高中物理 第十三章 光 第7節(jié) 光的顏色 色散 第8節(jié) 激光課件 新人教版選修34

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1、物 理選修選修3-4 人教版人教版第十三章光光第七節(jié)第七節(jié) 光的顏色光的顏色 色散色散第八節(jié)第八節(jié) 激光激光了解光譜的概念，知道光的色散的定義了解光譜的概念，知道光的色散的定義掌握薄膜干涉及薄膜干涉中的色散現(xiàn)象掌握薄膜干涉及薄膜干涉中的色散現(xiàn)象知道折射中的色散現(xiàn)象知道折射中的色散現(xiàn)象1 1課前預習課前預習2 2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3 3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4 4課堂達標課堂達標5 5課時作業(yè)課時作業(yè)課課 前前 預預 習習光的色散光的色散頻率頻率 波長波長 單色光單色光 波長波長 1薄膜干涉中的色散 (1)薄膜干涉中相干光的獲得：光照射到薄膜上，在薄膜的前后兩個面_的光是由同一個光波分解而成的，它們具有

2、相同的_、恒定的相位差及振動方向。 (2)薄膜干涉的原理：光照在厚度不同的薄膜上時，在薄膜的不同位置，前后兩個面的反射光的_不同，在某些位置兩列波疊加后相互加強，于是出現(xiàn)_條紋；在另一些位置，兩列波相遇后相互削弱，于是出現(xiàn)_條紋。色散色散反射反射 頻率頻率 路程差路程差 亮亮 暗暗 2衍射時的色散 用白光進行衍射實驗時，得到的是_條紋，這是由于白光中包含各種顏色的光，不同色光亮條紋的_不同造成的。 3折射時的色散 白光通過棱鏡折射后，由上到下的色光順序為：紅、_ _，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，波速_。彩色彩色 位置位置 橙、黃、綠、藍、橙、黃、綠、藍、 靛、紫靛

3、、紫 越小越小 激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光，發(fā)光的方向、頻率、偏振方向均_，兩列相同激光相遇可以發(fā)生_。激光是_的相干光。激光的產(chǎn)生激光的產(chǎn)生相同相同 干涉干涉 人工產(chǎn)生人工產(chǎn)生 激光的特點及應用激光的特點及應用特點特點性質(zhì)性質(zhì)應用應用相干性相干性激光具有頻率激光具有頻率_、相位差、相位差_、偏振方向、偏振方向_的特的特點，是人工產(chǎn)生的相干光，具有高度點，是人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性的相干性光纖通信光纖通信平行度平行度激光的激光的_非常好，傳播非常好，傳播_的距離仍能保持一定的強度的距離仍能保持一定的強度精確的精確的_；讀取光盤上；讀取光盤上記錄的記錄的_等等高亮度高亮度它可以在很小的

4、它可以在很小的_和很短的和很短的_內(nèi)集中很大的內(nèi)集中很大的_用激光束用激光束_、焊接、醫(yī)學、焊接、醫(yī)學上可以用激光做上可以用激光做“_”；激發(fā)核反應等激發(fā)核反應等單一單一 恒定恒定 相同相同 平行度平行度 很遠很遠 測距測距 信息信息 范圍范圍 時間時間 能量能量 切割切割 光刀光刀 1與普通照相技術的比較 普通照相技術所記錄的只是光波的能量強弱信息，而全息照相技術還記錄了光波的_信息。 2原理 全息照相的拍攝利用了光的_原理，使_和物光在底片上相遇，發(fā)生干涉，形成復雜的干涉條紋。這要求參考光和物光必須具有很高的_性。 3觀察方向 觀察全息照片時要用_照射照片，從另一側面觀察。全息照相全息照相

5、相位相位 干涉干涉 參考光參考光 相干相干 激光激光 判一判 (1)光的顏色是由光的波長決定的。() (2)色散現(xiàn)象表明，白光是復色光。() (3)單色光通過棱鏡后也能發(fā)生色散。() (4)某單色光在不同介質(zhì)中傳播時光的頻率、波長均不同。() (5)全息照相技術利用激光平行度好的特點。() (6)激光不能像無線電波那樣用來傳播信息。() 選一選 (多選)(江蘇徐州市2016年高二下學期期末)關于激光，下列說法正確的是 () A激光可從自然界中直接獲取 B用激光讀出光盤上的信息是利用了激光的平行度好 C醫(yī)學上用激光做“光刀”來切開皮膚是利用了激光的平行度好 D激光雷達測量目標的運動速度是利用了多

6、普勒效應 解析：激光是原子受激輻射產(chǎn)生的，不能從自然界直接獲取，A錯；用激光做“光刀”是利用了激光的亮度高，C錯；根據(jù)激光的特性可知B、D選項正確。BD 答案：彩虹是因為太陽光照射到空中的圓形小水滴，經(jīng)小水滴的折射、反射形成色散而成的。 解析：彩虹，又稱天虹，簡稱虹，是氣象中的一種光學現(xiàn)象。當太陽光照射到空氣中的水滴，光線被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩光譜，雨后常見。形狀彎曲，色彩艷麗。彩虹是因為陽光射到空中接近圓形的小水滴，造成光的色散及反射而成的。想一想想一想雨后初晴，往往會看到絢麗的彩虹，你知道彩虹雨后初晴，往往會看到絢麗的彩虹，你知道彩虹是如何形成的嗎？是如何形成的嗎？課課 內(nèi)內(nèi)

7、 探探 究究 如圖所示是一白光照射到三棱鏡上后出現(xiàn)的色散現(xiàn)象，請問玻璃對哪種色光的折射率最大，對哪種色光的折射率最小？ 提示：對紫光的折射率最大，對紅光的折射率最小。探究一對色散的理解探究一對色散的理解 1折射時的色散 (1)棱鏡 定義：光學研究中常用棱鏡的橫截面為三角形，有的棱鏡的橫截面為梯形，通常都簡稱為棱鏡。光學作用：光通過棱鏡后向它的橫截面的底邊方光學作用：光通過棱鏡后向它的橫截面的底邊方向偏折，如圖中所示的向偏折，如圖中所示的為光的偏向角，光的偏向角越為光的偏向角，光的偏向角越大，棱鏡對光的偏折程度越大。棱鏡對光的傳播方向的大，棱鏡對光的偏折程度越大。棱鏡對光的傳播方向的改變遵循光的

8、折射定律。改變遵循光的折射定律。 (2)光折射時的色散 一束白光通過三棱鏡后擴展成由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫各色光組成的光帶，這種現(xiàn)象稱為折射時的色散。從圖中可以看出，紅光(波長較長)通過棱鏡后偏折的程度比其他顏色的光要小，而紫光(波長較短)偏折的程度比其他顏色的光要大。 2對光的顏色的理解 不同顏色的光，波長不同，頻率不同，而同種顏色的光在不同的介質(zhì)中折射率不同，速度和波長均不相同，但頻率相同，因此說光的顏色是由頻率決定的，而不是由波長決定的。 3各種色光特性比較各種色光各種色光紅、橙、黃、綠、青、藍、紫紅、橙、黃、綠、青、藍、紫頻率頻率小小大大波長波長長長短短同一介質(zhì)中折射率同一介質(zhì)中折

9、射率小小大大同一介質(zhì)中波速同一介質(zhì)中波速大大小小雙縫干涉時所產(chǎn)生的條紋間距雙縫干涉時所產(chǎn)生的條紋間距大大小小薄膜干涉時所產(chǎn)生的條紋間距薄膜干涉時所產(chǎn)生的條紋間距大大小小經(jīng)三棱鏡折射時偏向角大小經(jīng)三棱鏡折射時偏向角大小小小大大(河北省雞澤縣一中2017年高二下學期期末)某棱鏡頂角41.30，一束白光以較大的入射角從棱鏡的一個側面射入，通過棱鏡折射后從另一個側面射出，在光屏上形成由紅到紫的彩色光帶，如圖所示，當入射角1逐漸減小到零的過程中，彩色光帶變化的情況是(根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)判斷) ()A 色光色光紫紫藍藍綠綠黃黃橙橙紅紅折射率折射率1.5321.5281.5191.5171.5141.513臨

10、界角臨界角40.75 40.88 41.17 41.23 41.34 41.37 A紫光最先消失，最后只剩下紅光和橙光 B紫光最先消失，最后只剩下黃光、橙光和紅光 C紅光最先消失，最后只剩下紫光和藍光 D紅光最先消失，最后只剩下紫光、藍光和綠光 解題指導：根據(jù)光的折射和全反射臨界角分析判斷。 解析：各種色光均以相同的入射角射向某種介質(zhì)時，由于介質(zhì)對不同色光的折射率不同，則折射角就不同。介質(zhì)對它的折射率越大，在AB界面上折射時的折射角越小，而在AC界面上對應的入射角越大，當入射角減小時，折射光在AC面上的入射角增大。當入射角減為零時，所有光線到AC面上時入射角均為41.30，結合上表可知：紫、藍

11、、綠、黃四色光均在AC面發(fā)生全反射，且紫光最先消失，故選項A正確。 對點訓練1(西北大學附中2016年高二下學期期末)虹和霓是太陽光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來說明。兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖所示。M、N、P、Q點的顏色分別為() A紫、紅、紅、紫 B紅、紫、紅、紫 C紅、紫、紫、紅 D紫、紅、紫、紅 解析：白光中的可見光部分從紅到紫排列，對同一介質(zhì)的折射率n紫n紅，由折射定律知紫光的折射角較大，由光路可知，紫光將到達M點和Q點，而紅光到達N點和P點，故選A。A 觀察薄膜干涉現(xiàn)象時，要在有光照的一

12、側觀察還是在無光照的一側觀察？ 提示：在有光照的一側，因為薄膜干涉是前后兩個面的反射光發(fā)生的干涉。探究二薄膜干涉及其應用探究二薄膜干涉及其應用 1薄膜干涉的成因 如圖所示，豎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，從膜的前、后表面反射的兩列光波疊加，若兩列波疊加后互相加強，則出現(xiàn)亮紋；在另一些地方，疊加后互相減弱，則出現(xiàn)暗紋。故在單色光照射下，就出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋；若在白光照射下，則出現(xiàn)彩色干涉條紋。 2薄膜干涉的應用 (1)等傾法檢查平面平整度 如圖所示，被檢查平面B與標準樣板A之間形成了一個楔形的空氣薄膜，用單色光照射，入射光從空氣膜的上、下表面反

13、射出兩列光波，形成干涉條紋。被檢查平面若是平的，空氣膜厚度相同的各點就位于一條直線上，干涉條紋平行；若被檢查表面某些地方不平，那里空氣膜產(chǎn)生的干涉條紋將發(fā)生彎曲。 特別提醒：對“增透”的理解：如果用宏觀的思維方式來理解，兩束反射光相互抵消，并沒有增加透射光的強度，因此，此過程只是“消反”，卻不能“增透”。其實光的干涉將引起整個光場分布的改變，但總的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增強。增透膜正是通過“消反”來確?！霸鐾浮钡摹?多選)如圖所示，用單色光照射透明標準板M來檢查平面N的上表面的平滑情況，觀察到的圖象如圖乙所示的條紋中的P和Q的情況，這說明() AN的上表面A

14、處向上凸起 BN的上表面B處向上凸起 CN的上表面A處向下凹陷 DN的上表面B處向下凹陷 解題指導：條紋朝高的地方偏，說明該處是凸的。反之，則凹。BC 解析：利用光的薄膜干涉來檢查平面的平滑情況，就是由標準樣板平面和被檢查平面間形成一個楔形的空氣薄層，用單色光從上面照射，入射光在空氣層的上、下表面反射形成的兩列相干光束。如果被檢測的平面是平的，那么空氣層的厚度相同的各點的干涉條紋在一條直線上。若是被測平面的某處凹下去了，這時干涉條紋就不在一條直線上，將與膜厚一些位置的干涉條紋形成同一級別的條紋。這是因為凹處的兩束反射光的路程差變大，它只能與膜厚一些位置的兩反射光的路程差相同而形成同一級的條紋(

15、路程差相同的干涉條紋為同一級，一般路程差大的干涉條紋級別高，路程差小級別低)，顯然凹處的級別增大，將與膜厚一些位置的干涉條紋形成同一級別的條紋。故選項C正確。 同理，若是被測平面某處凸起來了，則該處的干涉條紋將與膜薄一些位置的干涉條紋形成同一級別的條紋。故選項B正確。 對點訓練2(浙江省湖州市20172018學年高二下學期期末)關于甲、乙、丙、丁四個實驗，以下說法正確的是() 甲：單色光通過劈尖產(chǎn)生明暗條紋 乙：單色光通過牛頓環(huán)產(chǎn)生明暗條紋 丙：單色光通過雙縫產(chǎn)生明暗條紋 ?。簡紊馔ㄟ^單縫產(chǎn)生明暗條紋 A四個實驗產(chǎn)生的條紋均為干涉條紋 B甲、乙兩實驗產(chǎn)生的條紋均為等距條紋 C丙實驗中，產(chǎn)生的

16、條紋間距越大，該光的頻率越大 D丁實驗中，產(chǎn)生的明暗條紋為光的衍射條紋D 解析：丁實驗中，單色光通過單縫產(chǎn)生的明暗條紋為光的衍射條紋，其它三個均為光的干涉條紋，選項A錯誤，D正確；牛頓環(huán)產(chǎn)生明暗條紋是不等距的，選項B錯誤；丙實驗中，產(chǎn)生的條紋間距越大，該光的波長越大，頻率越小，選項C錯誤；故選D。 激光作為一種人造光源在科研、通訊、工業(yè)生產(chǎn)、軍事科技等領域都有著廣泛應用，如激光干涉儀、激光切割機、激光炮等。激光的應用如此廣泛，激光到底具有哪些特性？ 提示：激光具有單色性好、相干性好、亮度高、平行度好等特性。探究三激光及應用探究三激光及應用 1激光的產(chǎn)生 激光是人工產(chǎn)生的相干光。 2激光具有的特

17、點 (1)相干性好 所謂相干性好，是指容易產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。普通光源發(fā)出的光(即使是所謂的單色光)頻率是不一樣的，而激光器發(fā)出的激光的頻率幾乎是單一的，并且滿足其他的相干條件。所以，現(xiàn)在我們做雙縫干涉實驗時，無需在雙縫前放一個單縫，而是用激光直接照射雙縫，就能得到既明亮又清晰的干涉條紋。利用相干光易于調(diào)制的特點傳輸信息，所能傳遞的信息密度極高，一條細細的激光束通過光纜可以同時傳送一百億路電話和一千萬套電視，全國人民同時通話還用不完它的通訊容量。 (2)平行度非常好 與普通光相比，傳播相同距離的激光束的擴散程度小，光線仍能保持很大的強度，保持它的高能量，利用這一點可以精確測距?，F(xiàn)在利用激光測量地月距

18、離精確度已達到1m。 (3)激光的亮度非常高 它可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量。如果把強大的激光束會聚起來，可使物體被照部分在千分之一秒的時間內(nèi)產(chǎn)生幾千萬度的高溫。 (4)激光單色性很好 激光的頻率范圍極窄，顏色幾乎是完全一致的。 3全息照相 如圖所示為拍攝全息照片的基本光路。同一束激光被分為兩部分，一部分直接照射到底片上(稱為參考光)，另一部分通過被拍攝物反射后再到達底片(稱為物光)。參考光和物光在底片上相遇時會發(fā)生干涉，形成復雜的干涉條紋。底片上某點的明暗程度反映了兩束光疊加后到達這點時光波的強弱。全息照片的拍攝利用了光的干涉原理，要求參考光和物光有很高的相干性。關于激光的應

19、用問題，下列說法中正確的是() A光纖通信是應用激光平行度非常好的特點對信號進行調(diào)制，使其在光導纖維中傳遞信息的 B計算機內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應用激光有相干性的特點 C醫(yī)學中用激光作“光刀”來切除腫瘤是應用了激光亮度高的特點 D“激光測距雷達”利用激光測量很遠目標的距離是應用了激光亮度高的特點 解題指導：要了解激光的常見應用，并知道應用了激光的什么性質(zhì)。C 解析：由激光的特點及應用可知光纖通信主要利用了激光的相干性，A錯誤。計算機內(nèi)的“磁頭”讀出光盤上的信息主要應用了激光的平行性好，B錯誤。醫(yī)療中的激光“光刀”利用了激光的亮度高的特點，C正確。激光測距利用的是激光的平行度和方向性

20、好的特點，D錯誤。 對點訓練3(多選)關于激光與自然光，下列說法正確的是( ) A激光的頻率單一，而自然光是含有各種色光頻率的光，所以激光的相干性好 B自然光是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來的，而激光是人工產(chǎn)生的，所以激光不是由物質(zhì)的原子發(fā)射出來的 C激光和自然光都具有相同的本質(zhì)，它們都是由原子的躍遷產(chǎn)生的 D相干性好是激光與普通光的根本區(qū)別 解析：激光的頻率單一，相干性很好，自然光中含有各種頻率的光，故A、D正確；激光和自然光都是由原子的躍遷產(chǎn)生的，故B錯誤，C正確。ACD 素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升升 易錯點：混淆了中空三棱鏡與普通三棱鏡如圖所示，在水中有一厚度不計的薄玻璃片做成的中空三棱鏡，里面是空氣，

21、一束光A從棱鏡的左邊射入，從三棱鏡的右邊射出時發(fā)生色散，射出的可見光分布在a點和b點之間，則()B A從從a點射出的是紅光，從點射出的是紅光，從b點射出的是紫光點射出的是紫光B從從a點射出的是紫光，從點射出的是紫光，從b點射出的是紅光點射出的是紅光C從從a點和點和b點射出的都是紫光，從點射出的都是紫光，從ab中點射出的是紅光中點射出的是紅光D從從a點和點和b點射出的都是紅光，從點射出的都是紅光，從ab中點射出的是紫光中點射出的是紫光 易錯分析：選A的同學，錯誤原因在于把中空的三棱鏡當作了普通的三棱鏡。 “通過棱鏡的光線向底邊方向偏折”不適用于本題的條件，切忌生搬硬套。 正確解答：由紅光的折射率小于紫光的折射率知，紫光偏離原來方向比紅光嚴重，并且向頂端偏折，光路圖如圖所示，所以從a點射出的是紫光，從b點射出的是紅光，故選項B正確。