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

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1、第第十十三三章章第第7、8節(jié)節(jié)新知預新知預習習巧設計巧設計名師課名師課堂堂一點通一點通創(chuàng)新演創(chuàng)新演練練大沖關(guān)大沖關(guān) 隨堂檢測隨堂檢測歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè)綜合提升綜合提升 要點一要點一要點二要點二 要點三要點三1知道白光是由多種色光組成的。知道白光是由多種色光組成的。2能說明薄膜干涉條紋的特點，能解能說明薄膜干涉條紋的特點，能解 釋薄膜干涉的成因。釋薄膜干涉的成因。3理解折射中的色散，了解各種色光理解折射中的色散，了解各種色光 特性的差別。特性的差別。4了解激光的特性和應用，用激光觀了解激光的特性和應用，用激光觀 察全息照片。察全息照片。1光的顏色與色散光的顏色與色散(1)光的顏色

2、與波長：光的顏色與波長：(2)白光的組成：白光的組成：(3)光的色散與光譜：光的色散與光譜：光的色散：光的色散：含有多種顏色的光被分解為含有多種顏色的光被分解為 的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。光譜：光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其 的有序排列。的有序排列。(4)人眼的兩種感覺細胞：人眼的兩種感覺細胞：視桿細胞：對光敏感。視桿細胞：對光敏感。視錐細胞：對顏色敏感。視錐細胞：對顏色敏感。單色光單色光波長波長 2薄膜干涉中的色散薄膜干涉中的色散 (1)薄膜干涉中相干光的獲得：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光照射到薄膜上，在薄膜的前后兩

3、個面 的光是由同的光是由同一列光波分解而成的，它們具有相同的一列光波分解而成的，它們具有相同的 ，恒定的相位差，恒定的相位差及振動方向。及振動方向。 (2)薄膜干涉的原理：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兩個面的反射光的 差不同，在某些位置兩列波疊加后相差不同，在某些位置兩列波疊加后相互加強，于是出現(xiàn)互加強，于是出現(xiàn) 條紋；在另一些位置，兩列波相遇后被條紋；在另一些位置，兩列波相遇后被相互削弱，于是出現(xiàn)相互削弱，于是出現(xiàn) 條紋。條紋。反射反射頻率頻率路程路程亮亮暗暗 關(guān)鍵一點關(guān)鍵一點 觀察薄膜干涉

4、現(xiàn)象時，必須在有光照的一側(cè)。觀察薄膜干涉現(xiàn)象時，必須在有光照的一側(cè)。 3衍射時的色散衍射時的色散 用白光進行衍射實驗時，得到的是用白光進行衍射實驗時，得到的是 條紋，這是由條紋，這是由于白光中包含各種顏色的光，不同色光亮條紋的于白光中包含各種顏色的光，不同色光亮條紋的 不同不同造成的。造成的。彩色彩色位置位置 4折射時的色散折射時的色散 (1)偏向角：光通過棱鏡后向它的橫截面偏向角：光通過棱鏡后向它的橫截面的的 方向偏折，如圖方向偏折，如圖1371所示中的所示中的為光的偏向角，光的偏向角越大，棱鏡對光的為光的偏向角，光的偏向角越大，棱鏡對光的偏折程度越偏折程度越 。 (2)白光通過棱鏡時的色散

5、：白光通過棱鏡時的色散：底邊底邊大大圖圖1372圖圖1371 一束白光通過三棱鏡后形成如圖一束白光通過三棱鏡后形成如圖1372的光譜，由的光譜，由上到下的色光順序為：紅、橙、上到下的色光順序為：紅、橙、 、 、 、靛、紫。它、靛、紫。它說明白光是由這七種色光組成的復色光。說明白光是由這七種色光組成的復色光。 結(jié)論：白光色散時，結(jié)論：白光色散時， 的偏向角最小，的偏向角最小， 的偏的偏向角最大。這說明同種物質(zhì)對波長不同的光的折射率不一樣，向角最大。這說明同種物質(zhì)對波長不同的光的折射率不一樣，波長波長 ，折射率越大。，折射率越大。 不同色光在同種介質(zhì)中有以下關(guān)系：不同色光在同種介質(zhì)中有以下關(guān)系：f

6、越大，越大，越小，越小，n越越 ，v越小，越小，越越 ；f越小，越小，越越 ，n越小，越小，v越越 ，越小。越小。黃黃綠綠藍藍紅光紅光紫光紫光越短越短大大大大大大大大5激光激光(1)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)應用應用相干相干性性激光具有頻率激光具有頻率 、相位、相位差差 、偏振方向、偏振方向 的的特點，是人工產(chǎn)生的相干光，特點，是人工產(chǎn)生的相干光，具有高度的相干性具有高度的相干性光纖通信光纖通信平行平行度度激光的激光的 非常好，傳播非常好，傳播很遠的距離仍能保持一定的很遠的距離仍能保持一定的強度強度精確的測距；讀取光盤上記精確的測距；讀取光盤上記錄的信息等錄的信息等高

7、亮高亮度度它可以在很小的它可以在很小的 和很短和很短的的 內(nèi)集中很大的內(nèi)集中很大的 用激光束切割、焊接，醫(yī)學用激光束切割、焊接，醫(yī)學上可以用激光做上可以用激光做“光刀光刀”，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范圍范圍時間時間能量能量 (2)全息照相：全息照相： 與普通照相技術(shù)的比較：普通照相技術(shù)所記錄的只是與普通照相技術(shù)的比較：普通照相技術(shù)所記錄的只是光波的能量強弱信息，而全息照相技術(shù)還記錄了光波的光波的能量強弱信息，而全息照相技術(shù)還記錄了光波的 信息。信息。 原理：全息照相的拍攝利用了光的原理：全息照相的拍攝利用了光的 原理，原理，使使 和物光在底片上相遇，發(fā)生干涉

8、，形成復雜的干涉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條紋，這要求參考光和物光必須具有很高的 性。性。 觀察全息照片時要用觀察全息照片時要用 照射照片，從另一側(cè)面觀察。照射照片，從另一側(cè)面觀察。 相位相位干涉干涉參考光參考光相干相干激光激光答案：答案：D2關(guān)于薄膜干涉，下列說法中正確的是關(guān)于薄膜干涉，下列說法中正確的是()A只有厚度均勻的薄膜，才會發(fā)生干涉現(xiàn)象只有厚度均勻的薄膜，才會發(fā)生干涉現(xiàn)象B只有厚度不均勻的楔形薄膜，才會發(fā)生干涉現(xiàn)象只有厚度不均勻的楔形薄膜，才會發(fā)生干涉現(xiàn)象C厚度均勻的薄膜會形成干涉條紋厚度均勻的薄膜會形成干涉條紋D觀察肥皂液膜

9、的干涉現(xiàn)象時，觀察者應和光源在液觀察肥皂液膜的干涉現(xiàn)象時，觀察者應和光源在液 膜的同一側(cè)膜的同一側(cè)解析：解析：當光從薄膜的一側(cè)照射到薄膜上時，只要前后兩個面當光從薄膜的一側(cè)照射到薄膜上時，只要前后兩個面反射回來的光波的路程差滿足振動加強的條件，就會出現(xiàn)明反射回來的光波的路程差滿足振動加強的條件，就會出現(xiàn)明條紋，滿足振動減弱的條件就會出現(xiàn)暗條紋，條紋，滿足振動減弱的條件就會出現(xiàn)暗條紋，A、B錯誤；錯誤；厚度均勻的薄膜滿足干涉條件，但路程差都相同，不會出現(xiàn)厚度均勻的薄膜滿足干涉條件，但路程差都相同，不會出現(xiàn)條紋，條紋，C錯誤；觀察肥皂液膜的干涉現(xiàn)象時，觀察者必須和錯誤；觀察肥皂液膜的干涉現(xiàn)象時，觀

10、察者必須和光源在液膜的一側(cè)，光源在液膜的一側(cè)，D正確。正確。答案：答案：D3如圖如圖1373所示的四幅圖表示一束白光通過三棱鏡的所示的四幅圖表示一束白光通過三棱鏡的 光路圖，其中正確的是光路圖，其中正確的是 () 圖圖1373解析：解析：因光在棱鏡的兩個側(cè)面上發(fā)生折射，每次折射都因光在棱鏡的兩個側(cè)面上發(fā)生折射，每次折射都向底邊偏折，并且玻璃對不同單色光的折射率不同，不向底邊偏折，并且玻璃對不同單色光的折射率不同，不同單色光在同一側(cè)面的偏折角就不同。同單色光在同一側(cè)面的偏折角就不同。答案：答案：D4白光通過三棱鏡發(fā)生色散時，紅光比紫光偏折得輕，這白光通過三棱鏡發(fā)生色散時，紅光比紫光偏折得輕，這

11、說明說明 ()A不同顏色的光在真空中的光速不同不同顏色的光在真空中的光速不同B對同一介質(zhì)，紅光的折射率比紫光小對同一介質(zhì)，紅光的折射率比紫光小C在同一介質(zhì)中，紅光的光速比紫光小在同一介質(zhì)中，紅光的光速比紫光小D每種顏色的光通過三棱鏡都會分成幾種顏色的光每種顏色的光通過三棱鏡都會分成幾種顏色的光解析：解析：三棱鏡的色散說明白光是復色光，相同的介質(zhì)對三棱鏡的色散說明白光是復色光，相同的介質(zhì)對不同頻率的光折射率不同，頻率越大折射率越大，在該不同頻率的光折射率不同，頻率越大折射率越大，在該介質(zhì)中的速度越小，所有光在真空中的光速相同。綜上介質(zhì)中的速度越小，所有光在真空中的光速相同。綜上只有只有B項正確。

12、項正確。答案：答案：B5關(guān)于激光的應用問題，下列說法中正確的是關(guān)于激光的應用問題，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)的計算機內(nèi)的“磁頭磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應用讀出光盤上記錄的信息是應用 了激光有相干性的特點了激光有相干性的特點C醫(yī)學中用激光作醫(yī)學中用激光作“光刀光刀”來切除腫瘤是應用了激光來切除腫瘤是應用了激光 亮度高的特點亮度高的特點D“激光測距雷達激光測距雷達”利用激光測量很遠目標的距離是利用激光測量很遠目標的距離是 應用了

13、激光亮度高的特點應用了激光亮度高的特點解析：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好，選項相干性好，選項A錯。計算機內(nèi)的錯。計算機內(nèi)的“磁頭磁頭”讀出光盤上的信息讀出光盤上的信息主要應用了激光的平行度好，選項主要應用了激光的平行度好，選項B錯。醫(yī)療中的激光錯。醫(yī)療中的激光“光刀光刀”利用了激光的亮度高的特點，選項利用了激光的亮度高的特點，選項C對。激光測距利用的是對。激光測距利用的是激光的平行度和方向性好的特點，選項激光的平行度和方向性好的特點，選項D錯。錯。答案：答案：C 1對光的顏色的理解對光的顏色的理解 不同顏色的光，波長

14、不同，頻率不同，而同種顏色的不同顏色的光，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。長決定的。2各種色光特性的比較各種色光特性的比較各種色光各種色光紅橙黃綠藍靛紫紅橙黃綠藍靛紫頻率頻率小小大大折射率折射率小小大大經(jīng)三棱鏡折射時的偏向角經(jīng)三棱鏡折射時的偏向角小小大大波長波長長長短短介質(zhì)中的波速介質(zhì)中的波速大大小小雙縫干涉的條紋間距雙縫干涉的條紋間距大大小小薄膜干涉的條紋間距薄膜干涉的條紋間距大大小小

15、 1一束細白光通過玻璃三棱鏡折射后，在豎直放一束細白光通過玻璃三棱鏡折射后，在豎直放置的光屏上形成了如圖置的光屏上形成了如圖1374所示的光譜，其中所示的光譜，其中a、c為光譜的邊緣色光，關(guān)于為光譜的邊緣色光，關(guān)于a、b、c三種色光，下列說法三種色光，下列說法正確的是正確的是()圖圖1374答案答案A 2豎放肥皂膜的干涉現(xiàn)象豎放肥皂膜的干涉現(xiàn)象 (1)白光照射圖樣是彩色的：豎直放置的肥皂液膜，因重白光照射圖樣是彩色的：豎直放置的肥皂液膜，因重力的作用，上面薄、下面厚，由于不同顏色的光的波長不同，力的作用，上面薄、下面厚，由于不同顏色的光的波長不同，從前后兩個表面反射的光，在不同的位置被加強，換

16、句話說，從前后兩個表面反射的光，在不同的位置被加強，換句話說，不同顏色的光對應亮條紋的位置不同，不能完全重合，因此不同顏色的光對應亮條紋的位置不同，不能完全重合，因此看起來是彩色的?？雌饋硎遣噬?。 (2)條紋是水平方向的：因為在同一水平高度處，薄膜的條紋是水平方向的：因為在同一水平高度處，薄膜的厚度相同，從前后兩表面反射的光的路程差均相同，如果此厚度相同，從前后兩表面反射的光的路程差均相同，如果此時兩反射光互相加強，則此高度水平方向各處均加強，因此，時兩反射光互相加強，則此高度水平方向各處均加強，因此，明暗相間的干涉條紋應為水平方向。明暗相間的干涉條紋應為水平方向。 3薄膜干涉的應用薄膜干涉

17、的應用 (1)用干涉法檢查平面平整度：用干涉法檢查平面平整度： 如圖如圖1375甲所示，兩板之間形成一層空氣膜，用甲所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢測平面是光滑的，得到的單色光從上向下照射，如果被檢測平面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的。如果被測表面某處凹下，則對應干涉圖樣必是等間距的。如果被測表面某處凹下，則對應亮條紋亮條紋(或暗條紋或暗條紋)提前出現(xiàn)，如圖乙中提前出現(xiàn)，如圖乙中P條紋所示；如果某條紋所示；如果某處凸起來，則對應條紋延后出現(xiàn)，如圖乙中處凸起來，則對應條紋延后出現(xiàn)，如圖乙中Q所示。所示。1375 (注：注：“提前提前”與與“延后延后”不是指在時間

18、上，而是指由左不是指在時間上，而是指由左到右的位置順序上到右的位置順序上) (2)增透膜：增透膜： 為了減少光學裝置中的反射光的損失，可在元件表面為了減少光學裝置中的反射光的損失，可在元件表面涂一層透明薄膜，一般是氟化鎂。涂一層透明薄膜，一般是氟化鎂。 如圖如圖1376所示，在增透膜的前后表面反射的兩列光所示，在增透膜的前后表面反射的兩列光波形成相干波，相互疊加，當路程差為半波長的奇數(shù)倍時，波形成相干波，相互疊加，當路程差為半波長的奇數(shù)倍時，在兩個表面反射的光反向，相互抵消，從而使反射的兩列光在兩個表面反射的光反向，相互抵消，從而使反射的兩列光波產(chǎn)生相消干涉，反射光的能量幾乎等于零。波產(chǎn)生相消

19、干涉，反射光的能量幾乎等于零。圖圖1376 名師點睛名師點睛增透膜的增透膜的“增透增透”應理解為：兩束反射應理解為：兩束反射光相互抵消，反射光的能量減少，由于總的能量是守恒光相互抵消，反射光的能量減少，由于總的能量是守恒的，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。增透膜是通過增強。增透膜是通過“消反消反”來確保來確保“增透增透”的。的。 2如圖如圖1377所示是用干涉法檢查所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃塊的上表面是否平整的裝置。某塊厚玻璃塊的上表面是否平整的裝置。所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的，檢查

20、中所觀察到的干涉條紋是由下的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個表面反射的光線疊加而成的列哪兩個表面反射的光線疊加而成的() Aa的上表面和的上表面和b的下表面的下表面 Ba的上表面和的上表面和b的上表面的上表面 Ca的下表面和的下表面和b的上表面的上表面 Da的下表面和的下表面和b的下表面的下表面 圖圖1377 審題指導審題指導薄膜干涉是從薄膜兩個表面反射的兩束光薄膜干涉是從薄膜兩個表面反射的兩束光疊加形成的。疊加形成的。 解析解析樣板和厚玻璃之間存在楔形空氣薄膜，用單色樣板和厚玻璃之間存在楔形空氣薄膜，用單色光從這個空氣薄膜表面照射，入射光從空氣薄膜的上、下光從這個空氣薄膜表面照射，入

21、射光從空氣薄膜的上、下表面反射回的兩列光波形成干涉條紋?？諝獗∧さ纳?、下表面反射回的兩列光波形成干涉條紋?？諝獗∧さ纳稀⑾卤砻婢褪潜砻婢褪莂的下表面和的下表面和b的上表面，故選項的上表面，故選項C正確。正確。 答案答案C 被測平面凹下或凸起的形象判斷法：被測平面凹下或凸起的形象判斷法： 被測平面凹下被測平面凹下(或凸起或凸起)的形象判斷法的形象判斷法矮人行走法。矮人行走法。即把干涉條紋看成即把干涉條紋看成“矮人矮人”的行走軌跡。讓一個小矮人在兩板的行走軌跡。讓一個小矮人在兩板間沿著一條條紋直立行走，始終保持腳踏被測板，頭頂樣板，間沿著一條條紋直立行走，始終保持腳踏被測板，頭頂樣板，在行走過程中

22、：若遇一凹下，他必向薄膜的尖端去繞，方可在行走過程中：若遇一凹下，他必向薄膜的尖端去繞，方可按上述要求過去，即條紋某處彎向薄膜尖端，該處為一凹下；按上述要求過去，即條紋某處彎向薄膜尖端，該處為一凹下；若遇一凸起，他必向薄膜的底部去繞，方可按上述要求過去，若遇一凸起，他必向薄膜的底部去繞，方可按上述要求過去，即條紋某處彎向薄膜底部，該處為一凸起。即條紋某處彎向薄膜底部，該處為一凸起。 1激光雷達激光雷達 對準目標發(fā)出一個極短的激光脈沖，測量發(fā)射脈沖對準目標發(fā)出一個極短的激光脈沖，測量發(fā)射脈沖和收到回波的時間間隔，結(jié)合發(fā)射的方向，就可探知目標和收到回波的時間間隔，結(jié)合發(fā)射的方向，就可探知目標的方位

23、和距離，結(jié)合多普勒效應，還可以求出目標的運動的方位和距離，結(jié)合多普勒效應，還可以求出目標的運動速度速度(利用激光的平行度好利用激光的平行度好)。 2讀盤讀盤 激光的平行度很好，可以會聚到很小的一點，讓會聚激光的平行度很好，可以會聚到很小的一點，讓會聚點照射點照射DVD機、機、CD唱機或計算機的光盤上，就可讀出光唱機或計算機的光盤上，就可讀出光盤上記錄的信息盤上記錄的信息(利用激光的平行度好利用激光的平行度好)。 3醫(yī)用激光刀醫(yī)用激光刀 可以用于醫(yī)療的某些手術(shù)上，具有手術(shù)時間短、損傷小、可以用于醫(yī)療的某些手術(shù)上，具有手術(shù)時間短、損傷小、不會引起細菌感染、止血快等優(yōu)點不會引起細菌感染、止血快等優(yōu)點

24、(利用激光的亮度高利用激光的亮度高)。 4切割金屬等難熔物質(zhì)切割金屬等難熔物質(zhì) 用激光可以產(chǎn)生幾千萬度的高溫，使最難熔的物質(zhì)也可在用激光可以產(chǎn)生幾千萬度的高溫，使最難熔的物質(zhì)也可在瞬間汽化瞬間汽化(利用激光的亮度高利用激光的亮度高)。 5激光育種激光育種 用激光照射植物的種子，會使植物產(chǎn)生有益的變異，用于用激光照射植物的種子，會使植物產(chǎn)生有益的變異，用于培育新品種培育新品種(利用激光的亮度高利用激光的亮度高)。 6引起核聚變引起核聚變 使聚變能在控制的前提下進行使聚變能在控制的前提下進行(利用激光的亮度高利用激光的亮度高)。 7激光可以作為武器使用激光可以作為武器使用 用以擊毀偵察衛(wèi)星，飛行的

25、導彈、飛機、裝甲車等用以擊毀偵察衛(wèi)星，飛行的導彈、飛機、裝甲車等(利利用激光的亮度高用激光的亮度高)。 8光纖通信光纖通信 激光可以像無線電波那樣進行調(diào)制，可用來傳遞信息，激光可以像無線電波那樣進行調(diào)制，可用來傳遞信息，而它的頻率比無線電波高的多，它所能攜帶的信息量比無而它的頻率比無線電波高的多，它所能攜帶的信息量比無線電波的大，是種很好的通信載體。線電波的大，是種很好的通信載體。3關(guān)于激光，下列說法正確的是關(guān)于激光，下列說法正確的是( )A激光是用人工方法激發(fā)出的一種特殊的光激光是用人工方法激發(fā)出的一種特殊的光B自然界中某些天然物體也可以發(fā)出激光自然界中某些天然物體也可以發(fā)出激光C激光可以像

26、刀子一樣切除腫瘤激光可以像刀子一樣切除腫瘤D由于激光的方向性好，所以激光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象由于激光的方向性好，所以激光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象審題指導審題指導從激光的產(chǎn)生和特性去分析。從激光的產(chǎn)生和特性去分析。 解析解析激光是用人工方法激發(fā)出的一種特殊的光，激光是用人工方法激發(fā)出的一種特殊的光，A項正確，項正確，B項錯誤；激光具有方向性好、亮度高、強度大等項錯誤；激光具有方向性好、亮度高、強度大等特點，可以像刀子一樣切除腫瘤，特點，可以像刀子一樣切除腫瘤，C項正確；激光是一種波，項正確；激光是一種波，只要是波就能發(fā)生衍射現(xiàn)象，只要是波就能發(fā)生衍射現(xiàn)象，D項錯誤。故選項錯誤。故選AC。 答案答案AC 了解激光的特性和應用。激光的特點是頻率單一、相了解激光的特性和應用。激光的特點是頻率單一、相干性好，可用來像無線電波那樣進行調(diào)制傳遞信息；平行干性好，可用來像無線電波那樣進行調(diào)制傳遞信息；平行度高、方向性好，可用來測量超遠距離、刻制光盤；亮度度高、方向性好，可用來測量超遠距離、刻制光盤；亮度高、強度大，可用來充當手術(shù)刀切除腫瘤。高、強度大，可用來充當手術(shù)刀切除腫瘤。