搜索
第十三章光第七节光的颜色色散第八节激光※了解光谱的概念，知道光的色散的定义※※掌握薄膜干涉及薄膜干涉中的色散现象※知道折射中的色散现象1课前预习反馈2课内互动探究3核心素养提升4课内课堂达标5课后课时作业课前预习反馈光的色散频率1．光的颜色光的________决定光的颜色；不同颜色的光________不同，λ＝cf。2．光的色散的定义含有多种颜色的光被分散为________的现象叫光的色散。3．光谱的定义含有多种颜色的光被分解后，各色光按其________的有序排列就叫光谱。波长单色光波长1．薄膜干涉中的色散(1)薄膜干涉中相干光的获得：光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面________的光是由同一个光波分解而成的，它们具有相同的________、恒定的相位差及振动方向。(2)薄膜干涉的原理：光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的________不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现________条纹；在另一些位置，两列波相遇后相互削弱，于是出现________条纹。色散反射频率路程差亮暗2．衍射时的色散用白光进行衍射实验时，得到的是________条纹，这是由于白光中包含各种颜色的光，不同色光亮条纹的________不同造成的。3．折射时的色散白光通过棱镜折射后，由上到下的色光顺序为：红、________________________，在同一种物质中，不同波长的光波的传播速度不一样，波长越短，波速________。彩色位置橙、黄、绿、蓝、靛、紫越小激光是原子受激辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均________，两列相同激光相遇可以发生________。激光是________的相干光。激光的产生相同干涉人工产生激光的特点及应用单一特点性质应用相干性激光具有频率________、相位差________、偏振方向________的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性光纤通信平行度激光的________非常好，传播________的距离仍能保持一定的强度精确的________；读取光盘上记录的________等高亮度它可以在很小的________和很短的________内集中很大的________用激光束________、焊接、医学上可以用激光做“________”；激发核反应等恒定相同平行度很远测距信息范围时间能量切割光刀1．与普通照相技术的比较普通照相技术所记录的只是光波的能量强弱信息，而全息照相技术还记录了光波的________信息。2．原理全息照相的拍摄利用了光的________原理，使________和物光在底片上相遇，发生干涉，形成复杂的干涉条纹。这要求参考光和物光必须具有很高的________性。3．观察方向观察全息照片时要用________照射照片，从另一侧面观察。,全息照相相位干涉参考光相干激光『判一判』(1)光的颜色是由光的波长决定的。()(2)色散现象表明，白光是复色光。()(3)单色光通过棱镜后也能发生色散。()(4)某单色光在不同介质中传播时光的频率、波长均不同。()(5)全息照相技术利用激光平行度好的特点。()(6)激光不能像无线电波那样用来传播信息。()×√××××『选一选』(多选)关于激光，下列说法正确的是()A．激光可从自然界中直接获取B．用激光读出光盘上的信息是利用了激光的平行度好C．医学上用激光做“光刀”来切开皮肤是利用了激光的平行度好D．激光雷达测量目标的运动速度是利用了多普勒效应解析：激光是原子受激辐射产生的，不能从自然界直接获取，A错；用激光做“光刀”是利用了激光的亮度高，C错；根据激光的特性可知B、D选项正确。BD『想一想』雨后初晴，往往会看到绚丽的彩虹，你知道彩虹是如何形成的吗？答案：彩虹是因为太阳光照射到空中的圆形小水滴，经小水滴的折射、反射形成色散而成的。解析：彩虹，又称天虹，简称虹，是气象中的一种光学现象。当太阳光照射到空气中的水滴，光线被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩光谱，雨后常见。形状弯曲，色彩艳丽。彩虹是因为阳光射到空中接近圆形的小水滴，造成光的色散及反射而成的。课内互动探究如图所示是一白光照射到三棱镜上后出现的色散现象，请问玻璃对哪种色光的折射率最大，对哪种色光的折射率最小？探究一对色散的理解提示：对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小。1．折射时的色散(1)棱镜①定义：光学研究中常用棱镜的横截面为三角形，有的棱镜的横截面为梯形，通常都简称为棱镜。②光学作用：光通过棱镜后向它的横截面的底边方向偏折，如图中所示的θ为光的偏向角，光的偏向角越大，棱镜对光的偏折程度越大。棱镜对光的传播方向的改变遵循光的折射定律。(2)光折射时的色散一束白光通过三棱镜后扩展成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光组成的光带，这种现象称为折射时的色散。从图中可以看出，红光(波长较长)通过棱镜后偏折的程度比其他颜色的光要小，而紫光(波长较短)偏折的程度比其他颜色的光要大。2．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的介质中折射率不同，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。3．各种色光特性比较各种色光红、橙、黄、绿、青、蓝、紫频率小→大波长长→短同一介质中折射率小→大同一介质中波速大→小双缝干涉时所产生的条纹间距大→小薄膜干涉时所产生的条纹间距大→小经三棱镜折射时偏向角大小小→大(2017·河北省鸡泽县一中高二下学期期末)某棱镜顶角θ＝41.30°，一束白光以较大的入射角从棱镜的一个侧面射入，通过棱镜折射后从另一个侧面射出，在光屏上形成由红到紫的彩色光带，如图所示，当入射角θ1逐渐减小到零的过程中，彩色光带变化的情况是(根据表格中的数据判断)()色光紫蓝绿黄橙红折射率1.5321.5281.5191.5171.5141.513临界角40.75°40.88°41.17°41.23°41.34°41.37°A．紫光最先消失，最后只剩下红光和橙光B．紫光最先消失，最后只剩下黄光、橙光和红光C．红光最先消失，最后只剩下紫光和蓝光D．红光最先消失，最后只剩下紫光、蓝光和绿光解题指导：根据光的折射和全反射临界角分析判断。解析：各种色光均以相同的入射角射向某种介质时，由于介质对不同色光的折射率不同，则折射角就不同。介质对它的折射率越大，在AB界面上折射时的折射角越小，而在AC界面上对应的入射角越大，当入射角减小时，折射光在AC面上的入射角增大。当入射角减为零时，所有光线到AC面上时入射角均为θ＝41.30°，结合上表可知：紫、蓝、绿、黄四色光均在AC面发生全反射，且紫光最先消失，故选项A正确。答案：A〔对点训练1〕(2019·山西大学附中高二下学期月考)某同学为了研究光的色散，设计了如下实验：在墙角放置一个盛水的容器，其中有一块与水平面成45°角放置的平面镜M，如图所示，一细束白光斜射向水面，经水折射向平面镜，被平面镜反射经水面折射后照在墙上，该同学可在墙上看到()A．上紫下红的彩色光带B．上红下紫的彩色光带C．外红内紫的环状光带D．一片白光B解析：因为各种色光折射率不同，进入水中发生色散，紫光的折射率最大，红光的折射率最小，所以紫光进入水中偏折最厉害，经平面镜反射后照射到墙上，紫光处于最下端，所以在墙上出现上红下紫的彩色光带。故B正确，A、C、D错误。观察薄膜干涉现象时，要在有光照的一侧观察还是在无光照的一侧观察？提示：在有光照的一侧，因为薄膜干涉是前后两个面的反射光发生的干涉。探究二薄膜干涉及其应用1．薄膜干涉的成因如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加，若两列波叠加后互相加强，则出现亮纹；在另一些地方，叠加后互相减弱，则出现暗纹。故在单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹；若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹。2．薄膜干涉的应用(1)等倾法检查平面平整度如图所示，被检查平面B与标准样板A之间形成了一个楔形的空气薄膜，用单色光照射，入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹。被检查平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹平行；若被检查表面某些地方不平，那里空气膜产生的干涉条纹将发生弯曲。(2)光学镜头上的增透膜光学镜头表面常常镀一层透光的膜称为增透膜。因增透膜的厚度为入射光在薄膜中波长的14，从介质膜前后两个面反射的光的路程差为λ2，所以两列光波相互削弱，使反射光的强度大大降低，透射光的强度得到加强。特别提醒：对“增透”的理解：如果用宏观的思维方式来理解，两束反射光相互抵消，并没有增加透射光的强度，因此，此过程只是“消反”，却不能“增透”。其实光的干涉将引起整个光场分布的改变，但总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强。增透膜正是通过“消反”来确保“增透”的。(多选)如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到的图象如图乙所示的条纹中的P和Q的情况，这说明()A．N的上表面A处向上凸起B．N的上表面B处向上凸起C．N的上表面A处向下凹陷D．N的上表面B处向下凹陷BC解题指导：如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q所示。(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左到右的位置顺序上)解析：利用光的薄膜干涉来检查平面的平滑情况，就是由标准样板平面和被检查平面间形成一个楔形的空气薄层，用单色光从上面照射，入射光在空气层的上、下表面反射形成的两列相干光束。如果被检测的平面是平的，那么空气层的厚度相同的各点的干涉条纹在一条直线上。若是被测平面的某处凹下去了，这时干涉条纹就不在一条直线上，将与膜厚一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹。这是因为凹处的两束反射光的路程差变大，它只能与膜厚一些位置的两反射光的路程差相同而形成同一级的条纹(路程差相同的干涉条纹为同一级，一般路程差大的干涉条纹级别高，路程差小级别低)，显然凹处的级别增大，将与膜厚一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹。故选项C正确。同理，若是被测平面某处凸起来了，则该处的干涉条纹将与膜薄一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹。故选项B正确。〔对点训练2〕(2019·黑龙江鹤岗一中高二下学期期中)下列关于光的描述正确的是()A．道路积水表面油膜反射彩色光，表明油膜厚度处处相等B．光学镜头表面上的增透膜利用了光的干涉原理C．我们观测到高速远离地球恒星的光的频率会变大D．照相机镜头的偏振镜是为了减少光的反射损失，增加透射光的强度B解析：马路上积水表面的油膜呈现彩色图样，是膜的内外表面反射光相互叠加产生干涉形成的；由于油膜的厚度各处都不一样，阳光中的不同波长的单色光在不同厚度的地方，有的会得到加强，有的却会减弱，甚至相互抵消。这样，油膜上有些地方就显得红一些，有些地方显得蓝一些，呈现出瑰丽的色彩。A错误；增透膜是利用了光的干涉原理，B正确；声音有多普勒效应，光同样有多普勒效应，当光源远离观察者时，观察者观测到的频率变小，C错误；照相机的偏振镜，是为了拍摄时减弱反射光的强度，使照片更加清晰，D错误。激光作为一种人造光源在科研、通讯、工业生产、军事科技等领域都有着广泛应用，如激光干涉仪、激光切割机、激光炮等。激光的应用如此广泛，激光到底具有哪些特性？提示：激光具有单色性好、相干性好、亮度高、平行度好等特性。探究三激光及应用1．激光的产生激光是人工产生的相干光。2．激光具有的特点(1)相干性好所谓相干性好，是指容易产生干涉现象。普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)频率是不一样的，而激光器发出的激光的频率几乎是单一的，并且满足其他的相干条件。所以，现在我们做双缝干涉实验时，无需在双缝前放一个单缝，而是用激光直接照射双缝，就能得到既明亮又清晰的干涉条纹。利用相干光易于调制的特点传输信息，所能传递的信息密度极高，一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视，全国人民同时通