高中物理 13.7 光的顏色 色散 13.8 激光 新人教選修34

.............一、對(duì)色散的理解.1.折射時(shí)的色散(1)我們把射出棱鏡的光線與入射光線方向的夾角叫通過棱鏡的偏向角，如圖所示，實(shí)驗(yàn)表明，白光色散時(shí)，紅光的偏向角最小，紫光的偏向角最大.這說明玻璃對(duì)不同色光的折射率是不同的.紫光的最大，紅光的最小..(2)由于介質(zhì)中的光速v=故在同種介質(zhì)中折射率大的光速小，各種色光在同種介質(zhì)中的光速依次為v紫<v藍(lán)<…<v橙<v紅，即紅光的速度最大，紫光的速度最小.(3)如圖所示，白光經(jīng)過三棱鏡后，在光屏上呈現(xiàn)七色光帶；若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(shí)質(zhì)上是光的折射現(xiàn)象..2.雙縫干涉中的色散用不同的單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，得到的條紋之間的距離不一樣，但都是明暗相間的單色條紋.由Δx=知，紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，Δx最大，紫光波長(zhǎng)最短，Δx最小.白光干涉時(shí)的條紋是彩色的，可見，白光是由多種色光組成的復(fù)色光，發(fā)生干涉時(shí)，白光發(fā)生了色散現(xiàn)象..色散現(xiàn)象的本質(zhì)是同一種介質(zhì)對(duì)頻率不同的復(fù)色光的折射率不同，各種色光以相同的入射角射入介質(zhì)時(shí)，折射角不同，折射方向不同，各種色光就分散開來，形成彩色光帶..【典例1】一束細(xì)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所示的光譜，其中a、c為光譜的邊緣色光，關(guān)于a、b、c三種色光，下列說法正確的是().A.把溫度計(jì)放在光屏上c色光的下方，示數(shù)增加最快B.若分別讓a、b、c三色光通過一雙縫干涉裝置,則a光形成的干涉條紋的間距最大C.a、b、c三色光在玻璃三棱鏡中的傳播速度依次越來越小D.讓a、b、c三色光以同一入射角，從空氣中射入某一介質(zhì)，若b光恰能發(fā)生全反射，則c光也一定能發(fā)生全反射.【解題指導(dǎo)】解答本題可按以下流程進(jìn)行分析:.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選A.同一介質(zhì)對(duì)紅光折射率最小，對(duì)紫光折射率最大，所以a是紫光，c是紅光.紅外線具有熱效應(yīng)，溫度計(jì)放在其中，示數(shù)增加最快，故選項(xiàng)A正確；根據(jù)Δx=可知，紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，干涉條紋間距最大，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)n=折射率大的速率小，所以va<vb<vc，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于nb>nc，根據(jù)sinC=，Cb<Cc，當(dāng)b光恰能發(fā)生全反射時(shí)，c光的入射角小于臨界角，不會(huì)發(fā)生全反射，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤..【變式訓(xùn)練】(2011·三明高二檢測(cè))如圖所示，從點(diǎn)光源S發(fā)出的一束細(xì)白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的ab間形成一條彩色光帶.下面的說法中正確的是().A.在三棱鏡中a側(cè)光的傳播速率大于b側(cè)光的傳播速率B.b側(cè)光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象C.若改變白光的入射角，在屏上最先消失的是b側(cè)光D.通過同一雙縫干涉裝置產(chǎn)生的干涉條紋的間距Δxa>Δxb.【解析】選B.根據(jù)色散形成的光譜，所以fa>fb,λa<λb，所以b更容易產(chǎn)生衍射，故B正確；na>nb，根據(jù)n=，所以va<vb，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；sinC=，所以b光的臨界角大，a光更容易發(fā)生全反射，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)Δx=可知，Δxa<Δxb，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤..【變式備選】如圖所示，一束紅光和一束紫光平行入射到三棱鏡上，經(jīng)三棱鏡折射后，交匯在同一點(diǎn)，若三棱鏡對(duì)紅光和紫光的折射率分別為n1和n2，紅光和紫光的頻率分別為f1和f2，則有().A.n1<n2，a為紅光，b為紫光，f1>f2B.n1<n2，a為紫光，b為紅光，f1<f2C.n1>n2，a為紅光，b為紫光，f1>f2D.n1>n2，a為紫光，b為紅光，f1<f2【解析】選B.由介質(zhì)進(jìn)入空氣，光的頻率不變，故選項(xiàng)B正確..二、薄膜干涉及其應(yīng)用.1.用干涉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(cè)平面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的.如果被測(cè)表面某處凹下，則對(duì)應(yīng)亮條紋(或暗條紋)提前出現(xiàn)，如圖乙中P條紋所示；如果某處凸起來，則對(duì)應(yīng)條紋延后出現(xiàn)，如圖乙中Q所示..(注：“提前”與“延后”不是指在時(shí)間上，而是指由左到右的位置順序上).2.增透膜為了減少光學(xué)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.如圖所示，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(dāng)路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，在兩個(gè)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..一般取最小厚度d滿足2d=(此波長(zhǎng)為光在該種介質(zhì)中的波長(zhǎng))由于白光中含有多種波長(zhǎng)的光，所以增透膜只能使其中一定波長(zhǎng)的光相消.因?yàn)槿藢?duì)綠光最敏感，一般選擇對(duì)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，而其他波長(zhǎng)的光并沒有完全抵消，所以增透膜呈現(xiàn)淡紫色..增透膜的“增透”應(yīng)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的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增強(qiáng).增透膜是通過“消反”來確?！霸鐾浮钡?.【典例2】如圖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.所用單色光是用普通光源加濾光片產(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().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【解題指導(dǎo)】薄膜干涉是從薄膜兩個(gè)表面反射的兩束光疊加形成的..【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C.樣板和厚玻璃之間存在楔形空氣薄膜，用單色光從這個(gè)空氣薄膜表面照射，入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.空氣薄膜的上、下表面就是a的下表面和b的上表面，故選項(xiàng)C正確..【互動(dòng)探究】(2011·哈爾濱高二檢測(cè))光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說法正確的是()A.用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度利用了光的偏振現(xiàn)象B.用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣利用了光的衍射現(xiàn)象C.光導(dǎo)纖維傳遞信息利用了光的全反射現(xiàn)象D.光學(xué)鏡頭上的增透膜利用了光的干涉現(xiàn)象.【解析】選C、D.檢查光學(xué)平面的平整程度是利用了薄膜干涉現(xiàn)象，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用了色散現(xiàn)象，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光導(dǎo)纖維傳遞信息是利用全反射現(xiàn)象，故選項(xiàng)C正確；增透膜利用了光的薄膜干涉現(xiàn)象，故選項(xiàng)D正確..【規(guī)律方法】被測(cè)平面凹下或凸起的形象判斷法：被測(cè)平面凹下(或凸起)的形象判斷法——矮人行走法.即把干涉條紋看成“矮人”的行走軌跡.讓一個(gè)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(cè)板，頭頂樣板，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；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..【變式備選】(2011·福州高二檢測(cè))用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象.左側(cè)點(diǎn)燃酒精燈(在燈芯上灑些鹽)，右側(cè)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈.下面說法正確的是()A.火焰的像在肥皂液薄膜上B.若要觀察到干涉圖樣，人應(yīng)位于金屬絲圈的左側(cè)C.若要觀察到干涉圖樣，人應(yīng)位于金屬絲圈的右側(cè)D.由于重力作用，使肥皂液薄膜上薄下厚，相當(dāng)于三棱鏡，所以這一現(xiàn)象實(shí)際上是光的色散.【解析】選B.根據(jù)透鏡或平面鏡成像原理，火焰的像都在薄膜右側(cè)，不在薄膜上，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；肥皂膜的彩色條紋是前后兩表面反射的光束干涉的結(jié)果，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；觀測(cè)到干涉圖樣，應(yīng)該在入射光一側(cè)觀察，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤..【典例】(2010·江蘇高考)激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點(diǎn)，在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用廣泛.下面關(guān)于激光的敘述正確的是()A.激光是縱波B.頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長(zhǎng)相同C.兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D.利用激光平行度好的特點(diǎn)可以測(cè)量月球到地球的距離.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選D.一切光都是橫波，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)v=λf，光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，頻率相同，波長(zhǎng)不同，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；發(fā)生干涉現(xiàn)象的兩束光頻率必須相同，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D項(xiàng)正確.

.一、選擇題1.(2011·萍鄉(xiāng)高二檢測(cè))下列與光的干涉有關(guān)的事實(shí)是()A.用光導(dǎo)纖維傳播信號(hào)B.用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度C.一束白光通過三棱鏡形成彩色光帶D.水面上的油膜呈現(xiàn)彩色.【解析】選A、B、D.光導(dǎo)纖維是利用光的全反射和激光的相干性,從而能像無線電波那樣被調(diào)制，用來傳遞信息，故選項(xiàng)A正確；白光通過三棱鏡出現(xiàn)彩色光帶是色散現(xiàn)象，故C錯(cuò)；用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度、水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光在前后兩個(gè)表面反射的光干涉形成的，故選項(xiàng)B、D正確..2.(2011·海淀區(qū)高二檢測(cè))如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)是如圖中的().【解析】選D.薄膜豎直放置，上端薄，下端厚，同一水平位置的薄膜的厚度相同，出現(xiàn)的干涉條紋應(yīng)是水平，故選項(xiàng)D正確..3.以下關(guān)于偏振片和增透膜的說法正確的是()A.拍攝水下景物時(shí)，為減小光在水面處的反射，使景物更加清晰，可在照相機(jī)鏡頭前加一增透膜B.為減小光在照相機(jī)鏡面處的反射，使景物更加清晰，可在照相機(jī)鏡頭前加一偏振片C.照相機(jī)的增透膜厚度通常為λ/2D.3D立體電影充分利用了光的偏振原理.【解析】選D.水面的反射光是偏振光，減弱偏振光的影響，應(yīng)該加偏振片，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；照相機(jī)鏡頭前應(yīng)加增透膜，以減小反射光，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；增透膜的厚度通常為綠光在增透膜這種介質(zhì)中的波長(zhǎng)的，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；3D立體電影充分利用了光的偏振原理，故選項(xiàng)D正確..4.下列現(xiàn)象中可以用薄膜干涉來解釋的是()A.雨后的彩虹B.水面上的油膜在陽光照射下呈彩色C.透過昆蟲的翅膀看陽光呈彩色D.荷葉上的水珠在陽光下晶瑩透亮【解析】選B.雨后的彩虹是色散現(xiàn)象，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；透過昆蟲的翅膀看陽光呈彩色是衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；水珠在陽光下晶瑩透亮是全反射的結(jié)果，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；油膜在陽光照射下呈彩色是薄膜干涉的結(jié)果，故現(xiàn)象B正確..5.(2011·安慶高二檢測(cè))下列說法不正確的是()A.增透膜的厚度應(yīng)為入射光在薄膜中波長(zhǎng)的四分之一B.光的色散現(xiàn)象表明了同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，各色光在同一介質(zhì)中的光速也不同C.用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)相鄰條紋之間的距離不相等D.光的衍射為光的波動(dòng)說提供了有力的證據(jù).【解析】選C.增透膜厚度不宜太厚，所以增透膜的厚度應(yīng)為使從增透膜前后兩表面反射的光路程差等于故選項(xiàng)A正確；光的色散說明同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，折射后偏折角不同，才分散開形成彩色光帶，故選項(xiàng)B正確；單色光雙縫干涉條紋的距離相同，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；干涉、衍射是波具有的特性，故選項(xiàng)D正確.所以說法不正確的是C選項(xiàng)..6.(2011·福州高二檢測(cè))如圖所示，一束白光通過玻璃棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象，下列說法正確的是()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.【解析】選B.根據(jù)色散，可知上端是紅光，下端是紫光；紅光的偏折角最小，紫光的偏折角最大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確.紫光的折射率大于紅光的折射率，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)n=可知，選項(xiàng)D錯(cuò)誤..7.一復(fù)色光中只含有a、b兩種單色光，用該復(fù)色光照射一豎直理想透明薄膜(膜層厚度從零開始，上薄下厚)時(shí)，得到如圖所示的干涉圖樣.若用此復(fù)色光通過玻璃半球射向空氣，下列四個(gè)光路圖中可能符合實(shí)際情況的是()..【解析】選A、D.根據(jù)薄膜干涉圖象，可知λa<λb，所以a光的折射率大，故選項(xiàng)A、D正確..二、非選擇題8.如圖所示，一束由紅、綠、紫三種單色光組成的復(fù)色光，通過橫截面為梯形的玻璃后，在光屏上形成彩色光帶，則彩色光帶從上到下依次為_____的排列順序..【解析】發(fā)生折射時(shí)，折射率越小，偏折角越小.由于紅、綠、紫光的頻率依次增大，折射率依次增大，故彩色光帶從上到下依次為紫、綠、紅.答案：紫、綠、紅.9.(2011·廣州高二檢測(cè))用干涉法檢查物體表面平滑程度，產(chǎn)生的干涉條紋是一組平行的條紋，若劈尖的上表面向上平移，如圖甲所示，則干涉條紋的距離將_____；若使劈尖角度增大，如圖乙所示，干涉條紋的距離將_____；若用折射率為n的透明介質(zhì)充滿劈尖，干涉條紋的距離將_____.(均選填“變窄”、“變寬”或“不變”).【解析】劈尖的上表面向上平移時(shí)，上下表面的反射光的光程差增大，但變化情況仍相同，只是條紋平移了，條紋間距不變；若劈尖角度增大，則光程差變大的快了，因而條紋間距變窄；如果用折射率為n的透明介質(zhì)充滿劈尖，光波的波長(zhǎng)變小，因而條紋間距變窄.答案：不變變窄變窄.10.為了減少光在透鏡表面由于反射帶來的損失，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5.52×10-7m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..【解析】增透膜的厚度為綠光在膜中波長(zhǎng)的設(shè)綠光在真空中的波長(zhǎng)為λ0，在增透膜中的波長(zhǎng)為λ，由關(guān)系式得：所以增透膜厚度答案：1×10-7m

.Thankyou!..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:24:19PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:24:19PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/