2022版高中物理第十三章7光的顏色色散8激光課件新人教版選修3-4

7光的顏色色散8激光[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道白光是由多種色光組成的,知道光的色散及光譜的概念.2.能說明薄膜干預(yù)條紋的特點,能解釋薄膜干預(yù)的成因.3.理解折射時的色散,知道不同色光的折射率不同.4.了解激光的特點和應(yīng)用,了解全息照相的原理.課前預(yù)習(xí)

感悟新知教材探究知識點一光的顏色與色散[問題導(dǎo)學(xué)]用單色光做雙縫干預(yù)實驗時,光屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋,而用不同的色光,條紋間距不同,這說明什么?用白光做雙縫干預(yù)實驗時光屏上出現(xiàn)了彩色條紋,這又說明什么?[知識梳理]1.光的顏色與波長:雙縫干預(yù)實驗中,各種顏色的光條紋間距不一樣,這說明不同顏色的光,不同.2.白光的組成:白光干預(yù)時,條紋是的,這說明白光是由________組成的.(1)光的色散:含有多種顏色的光被分解為的現(xiàn)象.(2)光譜:含有多種顏色的光被分解后,各種色光按其的有序排列.波長彩色多種色光單色光波長知識點二薄膜干預(yù)中的色散[問題導(dǎo)學(xué)]在酒精燈的燈芯上撒一些食鹽,燈焰就能發(fā)出明亮的黃光.把鐵絲圈在肥皂水中蘸一下,讓它掛上一層薄薄的液膜.把這層液膜當(dāng)做一個平面鏡,用它觀察燈焰的像如下圖.這個像與直接看到的燈焰有什么不同?如果用白光做實驗情況又會如何?答案:燈焰的像由明暗相間的水平條紋組成.如果用白光做實驗,肥皂膜上會出現(xiàn)彩色水平條紋.[知識梳理]1.薄膜干預(yù)的成因:豎直放置的肥皂薄膜受到的作用,下面厚、上面薄,因此在膜上不同位置,來自前后兩個面的反射光所走的路程差不同,在某些位置,光波疊加后相互加強(qiáng),于是出現(xiàn);在另一些位置,疊加后相互削弱,出現(xiàn)了.2.薄膜干預(yù)的應(yīng)用:用檢查平面的平整程度.重力亮條紋暗條紋干預(yù)法知識點三折射時的色散[問題導(dǎo)學(xué)]光線通過棱鏡,傳播方向的改變有何特點?白光經(jīng)過棱鏡發(fā)生色散,那么棱鏡對各種色光的折射情況有何規(guī)律?說明了什么問題?答案:光線通過棱鏡后向底面偏折;棱鏡對紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫光的折射程度逐漸增大;說明介質(zhì)對不同色光的折射率不同,介質(zhì)對紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫光的折射率依次變大.[知識梳理]1.偏折角:如下圖中的θ為光通過棱鏡后的偏折角,光的偏折角越大,棱鏡對光的偏折程度.越大2.白光通過棱鏡時的色散(1)光譜:如下圖,由上到下的色光順序為、橙、、、、藍(lán)、紫.(2)結(jié)論:白光色散時,的偏折角最小,偏折角最大.這說明同種物質(zhì)對波長不同的光的折射率不一樣,波長越短,折射率.(3)波長與波速關(guān)系:在同一種介質(zhì)中,光的波長越短,波速.紅黃綠青紅光紫光越大越慢知識點四激光[問題導(dǎo)學(xué)]激光作為一種人造光源在科研、通信、工業(yè)生產(chǎn)、軍事科技等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用,如激光干預(yù)儀、激光測距、激光炮(如下圖)等.激光的應(yīng)用如此廣泛,激光到底具有哪些特性?答案:相干性強(qiáng)、平行度好、亮度高.[知識梳理]1.激光的特點及應(yīng)用特點性質(zhì)應(yīng)用相干性激光具有頻率

、相位差

、偏振方向

的特點,是人工產(chǎn)生的相干光,具有高度的相干性光纖通信平行度激光的

非常好,傳播很遠(yuǎn)的距離仍能保持一定的強(qiáng)度精確測距;讀取光盤上記錄的信息等高亮度它可以在很小的

和很短的

內(nèi)集中很大的______用激光束切割、“焊接”、醫(yī)學(xué)上可以用激光做“光刀”、激發(fā)核反應(yīng)等一樣恒定一致平行度空間時間能量(1)普通照相技術(shù)所記錄的只是光波的

信息,而全息照相技術(shù)還可以記錄光波的

信息.(2)全息照片的拍攝利用了光的

原理,這就要求參考光和物光有很高的

.

符合這個要求.強(qiáng)弱相位干預(yù)相干性激光思考判斷1.白光通過玻璃棱鏡發(fā)生色散時,偏折角越大的色光,說明介質(zhì)對其折射率越大.(

)2.不同顏色的光波長不同,光的顏色由波長決定.(

)3.同一種介質(zhì)里,波長越長的光波,波速越快.(

)4.激光是相干光,可以像無線電波一樣被調(diào)制,傳遞信息.(

)5.白光光譜按照波長由小到大的順序是紅橙黃綠青藍(lán)紫.(

)6.全息照相利用了激光的衍射原理.(

)√×√√××要點一色散的理解課堂探究突破要點(1)如下圖,實驗說明,白光色散時,紅光的偏折角最小,紫光的偏折角最大.這說明玻璃對不同色光的折射率是不同的.紫光的折射率最大,紅光的折射率最小?.(3)白光經(jīng)過三棱鏡后,在光屏上呈現(xiàn)七色光帶;假設(shè)從棱鏡的頂角向底邊看,由紅到紫依次排列,紫光最靠近底邊,光的色散實質(zhì)上是光的折射現(xiàn)象.狀元心得?各種色光的波長,由長到短的順序依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫.在頻率方面,按照由低到高的順序依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫.D解析:可見光中紅光波長最長,折射率最小,折射程度最小,所以a為紅光,而紫光折射率最大,所以d為紫光.方法總結(jié)(1)光的頻率(顏色)由光源決定,與介質(zhì)無關(guān),光的波長、波速與介質(zhì)有關(guān),各種色光在真空中傳播的速度都為c=3×108m/s.[針對訓(xùn)練1]如圖,半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方.一束白光沿半徑方向從A點射入玻璃磚,在O點發(fā)生反射和折射,折射光在光屏上呈現(xiàn)七色光帶.假設(shè)入射點由A向B緩慢移動,并保持白光沿半徑方向入射到O點,觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失.在光帶未完全消失之前,反射光的強(qiáng)度變化以及光屏上最先消失的光分別是()A.減弱,紫光 B.減弱,紅光C.增強(qiáng),紫光 D.增強(qiáng),紅光解析:由于入射點由A向B緩慢移動,入射角增大,因此反射光增強(qiáng),折射光減弱,A,B錯;紫光折射率大,臨界角小,因此在光屏上最先消失的是紫光,C對,D錯.C要點二薄膜干預(yù)及應(yīng)用1.薄膜干預(yù)的形成:入射光經(jīng)薄膜某外表反射后得第一束光,折射光經(jīng)薄膜另一外表反射,又經(jīng)該外表折射后得第二束光,這兩束光在薄膜的同側(cè),由同一入射光形成,是相干光?,當(dāng)薄膜厚度不同時,那么會形成薄膜干預(yù).2.用干預(yù)法檢查平面平整度:如圖(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,得到的干預(yù)圖樣必是等間距的.如果被測外表某處凹下,那么對應(yīng)亮條紋(或暗條紋)出現(xiàn)位置偏左,如圖(乙)中P條紋所示;如果某處凸起來,那么對應(yīng)條紋出現(xiàn)位置偏右,如圖(乙)中Q所示.(1)為了減少光學(xué)裝置中的反射光的損失,可在元件外表涂一層透明薄膜,一般是氟化鎂.(3)由于白光中含有多種波長的光,所以增透膜只能使其中一定波長的光相消.(4)因為人對綠光最敏感,一般選擇對綠光起增透作用的膜,所以在反射光中綠光強(qiáng)度幾乎為零,但紅、紫光的反射最強(qiáng),所以增透膜一般呈現(xiàn)淡紫色.狀元心得?明暗條紋的形成:1)由薄膜的兩外表的反射光疊加形成明暗相間條紋.2)假設(shè)兩外表的反射光的路程差滿足膜中波長的整數(shù)倍時,該處出現(xiàn)亮紋;滿足膜中半波長的奇數(shù)倍時,該處出現(xiàn)暗紋.?對“增透〞的理解:經(jīng)增透膜兩外表反射的兩束光相互抵消,可以消除反射光,相當(dāng)于增強(qiáng)了入射光.考察角度1:薄膜干預(yù)的理解[例2](多項選擇)把一個平行玻璃板壓在另一個平行玻璃板上,一端用薄片墊起,構(gòu)成空氣劈尖,讓單色光從上方射入(如圖),這時可以看到明暗相間的條紋,下面關(guān)于條紋的說法中正確的選項是()A.將薄片向著劈尖方向移動使劈角變大時,條紋變疏B.將上玻璃板平行上移,條紋遠(yuǎn)離劈尖方向移動C.將上玻璃板平行上移,條紋向著劈尖方向移動D.將薄片遠(yuǎn)離劈尖方向移動使劈角變小時,條紋變疏CD解析:劈角變小時,由于形成亮條紋(或暗條紋)的兩束光間的路程差恒定,當(dāng)傾角變小后形成該路程差的水平距離變大,如下圖,因此干預(yù)條紋變疏,選項A錯誤,D正確;將上玻璃板平行上移,路程差變大,條紋向著劈尖方向移動,選項B錯誤,C正確.B[針對訓(xùn)練2]以下四幅圖中,有1幅與其余3幅反映的光學(xué)原理不同,這幅圖是()D解析:增透膜是利用光的干預(yù)原理;用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的薄膜干預(yù)現(xiàn)象;C選項為雙縫干預(yù);D選項為單縫衍射,故D正確.要點三激光及應(yīng)用1.激光的產(chǎn)生激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光,發(fā)光的方向、頻率、偏振方向均一樣,兩列一樣激光相遇可以發(fā)生干預(yù).激光是人工產(chǎn)生的光.2.激光的特點及應(yīng)用(1)相干性好.所謂相干性好,是指容易產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象.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,我們做雙縫干預(yù)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預(yù)條紋.由于激光是相干光,所以它具有易于調(diào)制的特點,可用來傳遞信息.光纖通信就是激光和光導(dǎo)纖維相結(jié)合的產(chǎn)物.(2)平行度非常好.與普通光相比,傳播一樣的距離激光束的擴(kuò)散程度小,光線仍能保持一定的強(qiáng)度,保持它的高能量,利用這一點可以準(zhǔn)確測距.現(xiàn)在利用激光測量地月距離準(zhǔn)確度已到達(dá)1m.激光還被用來讀取DVD,CD光盤等記錄的信息.(3)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(qiáng)大的激光束會聚起來,可使物體被照局部在不到千分之一秒的時間內(nèi)產(chǎn)生幾千萬攝氏度的高溫.因此,利用激光束來切割、焊接以及在很硬的材料上打孔,醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀〞,也可焊接脫落的視網(wǎng)膜,利用激光產(chǎn)生的高壓引起核聚變等.[例4]讓激光照到VCD機(jī)、CD機(jī)或計算機(jī)的光盤上,就可以讀出光盤上記錄的信息經(jīng)過處理后復(fù)原成聲音和圖象,這是利用激光的()A.平行度好,可以會聚到很小的一點上B.相干性好,可以很容易形成干預(yù)圖樣C.亮度高,可以在很短時間內(nèi)集中很大的能量D.波長短,很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象A解析:激光的特點之一是平行度好,它可以會聚到一個很小的點上,DVD,

VCD,CD唱機(jī)或電腦上的光驅(qū)及刻錄設(shè)備就利用了激光的這一特點,選項A正確,B,C,D錯誤.誤區(qū)警示激光是很好的相干光源,但不同的激光頻率不同,因此,不同的激光不能產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象.[針對訓(xùn)練3](多項選擇)以下說法正確的選項是()A.激光可用于測距B.激光能量十分集中,只可用于加工金屬材料C.外科研制的“激光刀〞可以有效地減少細(xì)菌的感染D.激光可用于全息照相,有獨特的特點ACD解析:激光平行度好,即使在傳播了很遠(yuǎn)的距離之后,它仍保持一定的強(qiáng)度,此特點可用于激光測距,A正確.激光的亮度高,能量十分集中,可用于金屬加工、激光醫(yī)療、激光美容、激光武器等,B錯誤.激光具有很高的相干性,可用于全息照相,由于它記錄了光的相位信息,所以看起來跟真的一樣,立體感較強(qiáng),D正確.由于激光亮度高,能量大,在切割皮膚等的同時,也能殺滅細(xì)菌,所以C正確.隨堂演練檢測效果1.光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用,以下說法正確的選項是()A.太陽光通過三棱鏡形成彩色圖樣,這是光的衍射現(xiàn)象B.“3D電影〞是應(yīng)用了光的干預(yù)原理C.用標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象D.光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干預(yù)現(xiàn)象D解析:用三棱鏡觀察太陽光看到的彩色圖樣是利用光發(fā)生折射而形成色散現(xiàn)象,故A錯誤;“3D電影〞是應(yīng)用了光的偏振原理,故B錯誤;檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的干預(yù)現(xiàn)象,故C錯誤;光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干預(yù)現(xiàn)象,故D正確.2.用如下圖的實驗裝置觀察光的薄膜干預(yù)現(xiàn)象.圖(a)是點燃的酒精燈(在燈芯上撒些鹽),圖(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈.將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn),觀察到的現(xiàn)象是()A.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30°時干預(yù)條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°B.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45°時干預(yù)條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°C.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60°時干預(yù)條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°D.干預(yù)條紋保持原來狀態(tài)不變D解析:金屬絲圈的轉(zhuǎn)動,改變不了肥皂液薄膜上薄下厚的形狀,由干預(yù)原理可知干預(yù)條紋與金屬絲圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動無關(guān),仍然是水平的干預(yù)條紋,A,B,C錯誤,D正確.3.兩個完全一樣的等腰三棱鏡如圖放置,相鄰兩側(cè)面相互平行,一束白光從棱鏡A的左面入射,從B的右面出射,那么出射光線是()A.一束白光 B.白光帶C.散射彩色帶 D.平行彩色帶D解析:兩個三角形等效于一個平行四邊形,出射光線與入射光線平行,但是不同色光,折射率不同,側(cè)移量不同,所以是平行彩色帶.故D正確.4.如下圖,OBCD為半圓柱體玻璃的橫截面,OD為直徑,一束由紅光和藍(lán)光組成的光從真空沿AO方向從直徑面斜射入玻璃,B,C兩點為兩單色光的射出點.從B點射出的單色光由O到B的傳播時間為tB,從C點射出的單色光由O到C的傳播時間為tC,那么()光線為紅光,tB=tC光線為紅光,tB=tC光線為紅光,tB>tC光線為紅光,tB<tCA[錯題分析]——對薄膜干預(yù)的理解有誤核心素養(yǎng)提升(教師備用)學(xué)長經(jīng)歷分享劈尖干預(yù)是一種薄膜干預(yù),其裝置如圖(甲)所示.將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夾入兩張紙片,從而在兩玻璃外表之間形成一個劈形空氣薄膜.當(dāng)光豎直入射后,從上往下看到的干預(yù)條紋如圖(乙)所示.干預(yù)條紋有如下特點:(1)任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面薄膜厚度相等;(2)任意相鄰明條紋或暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定.現(xiàn)假設(shè)在圖(甲)裝置中抽去一張紙片,那么當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后,從上往下觀察到的干預(yù)