第7、8節光的顏色_色散_激光光的顏色色散探新知基礎練1光的顏色與波長的關系不同顏色的光，波長不同。2光的色散與光譜(1)光的色散：含有多種顏色的光被分解為單色光的現象。(2)白光是復色光：白光的干涉條紋是彩色的，可見白光是由多種色光組成的。白色光包含七種色光，色散后形成的光譜按波長由大到小的排列順序為，紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。(3)光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長的有序排列。辨是非(對的劃“”，錯的劃“”)1光的顏色取決于折射率。()2光的顏色取決于光的頻率。()釋疑難對點練1對光的顏色的理解不同顏色的光，波長不同，頻率不同，而同種顏色的光在不同的介質中折射率不同，速度和波長均不相同，但頻率相同，由此可知，光的顏色是由頻率決定的，而不是由波長決定的。2白光的干涉圖樣若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中央條紋是白色的。這是因為：(1)從雙縫射出的兩列光波中，各種色光都能形成明暗相間的條紋，各種色光都在中央條紋處形成亮條紋，從而復合成白色條紋。(2)兩側條紋間距與各色光的波長成正比，即紅光的亮條紋間距寬度最大，紫光的亮條紋間距寬度最小，即除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，便形成了彩色干涉條紋。特別提醒用白光做干涉實驗，從紅光到紫光其波長由大到小，它們的干涉條紋間距也是從大到小，屏中央各色光都得到加強，混合成白色，但兩側因條紋間距不同而分開形成彩色，而且同一級條紋內紫外紅。試身手1用白光做雙縫干涉實驗時，得到彩色的干涉條紋，下列說法正確的是()a干涉圖樣的中央亮條紋是彩色的b在靠近中央亮條紋兩側最先出現的是紅色條紋c在靠近中央亮條紋兩側最先出現的是紫色條紋d在靠近中央亮條紋兩側最先出現的彩色條紋的顏色與雙縫間距離有關解析：選c白光是各種不同色光組成的復色光，光屏中央到兩狹縫距離相等，各色光經雙縫到達光屏中央的路程差為零，在光屏中央均出現亮條紋，各色光復合成白光，所以中央亮條紋為白色。由x可知，不同色光的干涉條紋間距x隨波長的增大而增大，紫光的波長最短，所以靠近中央亮條紋兩側最先出現的是紫色條紋。故c正確。薄膜干涉中的色散探新知基礎練薄膜干涉(1)觀察薄膜干涉：如圖所示，把這層液膜當成一個平面鏡，用它觀察燈焰的像，可以觀察到沿水平方向的明暗相間的條紋。(2)相干光源：液膜前后表面反射的光波。(3)形成明暗相間條紋的原因：與雙縫干涉的情況相同，在膜上不同位置，來自薄膜前后兩個面的反射光分別用圖中實、虛線來代表，所走的路程差不同。路程差是光在介質中波長的整數倍的位置上，疊加后加強，出現了亮條紋；路程差是光在介質中半波長的奇數倍的位置上，疊加后相互削弱，于是出現了暗條紋。(4)薄膜干涉的應用：光學器材鏡頭上的增透膜，檢查精密儀器的表面。辨是非(對的劃“”，錯的劃“”)1薄膜干涉是利用薄膜前后兩個面的反射光的干涉現象。()2雨后在路上小水潭看到的彩色是由于發生薄膜干涉的緣故。()3利用薄膜干涉原理不能檢查平面平整度。()釋疑難對點練薄膜干涉的應用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，如果被檢測平面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的。如果被測表面某處凹下，則對應亮條紋(或暗條紋)提前出現，如圖乙中p條紋所示；如果某處凸起來，則對應條紋延后出現，如圖乙中q所示，即亮條紋在凹陷處向空氣膜較薄處彎曲，在凸起處向空氣膜較厚處彎曲。(注：“提前”與“延后”不是指在時間上，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，當路程差為半波長的奇數倍時，在兩個表面反射的光反向，相互抵消，從而使反射的兩列光波產生相消干涉，反射光的能量幾乎等于零。一般取最小厚度d滿足2d(此波長為光在該種介質中的波長)，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。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度幾乎為零，而其他波長的光并沒有完全抵消，所以增透膜呈現淡紫色。特別提醒增透膜的“增透”應理解為：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。增透膜是通過“消反”來確保“增透”的。試身手2如圖所示是用干涉法檢查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加濾光片產生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個表面反射的光疊加而成的()aa的上表面和b的下表面ba的上表面和b的上表面ca的下表面和b的下表面da的下表面和b的上表面解析：選d利用薄膜干涉檢查玻璃表面是否平整的方法中所說的薄膜在這里指的是標準樣板與待測玻璃板間的空氣膜。單色光在這個空氣膜的上下表面的反射光形成相干光，由于膜呈楔形，故產生明暗相間條紋。易知，d正確。衍射和折射時的色散探新知基礎練1衍射時的色散用白光進行衍射實驗時，得到的是彩色條紋，這是由于白光中包含各種顏色的光，不同色光亮條紋的位置不同造成的。2折射時的色散(1)偏向角：光通過棱鏡后向它的橫截面的底邊方向偏折，如圖甲中的為光的偏向角，光的偏向角越大，棱鏡對光的偏折程度越大。(2)白光通過棱鏡時的色散：一束白光通過三棱鏡后形成如圖乙所示的光譜，由上到下的色光順序為：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。它說明白光是由這七種色光組成的復色光；結論：白光色散時，紅光的偏向角最小，紫光的偏向角最大。這說明同種物質對波長不同的光的折射率不一樣，波長越短，折射率越大；不同色光在同種介質中有以下關系：f越大，越小，n越大，v越小，越大；f越小，越大，n越小，v越大，越小。辨是非(對的劃“”，錯的劃“”)1色散現象說明白光是一種復色光。()2衍射和折射都可以發生色散現象。()釋疑難對點練各種色光特性的比較各種色光紅橙黃綠青藍紫頻率小大折射率小大經三棱鏡折射時的偏向角小大波長長短介質中的波速大小試身手3紅、綠、黃三條入射光線，分別沿與三棱鏡的底面平行的方向射入三棱鏡的一個側面，從三棱鏡的另一個側面射出，且出射光線交于三棱鏡底邊延長線上的三點，三點到三棱鏡底邊中點的距離分別為x1、x2、x3，則()ax1x2x3bx1x2x2x3 dx1x3x2解析：選d依據色散知識可知，光線經過三棱鏡折射將偏向三棱鏡的底邊，交于三棱鏡底邊延長線上的一點，此點到底邊中點的距離與光線偏折的角度有關，偏折的角度越大，交點到底邊中點的距離越小。因此，紅光出射光線與底邊延長線的交點距底邊中點的距離大于黃光的，黃光的又大于綠光的，故選項d正確。激光探新知基礎練1激光的特點及應用特點性質應用相干性激光具有頻率單一、相位差恒定、偏振方向相同的特點，是人工產生的相干光，具有高度的相干性光纖通信平行度激光的平行度非常好，傳播很遠的距離仍能保持一定的強度精確的測距；讀取光盤上記錄的信息等高亮度它可以在很小的范圍和很短的時間內集中很大的能量用激光束切割、焊接，醫學上可以用激光做“光刀”，激發核反應等2.全息照相(1)與普通照相技術的比較：普通照相技術所記錄的只是光波的強弱信息，而全息照相技術還記錄了光波的相位信息。(2)原理：全息照相的拍攝利用了光的干涉原理，使參考光和物光在底片上相遇，發生干涉，形成復雜的干涉條紋。這要求參考光和物光必須具有很高的相干性。(3)觀察全息照片時要用激光照射照片，從另一側面觀察。辨是非(對的劃“”，錯的劃“”)1利用激光平行度好可以用來測距。()2利用激光的相干性好可以用來做“光刀”。()釋疑難對點練1激光的產生 激光是原子受激輻射產生的光，發光的方向、頻率、偏振方向均相同，兩列相同激光相遇時可以發生干涉。 2激光的特點 (1)激光是人工產生的相干光，其單色性好，相干性好。激光的頻率單一，相干性非常好，顏色特別純。用激光做衍射、干涉實驗，效果很好。 (2)激光的平行度好。從激光器發出的激光具有極好的平行性，幾乎是一束方向不變、發散角很小的平行光。傳播幾千米后，激光斑擴展范圍不過幾厘米，而探照燈的光束能擴展到幾十米范圍。 (3)亮度高。激光可以在很小的空間和很短的時間內集中很大的能量。 試身手4(多選)關于激光，下列說法正確的是()a激光是用人工方法激發出的一種特殊的光b自然界中某些天然物體也可以發出激光c激光可以像刀子一樣切除腫瘤d由于激光的方向性好，所以激光不能發生衍射現象解析：選ac激光是用人工方法激發出的一種特殊的光，a項正確，b項錯誤；激光具有方向性好、亮度高、強度大等特點，可以像刀子一樣切除腫瘤，c項正確；激光是一種波，只要是波就能發生衍射現象，d項錯誤。薄膜干涉的理解與應用典例1(多選)如圖甲所示，用單色光照射透明標準板m來檢查平面n的上表面的平滑情況，觀察到的圖象如圖乙所示的條紋中的p和q的情況，這說明()an的上表面a處向上凸起bn的上表面b處向上凸起cn的上表面a處向下凹陷dn的上表面b處向下凹陷解析選bc利用光的薄膜干涉來檢查平面的情況，就是由標準樣板平面和被檢查平面間形成一個楔形的空氣薄層，用單色光從上面照射，入射光在空氣層的上、下表面反射形成的兩列光波發生干涉。如果被檢測的面是平的，那么空氣層的厚度相同的各點的干涉條紋在一條直線上。若是被檢測平面的某處凹下去了，這時干涉條紋就不是直線，在凹處的干涉條紋將向楔形膜中薄的一側彎曲。這是因為凹處的兩束反射光的路程差變大，它只能與膜厚一些位置的兩反射光的路程差相同而形成同一級的條紋(路程差相同的干涉條紋為同一級，一般路程差大的干涉條紋級別高，路程差小的干涉條紋級別低)，顯然凹處的級別增大，將與膜厚一些位置的干涉條紋形成同一級別的條紋，故b、c正確。折射時的色散典例2如圖所示，一束白光通過玻璃棱鏡發生色散現象，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思路點撥同一介質對不同的色光有不同的折射率，介質對頻率大、波長短的光折射率大，按折射率從小到大依次排列為：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。解析選b白光中紅光的頻率最低，在玻璃中的折射率最小，由n可知，紅光的傳播速度最大，紫光的頻率最高，在玻璃中的折射率最大，傳播速度最小，經過棱鏡發生色散時，偏折最大，綜上所述，a、c、d均錯誤，b正確。激光的應用典例3(多選)下列說法正確的是()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”可以有效地減少細菌的感染d激光可用于全息照相，有獨特的特點解析選acd激光平行度好，即使在傳播了很遠的距離之后，它仍保持一定的強度，此特點可用于激光測距，選項a正確；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金屬加工、激光醫療、激光美容、激光武器等，選項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，選項d正確；由于激光亮度高、能量大，在切割皮膚的同時，也能殺滅細菌，所以選項c正確。課堂對點鞏固1在演示雙縫干涉的實驗時，常用激光做光源，這主要是應用激光的什么特性()a亮度高b平行性好c單色性好 d波動性好解析：選c頻率相同的兩束光相遇才能發生干涉，激光的單色性好，頻率單一，通過雙縫時能夠得到兩束相干光，c正確。 2.如圖所示，一個小的光源s發出白光，經三棱鏡分光。若人沿著折射光線的反方向觀察，通過棱鏡可以看到()a白光點b光點上部紅色，下部紫色c光點上部紫色，下部紅色d看不到光源的像解析：選c由于各種單色光中，紫光的折射率最大，偏折角也最大，人眼沿著折射光線的反方向觀察，紫光成的像位置最高，紅光的折射率最小，偏折角也最小，成的像位置最低，故c正確。3關于薄膜干涉，下列說法中正確的是()a只有厚度均勻的薄膜才會發生干涉現象b只有厚度不均勻的楔形薄膜，才會發生干涉現象c厚度均勻的薄膜會形成干涉條紋d觀察肥皂液膜的干涉現象時，觀察者應和光源在液膜的同一側解析：選d當光從薄膜的一側照射到薄膜上時，只要前后兩個面反射回來的光波的路程差滿足振動加強的條件，就會出現明條紋，滿足振動減弱的條件就會出現暗條紋。這種情況在薄膜厚度不均勻時才會出現；當薄膜厚度均勻時，不會出現干涉條紋，但也發生干涉現象，如果是單色光照射，若滿足振動加強的條件，整個薄膜前方都是亮的，否則整個薄膜的前方都是暗的。故a、b、c錯誤；肥皂液膜的干涉現象是液膜前后兩表面的反射光形成的，與入射光在同一側，故d正確。4關于激光的應用問題，下列說法中正確的是()a光纖通信是應用激光平行度非常好的特點對信號進行調制，使其在光導纖維中進行信息傳遞b計算機內“磁頭”讀出光盤上記錄的信息是應用了激光相干性好的特點c醫學中用激光做“光刀”來切除腫瘤是應用了激光亮度高的特點 d“激光測距雷達”利用激光測量很遠目標的距離是應用了激光亮度高的特點解析：選c由激光的特點及應用可知光纖通信主要利用激光的相干性，選項a錯誤；計算機內的“磁頭”讀出光盤上的信息主要應用了激光的平行度好，選項b錯誤；醫療中的激光“光刀”利用了激光亮度高的特點，選項c正確；激光測距利用激光的平行度好，選項d錯誤。 課堂小結課時跟蹤檢測十六一、單項選擇題1關于激光與自然光，下列說法不正確的是()a激光的頻率單一，而自然光是含有各種色光頻率的光，所以激光的相干性好b自然光是由物質的原子發射出來的，而激光是人工產生的，所以激光不是由物質的原子發射出來的c激光和自然光都具有相同的本質，它們都是由原子的躍遷產生的d相干性好是激光與普通光的重要區別解析：選b光都是由物質的原子中發射出來的，激光的頻率單一，相干性很好，是與普通光的重要區別所在，自然光中含有各種頻率的光，a、c、d正確，b錯誤。2一個半徑較大的透明玻璃球體，若截去其上面的一大部分，然后將這一部分放到標準的水平面上，現讓單色光豎直射向截面，如圖所示，在反射光中看到的是()a平行的、明暗相間的干涉條紋b環形的、明暗相間的干涉條紋c只能看到同顏色的平行反射光d一片黑暗解析：選b薄膜干涉條紋可看做等厚線，題圖中，厚度相同的空氣薄膜應是以切點為圓心的一個個圓，故干涉條紋應是環形的條紋，又因是單色光照射，所以