2016年人教版高中选修3-4物理：13.7《光的颜色色散》精品教案含答案解析.docVIP

课时13.7　光的颜色　色散 　　1.知道什么是色散现象。 2.观察薄膜干涉现象,知道薄膜干涉能产生色散,并能利用它来解释生活中相关的现象。 3.知道棱镜折射能产生色散。认识对同一介质而言,不同颜色的光折射率不同。 重点难点:薄膜干涉的原理及应用,折射、色散的原理。 教学建议:本节主要讲述色散的概念和发生色散现象的两种情况。要让学生动手做肥皂液膜的干涉实验,仔细观察现象。在讲解时要辅之以光路图来说明其原理。对于棱镜折射的色散,主要涉及同一介质对不同色光速度、折射率、偏折角的影响。关于颜色、频率和波长,应当明确不同颜色的光具有不同的频率,光的频率决定于光源,与介质无关。光在不同介质中传播时,频率(颜色)不变,但速度(从而波长)要改变。 导入新课:大雨过后,彩虹的绚丽多彩,雨后马路上油膜的彩色以及肥皂泡的五颜六色,这些彩色是怎么形成的?产生的过程都是一样的吗? 1.光的颜色 (1)不同颜色的光①波长(或频率)不同。白光发生干涉时条纹是彩色的,说明白光是由②多种色光组成的。 (2)人眼睛的③视杆细胞对光非常敏感,但不能区分颜色;人的眼睛靠④视锥细胞来分辨颜色。 2.色散与光谱 (1)色散 含有多种颜色的光被分解为⑤单色光的现象叫色散,白光由⑥红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成。 (2)光谱 含有多种颜色的光被分解后,各种色光按波长的有序排列叫光谱,在可见光中,波长最长的是⑦红光,频率最高的是⑧紫光。 3.薄膜干涉 (1)薄膜干涉中相干光来源于⑨薄膜前后表面反射的光。 (2)竖直放置的肥皂液膜在单色光照射时,薄膜干涉条纹是⑩明暗相间的条纹,干涉条纹呈水平(填“水平”或“竖直”)且相互平行,明条纹的颜色与入射光的颜色相同。 (3)薄膜干涉的应用:在光学镜头上涂一层增透膜可以增加透射光的强度;薄膜干涉用来检查工件表面是否平整。 　　4.折射时的色散 (1)三棱镜指的是截面为三角形的透明介质,简称棱镜。 (2)如图所示,当光斜射向玻璃棱镜的一个侧面时,光线将向棱镜的底面偏折。 (3)如果斜射向玻璃棱镜一个侧面的入射光是白光,则经棱镜两侧面的两次折射后,将会发生色散现象。偏折程度最小的是红光,偏折程度最大的是紫光。 (4)棱镜能使白光发生色散的原因是同一种介质对不同颜色的光折射率不同。单色光的波长越短,介质的折射率越大。 1.可见光中,波长最长的光是什么色光? 解答: 红光。 2.光的干涉现象中有色散吗? 解答: 有。 3.光的衍射现象中有色散吗? 解答: 有。 主题1:生活中的薄膜干涉现象 问题:(1)找两块比较干净的玻璃片叠放在一起,在阳光下用力挤压,会看到彩色的条纹。用力挤压时,条纹会移动,这是为什么? (2)夏天路面上有积水时,如果水面有油膜,它呈现什么颜色?你知道形成的原因吗? (3)根据你在日常生活中的观察,还有哪些现象是薄膜干涉? 解答:(1)观察到的是薄膜干涉现象。由于两玻璃的接触表面不是很平,会在两玻璃片之间形成一层厚度不均匀、也不是均匀变化的空气夹层。由于空气膜厚度不均匀,从空气膜前后表面反射的光相互叠加而发生干涉,所观察到的彩色条纹就是干涉条纹。 (2)水面上的油膜呈现彩色,这是由于油膜厚度不均匀形成薄膜干涉的结果。 (3)照相机镜头呈现淡紫色;阳光下吹出的肥皂泡是彩色的;玻璃或眼镜片表面有油污时,也呈现出彩色。另外,好多产品上都有激光防伪标志,激光防伪标志在光的照射下也会呈现出彩色,这也是薄膜干涉现象。 知识链接:薄膜干涉广泛应用于光学表面的检验、微小的角度或线度的精密测量、减反射膜和干涉滤光片的制备等。 　　主题2:薄膜干涉的原理 问题:薄膜干涉的实验装置如图所示。 (1)试分析说明薄膜干涉中相干光的来源及其干涉原理。 (2)在酒精灯的灯芯上撒一些食盐与灯芯上不撒任何东西分别做实验,观察到的现象有什么区别? 解答:(1)竖直放置的肥皂薄膜,由于受到重力的作用,形成了上薄下厚的楔形。酒精灯火焰照射到薄膜上时,从膜的前表面和后表面分别反射出来,形成了两列波,这两列波的频率相同,是相干波,它们相互叠加后发生干涉现象。 　　(2)灯芯上撒一些食盐可使火焰发出单色光(黄光),薄膜干涉图样是明暗相间的条纹;灯芯上不撒任何东西时火焰发出复色光,薄膜干涉图样是彩色的条纹。 知识链接:薄膜干涉是由薄膜的上、下表面反射(或折射)光束相遇而产生的干涉。薄膜通常由厚度很小的透明介质形成。 　　主题3:薄膜干涉检查平整度 情景:用薄膜干涉检查工件表面的平整程度时,其装置如图所示。 问题:(1)我们要检查的工件是a还是b? (2)具体地说说相干光是哪里来的。 (3)如果工件表面平整,入射光是单色光,其干涉条纹是什么形状的? (4)薄膜干涉检查平整度比肉眼直接检查平整度达到的精度是高还是低? 解答:(1)要检查的工件是b,即厚玻璃砖的上表面。