人教版選修(3-4)13.7《全反射》word學(xué)案

1、選修3-4第十三章光13. 7光的顏色和色散【教學(xué)目標(biāo)】1. 知道光的色散現(xiàn)象。2理解薄膜干涉中的色散現(xiàn)象，并了解薄膜干涉的應(yīng)用。3. 理解折射時(shí)的色散現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。4. 知道同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同。重點(diǎn)：光的顏色色散難點(diǎn)：光的顏色色散【自主預(yù)習(xí)】1、光的顏色色散：(1) 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，由條紋間距 ？x與光波的波長(zhǎng)關(guān)系為 ，可推知不同顏色的光，其波長(zhǎng) ，光的顏色由光的 決定，當(dāng)光發(fā)生折射時(shí)，光速發(fā)生變化，而顏色不變。(2) 色散現(xiàn)象是指：含有多種顏色的光被分解為 的現(xiàn)象。(3) 光譜：含有多種顏色的光被分解后各種色光按其 的大小有序排列。紅光與紫光相比，頻率大，絕對(duì)折射率大，在同

2、種介質(zhì)中 速度大。2、薄膜干涉中色散：以肥皂液膜獲得的干涉現(xiàn)象為例：(1) 相干光源是來(lái)自前后兩個(gè)表面的 _ ，從而發(fā)生干涉現(xiàn)象。(2) 明暗條紋產(chǎn)生的位置特點(diǎn)：來(lái)自前后兩個(gè)面的反射光所經(jīng)過(guò)的路程差不同，在某些位置，這兩列波疊加后相互加強(qiáng)，出現(xiàn)了 ，反之則出現(xiàn)暗條紋。(3) 科學(xué)漫步：利用光的干涉檢查平整度(自主閱讀)3、 衍射時(shí)的色散：白光衍射時(shí)可觀察到 條紋，是因?yàn)榘坠庵邪?的光，衍射時(shí)不同色光的 不同，于是各種色光就區(qū)分開(kāi)了，這就是衍射時(shí)的色散。4、折射時(shí)的色散(1) 一束光線射入棱鏡經(jīng) 次折射后，出射光將向它的橫截面的 方向偏折。物理學(xué)中把角B叫偏向角，表示光線的偏折程度。(2)

3、白光通過(guò)棱鏡發(fā)生折射時(shí)， 光的偏向角最小， 光的偏向角最大， 這說(shuō)明透明物體對(duì)于波長(zhǎng)不同的光的折射率不一樣，波長(zhǎng)越小，折射率越。(3) 在同一種物質(zhì)中，不同波長(zhǎng)的光波傳播速度 ，波長(zhǎng)越短，波速越 。5 .光的顏色由決定。6 .一束日光穿過(guò)棱鏡，白光會(huì)分散成許多不同顏色的光，在屏上出現(xiàn)由到連續(xù)排列的七色彩光帶，稱為 。這是由于棱鏡對(duì)各種色光的 程度不同而引起的。7 .一束單色光從空氣射入玻璃中，則其頻率 ，波長(zhǎng)，傳播速度。(填“變大”、“不變”或“變小”)& 一束白光經(jīng)過(guò)玻璃制成的三棱鏡折射后發(fā)生色散。各種色光中，色光的偏折角最大，色光偏折角最小。這種現(xiàn)象說(shuō)明玻璃對(duì) 色光的折射率最大，對(duì) 色光的

4、折射率最小?！镜湫屠}】一、光的顏色色散【例1】紅光和紫光相比較，下列說(shuō)法正確的是（）A. 紅光波長(zhǎng)大于紫光波長(zhǎng)B. 紅光頻率大于紫光頻率C. 在真空中傳播時(shí)，紅光波速大于紫光波速D. 在真空中傳播時(shí)，紅光波速等于紫光波速、薄膜干涉中的色散【例2】如圖13 7 2所示，一束白光從左側(cè)射入肥皂薄膜，下列說(shuō)法正確的是（）A. 人從右側(cè)向左看，可以看到彩色條紋B. 人從左側(cè)向右看，可以看到彩色條紋C. 彩色條紋水平排列D. 彩色條紋豎直排列【例3】.以下說(shuō)法中正確的是（）A肥皂泡上呈現(xiàn)彩色條紋是光的色散現(xiàn)象B. 肥皂泡上呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象C. 水面上的油膜呈現(xiàn)彩色條紋，是油膜表面反射光與入射

5、光疊加的結(jié)果D. 水面上的油膜呈現(xiàn)彩色條紋，是油膜的上下兩表面反射光疊加的結(jié)果三、折射時(shí)的色散【例4】如圖中四圖表示一束由兩種顏色組成的復(fù)色光通過(guò)三棱鏡的光路圖，其中正確的是【例5】.如圖13 7 5所示，一個(gè)小的光源線的反方向觀察，通過(guò)棱鏡可以看到（）A. 白光點(diǎn)B. 光點(diǎn)上部紅色，下部紫色C. 光點(diǎn)上部紫色，下部紅色D. 看不到光源的像S發(fā)出白光，經(jīng)三棱鏡分光。若人沿著折射光【課后練習(xí)】1. 白光通過(guò)三棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是（）A .白光是由不同頻率的光組成的B. 棱鏡材料對(duì)各種色光的折射率不同C .棱鏡對(duì)紅光的折射率大，對(duì)紫光的折射率小D.出現(xiàn)色散現(xiàn)象是棱鏡改變了顏色2. 如

6、圖20 1所示，一束紅光和一束藍(lán)光平行入射到三棱鏡上，經(jīng)折射后交會(huì)到屏上同 一點(diǎn)，若n1和n2分別表示三棱鏡對(duì)紅光和藍(lán)光的折射率，則有（）A . ni n2, a為紅光，b為藍(lán)光B. ni n2, a為藍(lán)光，b為紅光D. ni n2, a為藍(lán)光，b為紅光3 .對(duì)于紅、黃、綠、藍(lán)四種單色光，下列表述正確的是（A 在相同介質(zhì)中，綠光的折射率最大B. 紅光的頻率最高C. 在相同介質(zhì)中，藍(lán)光的波長(zhǎng)最短D .黃光光子的能量最小4.如圖20-2所示，是用干涉法檢測(cè)某塊厚玻璃板的上表 面是否平整的裝置，所用單色光是用普通光源中的濾光片產(chǎn)生 的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個(gè)表面反射的光 線疊加而成的

7、（A . a的上表面和b的下表面B . a的上表面和 b的上表面C. a的下表面和 b的上表面D. a的下表面和b的下表面標(biāo)準(zhǔn)樣板尸二三二薄片方厚玻璃板5 . 一個(gè)半徑較大的透明玻璃球體，截去其下面的一部分，然后將 這一部分放到標(biāo)準(zhǔn)的水平面上，現(xiàn)讓單色光豎直射向截面，如圖 -3所示，在反射光中看到的是 （）A .平行的明暗相間的直涉條紋B. 環(huán)形的明暗相間的干涉條紋C. 只能看到同顏色的平行反射光D. 一片黑暗6.如下圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)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)是圖中的（）7. 一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平

8、面玻璃磚，經(jīng)折射分成兩束單色光a、b。已知a光的頻率小于b光的頻率。圖中的光路圖可能正確的是( )8 .如圖20- 5所示，兩束不同的單色光 P和Q,以適當(dāng)?shù)慕嵌壬湎?半圓形玻璃磚，其射出光線都是從圓心 0點(diǎn)沿OF方向射出，則下面 說(shuō)法正確的是（）A . P光束在玻璃中折射率大B. Q光束的頻率比 P光束的頻率大C. P光束穿過(guò)玻璃磚后頻率變大D. Q光束穿過(guò)玻璃磚所需時(shí)間長(zhǎng)9.如圖所示，一束白光通過(guò)玻璃棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是( )A .紅光的偏折最大，紫光的偏折最小B .紅光的偏折最小，紫光的偏折最大C .玻璃對(duì)紅光的折射率比紫光大D .玻璃中紫光的傳播速度比紅光大10 .市場(chǎng)上

9、有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時(shí)能使被照物品所產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放 置的反光鏡玻璃表面上鍍了一層薄膜(例如氟化鎂),這種膜能消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來(lái)的熱效應(yīng)最顯著的紅外線。以入表示紅外線的波長(zhǎng)，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為()111A入B.；入C入D.入84211 .為了減少光在透鏡表面由于反射帶來(lái)的損失，可在透鏡表面涂上一層增透膜，一般用折射率為1.38的氟化鎂。為了使波長(zhǎng)為 5.52 X 10_7 m的綠光在垂直表面入射時(shí)使反射光干 涉相消，求所涂的這種增透膜的厚度？12.單色細(xì)光束射到折射率 n = .2的

10、透明球表面，光束在過(guò)球心的平面內(nèi)，入射角 i = 45 經(jīng)折射進(jìn)入球內(nèi)后又經(jīng)內(nèi)表面反射一次，再經(jīng)球表面折射后射出的光線，如圖20- 10 所示(圖上已畫出入射光線和出射光線 )。(1) 在圖上大致畫出光線在球內(nèi)的路徑和方向； 求入射光與出射光之間的夾角a；(3)如果入射的是一束白光，透明球的色散情況與玻璃相仿，問(wèn)哪種顏 色光的a角最大，哪種顏色光的a角最小？例題答案：1. 【答案】A、D【解析】各種光在真空中傳播時(shí)，速度是一樣的，故C錯(cuò)，D對(duì)；不同顏色的光有不同的頻率，由紅光到紫光，頻率依次增大，波長(zhǎng)依次減小，故A對(duì)，B錯(cuò)。2. 【答案】B、C【解析】一束白光射到薄膜上，經(jīng)前后兩個(gè)介面射回來(lái)的

11、光相遇，產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，我們由左向右看可以看到彩色條紋。又由于薄膜同一水平線上的厚度相同，所以彩色條紋是水平排列的。3. 解析：白光從肥皂泡的內(nèi)外表面反射后，在不同的位置相互加強(qiáng)，從而肥皂泡看起來(lái)是彩色的，故A錯(cuò)，B對(duì)。水面上的油膜呈現(xiàn)彩色條紋，是光經(jīng)膜的上下兩表面反射后疊加 的結(jié)果，故C錯(cuò)，D對(duì)。答案： B、 D4. 【答案】 D【解析】 因?yàn)楣庠诶忡R的兩個(gè)側(cè)面上發(fā)生折射， 每次折射都向底邊偏折， 并且玻璃對(duì)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?！舅季S點(diǎn)悟】 三棱鏡對(duì)不同色光折射率不同， 因此， 在兩個(gè)側(cè)面上折射時(shí)因不同色光的角不 同而分開(kāi)。同學(xué)們應(yīng)理解并記住結(jié)論。5.

12、 解析：由于各種單色光中，紫光的折射率最大，偏折角也最大，成的像最高，紅光的折 射率最小，偏折角也最小，成的像最低，故C 正確。答案： C課后練習(xí)答案：1. 解析： 從紅光到紫光，頻率越來(lái)越大，折射率也越來(lái)越大。答案： A 、B2. 解析： 由圖知 a 光通過(guò)三棱鏡的偏折比 b 光大，故 a 為藍(lán)光， b 為紅光。答案： D3. 解析： 在紅、黃、綠、藍(lán)四種單色光中，藍(lán)光的折射率最大，頻率最高，波長(zhǎng)最短，光子能量最大。答案： C4. 解析： 干涉法的原理是利用單色光的薄膜干涉，這里的薄膜指的是樣板與待測(cè)玻璃之間的空氣層。 空氣層的上表面和下表面分別反射的光會(huì)發(fā)生干涉， 觀察干涉后形成的條紋是否

13、為平行直線，可以斷定厚玻璃的上表面是否平整，因此選項(xiàng) C 是正確的。答案： C5. 解析： 這是薄膜干涉模型，由于以接觸點(diǎn)為圓心的同一圓周上，光通過(guò)空氣楔的光程差是相同的，故干涉條紋是環(huán)形的。答案： B6. 【答案】 D【解析】 酒精燈發(fā)出的光在肥皂膜前后兩個(gè)表面上反射后疊加， 形成干涉圖樣， 兩列反射光 疊加時(shí)的光程差與肥皂膜的厚度有關(guān)， 相同厚度處光程差相同， 而同一條明條紋 （或暗條紋 ） 上光程差也相同， 肥皂膜豎起時(shí)同一水平線的膜厚度相同。 故肥皂膜上的明 （暗） 條紋是一些 水平的平行直線，即正確答案為D。7. 解析：由于a光的頻率小于b光的頻率，a光在玻璃中的折射率小于b光在玻璃

14、中的折射率，由兩種單色光進(jìn)入玻璃后偏折程度不同，且出射光均應(yīng)平行入射光，可判定B正確。答案： B8. 解析：根據(jù)折射定律知 F相對(duì)Q偏折更多，其 Q光束在玻璃中的折射率更大，Q光的頻率會(huì)更大，由于兩光束在玻璃中的路程相等,cv=c，Q光束速率小，穿過(guò)的時(shí)間長(zhǎng),P、Q光從玻璃進(jìn)入空氣中時(shí)頻率不變，波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)。答案：B、D10.解析：為減小反射的熱效應(yīng)顯著的紅外線,則要求紅外線在薄膜的前后表面反射后14。那么增透膜厚度1k)h= 4X= 4k5.52 x 10 74X 1.38m = 1 x 10-7 m。疊加作用減弱，即光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，故膜的最小厚度為紅外線在該膜中波長(zhǎng)的答案：B11.解析：由于人眼對(duì)綠光最敏感，所以通常所用的光學(xué)儀器其鏡頭表面所涂的增透膜的厚度只使反射的綠光干涉相消，但薄膜的厚度不宜過(guò)大，只需使其厚度為綠光在膜中波長(zhǎng)1的4，使綠光在增透膜的前后兩個(gè)表面上的反射光互相抵消。而光從真空進(jìn)入某種介質(zhì)后， 其波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化。若綠光在真空中的波長(zhǎng)為心