第四節(jié) 光的色散

1、第四節(jié) 光的色散【教學(xué)目的】1知道光的折射率既和介質(zhì)相關(guān)，也和光的顏色相關(guān)2知道什么是棱鏡，了解棱鏡的基本光路【教學(xué)重點(diǎn)】結(jié)合棱鏡的光路理解光的色散的規(guī)律【教學(xué)難點(diǎn)】光的折射率既和光的顏色相關(guān)【教具】激光器、三棱鏡、分光鏡【教學(xué)過(guò)程】復(fù)習(xí)引入復(fù)習(xí)提問(wèn)1：在初中，我們已經(jīng)知道：什么是單色光、什么是復(fù)色光？學(xué)生：答問(wèn)復(fù)習(xí)提問(wèn)2：?jiǎn)紊夂蛷?fù)色光能不能通過(guò)眼睛的視覺(jué)來(lái)判斷？學(xué)生：回憶“光的色散”的知識(shí)（教師補(bǔ)充顏色混合的基本常識(shí)）那么，光的色散是怎樣形成的呢？我們這里先看一個(gè)高一級(jí)學(xué)校教材關(guān)于介質(zhì)折射率展示的表格常見(jiàn)介質(zhì)的折射率（鈉黃光= 5893）金剛石, 2.42, 巖鹽, 1.55, , , 一

2、光的色散光的折射率和光的顏色究竟有什么樣的關(guān)系？我們看下表各種色光在冕牌玻璃中的折射率色光, 紫、靛, 藍(lán), 綠, 黃, 橙, 紅折射率, 1.532, 1.528, 1.519, 1.517, 1.514, 1.513從該表我們可以看出：在同一介質(zhì)，光的顏色從紫、藍(lán)到橙、紅變化時(shí)，折射率逐漸減小；在同一介質(zhì)中，光的折射率隨光色的變化的幅度并不是很大。對(duì)于其它介質(zhì)，這種規(guī)律基本相同（只是平均數(shù)字有所不同而已）。下面我們看這兩點(diǎn)在折射光路中具體會(huì)形成什么效應(yīng)。當(dāng)一束很細(xì)的“白光”以60°的入射角從空氣射到冕牌玻璃表面，它的折射光路怎樣？學(xué)生：計(jì)算紫光、紅光的折射角（分別為34.4

3、76;、34.9°）；畫(huà)光路圖（如圖1）啟發(fā)：同學(xué)們，在這個(gè)光路中色散是否已經(jīng)發(fā)生？學(xué)生：是。色散：復(fù)色光在介質(zhì)中由于折射率不同而分解成單色光的現(xiàn)象。在上面的光路中，要觀察色散現(xiàn)象，是否容易？學(xué)生：否。為了讓色散現(xiàn)象明顯，我們可以采取哪些努力呢？二三棱鏡1棱鏡：截面為三角形或多邊形的柱形透明體。示例：（邁克爾遜測(cè)光速的）八棱鏡、（分組實(shí)驗(yàn)用到的）梯形玻璃磚、（實(shí)物展示）三棱鏡。典型的三棱鏡有：等腰三棱鏡、等邊三棱鏡、45°直角棱鏡。過(guò)渡：光線通過(guò)三棱鏡的光路如何呢？2三棱鏡的光路a光線向底邊偏折光路展示圖2；演示：激光光源演示圖2的光路。偏折角=+根據(jù)折射率的物理意義，n較

4、大，和均較大，故較大。啟發(fā)：同學(xué)們，我們剛才在圖2中畫(huà)的是單色光的情形，如果是復(fù)色光，光路又會(huì)怎樣？學(xué)生：在草稿上嘗試畫(huà)圖（如圖3）（師生共同）小結(jié)：由于n的不同導(dǎo)致每折射一次，不同色光散開(kāi)一次，兩次的折射將使不同色光分得更開(kāi)所以，用三棱鏡，能是光的色散現(xiàn)象更明顯。演示：“白光”光源下三棱鏡對(duì)光的色散。b全反射光路復(fù)習(xí)高中物理課時(shí)同步訓(xùn)練第四節(jié)第9題；補(bǔ)充兩個(gè)全反射光路，如圖4和圖5演示：激光光源演示圖4、圖5光路。思考啟發(fā)：用圖3、圖4的光路能不能使光的色散更明顯？學(xué)生：思考做答（不能）。三小結(jié)今天我們補(bǔ)充一個(gè)關(guān)于折射率的新規(guī)律折射率跟光的顏色相關(guān)，并由此解釋了我們初中就已經(jīng)知道的光的色散現(xiàn)象。原則上講，只要光源是復(fù)色光、并有折射現(xiàn)象發(fā)生，色散就能夠形成，但為了觀察明顯的色散現(xiàn)象，我們還是要想一些辦法，為此，我們介紹了三棱鏡的知識(shí)。光的色散除了解釋一些自然現(xiàn)象外，一個(gè)最重要的應(yīng)用就是光譜分析。光譜分析過(guò)程中核心工具是分光鏡，分光鏡的中心部件則是三棱鏡展示：分光鏡的結(jié)構(gòu)。借助望遠(yuǎn)鏡、凸透鏡、標(biāo)度尺等輔助部件，分光鏡能夠組成光源的復(fù)色光清晰的分解在一個(gè)有確定數(shù)字的標(biāo)尺背景上，這叫做光譜。通過(guò)光譜，我們可以得