依靠視錐細(xì)胞分辨顏色。）光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長的有序排列即為光譜。薄膜干涉中的色散【提出問題】肥皂泡、雨后公路積水上漂浮的油膜是彩色的。這現(xiàn)象是怎樣形成的？【演示】現(xiàn)象：燈焰的像是液膜前后兩個(gè)面反射的光形成的。來自兩個(gè)面的反射光相互疊加，發(fā)生干涉。薄膜干涉中相干光的獲得光照射到薄膜上，在薄膜的前后兩個(gè)面________的光是由同一個(gè)實(shí)際的光源分解而成，它們具有相同的_______，恒定的________。薄膜干涉的原理光照到厚度不同HYPERLINK""的薄膜上時(shí)，在薄膜的不同位置，前后兩個(gè)面的_____光的______差不同，在某些位置兩列波疊加后相互加強(qiáng)（光程差是半波長的偶數(shù)倍），于是出現(xiàn)_________；在另一些位置，兩列波相遇后被相互削弱（光程差是半波長的奇數(shù)倍），于是出現(xiàn)__________。注意：不同波長的光在做薄膜干涉時(shí)，前后兩面反射的光將在不同的位置相互加強(qiáng)，從肥皂膜上看到的亮條紋的位置也會(huì)不同。在白光下觀察肥皂泡，白光中不同波長的光（即不同顏色的光）經(jīng)前后表面反射后，在不同的位置加強(qiáng)，所以看起來是彩色的。應(yīng)用：①照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭表面常HYPERLINK""鍍一層透光的膜，膜的上表面與玻璃表面反射的光發(fā)生干涉。（由于只有一定波長（一定顏色）的光干涉時(shí)才會(huì)相互加強(qiáng)，所以鍍膜鏡頭看起來是有顏色的。鍍膜厚度不同，鏡頭的顏色也不一樣。）②利用光的干涉檢查平整度衍射中的色散如果用白光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，得到的條紋是彩色的。原因：因?yàn)榘坠庵邪烁鞣N顏色的光，衍射時(shí)不同色光亮條紋的位置不同，各種色光被區(qū)分開。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：組成白光的各種色光，對(duì)三棱鏡的入射角都相同，但出射時(shí)各色光偏折角度不同。原因：由于棱鏡對(duì)于不同的色光的折射率不同造成。紅光偏折最小，表明棱鏡材料對(duì)于紅光的折射率最?。蛔瞎獾钠鄞?，表明棱鏡對(duì)于藍(lán)光的折射率較大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：組成白光的各種色光，對(duì)三棱鏡的入射角都相同，但出射時(shí)各色光偏折角度不同。原因：由于棱鏡對(duì)于不同的色光的折射率不同造成。紅光偏折最小，表明棱鏡材料對(duì)于紅光的折射率最??；紫光的偏折大，表明棱鏡對(duì)于藍(lán)光的折射率較大分析折射時(shí)的色散光通過三棱鏡后將向底面偏折（根據(jù)折射定律分析）不同的色光經(jīng)棱鏡后偏折的角度不相同。紅光偏折最小，紫光偏折最大。這樣，白光經(jīng)三棱鏡后被分解為各種顏色的色光，發(fā)生了色散。說明：透明物質(zhì)對(duì)于波長λ不同的光的折射率n不一樣，λ越小（f越大），n越大。由折射率n與波速v的關(guān)系知：在同一種物質(zhì)中，不同波長的光波的傳播速度不一樣，波長越短（頻率越大），波速越慢。光的顏色由頻率決定。光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率不變。則,由此可以判定有關(guān)色光在介質(zhì)中的傳播速度、波長、入射線與折射線偏折程度等問題。課堂探究題在用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了中心的一個(gè)亮條紋外，在其他各級(jí)亮條紋中，紅色為什么總是在最外側(cè)？無色的肥皂液，吹出的肥皂泡為什么是彩色的？凸透鏡的彎曲表HYPERLINK""面是個(gè)球面，球面的半徑叫做這個(gè)曲面的曲率半徑。把一個(gè)凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方射入，從上往下看凸透鏡，可以看到亮暗相間的圓環(huán)狀條紋。這個(gè)現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的，這些環(huán)狀條紋叫做牛頓環(huán)，它是兩個(gè)玻璃表面之間的空氣膜引起的薄膜干涉造成的。如果換一個(gè)表面曲率半徑更大的凸透鏡，觀察到的圓環(huán)半徑是更大還是更?。咳绻挠貌ㄩL更長的單色光照射，觀察到的圓環(huán)半徑是變大還是變小？描繪地勢高低可以用等高線HYPERLINK""，描繪靜電場可以用等勢線，薄膜干涉條紋實(shí)際上是等厚線，同一干涉條紋上各個(gè)地方薄膜的厚度是相等的。觀察到了干涉條紋的形狀，就等于知道了等厚線的走向，因而不難判斷被檢測平面的凹下或凸出的位置。（1）為什么薄膜干涉條紋是等厚線？（2）當(dāng)單色光源的波長是λ時(shí)，相鄰兩亮條紋中心處薄膜的厚度差是多少？圖中，a是一束白光，射向半圓玻璃磚的圓心O，折射后發(fā)生了色散。折射后哪一側(cè)是紅光？哪一側(cè)是紫光？請?jiān)诩?、乙圖中標(biāo)明。課后練習(xí)1、下列現(xiàn)象屬于薄膜干涉的有:（）A.在水面上的油膜呈現(xiàn)的彩色花紋;B.雨后天空中呈現(xiàn)的彩虹;C.陽光下通過三棱鏡得到的彩色條紋D.肥皂泡上呈現(xiàn)的彩色環(huán)紋。2、用單色光照射肥皂薄膜:（）A.看到的干涉圖樣是明暗相間的條紋;B.從光源發(fā)出的光與肥皂膜表面反射的光發(fā)生干涉,形成干涉圖樣。C.一束入射光從薄膜的前表面和后表面分別反射出來,形成兩列波,這兩列波頻率相同,所以可以產(chǎn)生干涉;D.若改用白光照射則看不到干涉條紋。3.如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)HYPERLINK""象的實(shí)驗(yàn)裝置，P是附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點(diǎn)燃的酒精燈。往火焰上灑些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖象應(yīng)是下圖中的（）4、如下左圖是用HYPERLINK""干涉法檢查某種厚玻璃的上表面是否平的裝置，所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由哪兩個(gè)表面反射的光疊加而成的()

A．a(chǎn)的上表面和b的下表面B．a(chǎn)的上表面和b的上表面

C．a(chǎn)的下表面和b的上表面D．a(chǎn)的下表面和b的下表面5、劈尖干涉是一種薄膜干涉HYPERLINK""，其裝置如上右圖所示。將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖2所示。干涉條紋有如下特點(diǎn)：⑴任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；⑵任意相鄰明條紋或暗條紋