1、成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修3-4 第十三章 机械波成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 机械波 第十三章 第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 第七节 光的颜色 色散第八节 激 光第十二章 第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 学习目标定位 1课堂情景切入 2知识自主梳理 3重点难点突破 4考点题型设计 5课 时 作 业 6第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 学习目标定位第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人
2、教版 物理 选修3-4 了解光谱的概念，知道光的色散的定义掌握薄膜干涉及薄膜干涉中的色散现象知道折射中的色散现象第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 课堂情景切入第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 夏天，大雨之后往往在天空中会出现美丽的彩虹，这是发生了什么样的光学现象？为什么会出现不同颜色的光？第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 知识自主梳理第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 1光的颜色光的_决定光的颜色；不同颜色的光_不同，cf
3、。2光的色散的定义含有多种颜色的光被分散为_的现象叫光的色散。3光谱的定义含有多种颜色的光被分解后，各色光按其_的有序排列就叫光谱。光的色散频率波长单色光波长第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 1薄膜干涉中的色散(1)薄膜干涉中相干光的获得：光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面_的光是由同一个光波分解而成的，它们具有相同的_、恒定的相位差及振动方向。(2)薄膜干涉的原理：光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的_不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现_条纹；在另一些位置，两列波相遇后相互削弱，于是出现_条纹。色散反射频率路
4、程差亮暗第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 2衍射时的色散用白光进行衍射实验时，得到的是_条纹，这是由于白光中包含各种颜色的光，不同色光亮条纹的_不同造成的。3折射时的色散白光通过棱镜折射后，由上到下的色光顺序为：红、_，在同一种物质中，不同波长的光波的传播速度不一样，波长越短，波速_。彩色位置橙、黄、绿、蓝、靛、紫越小第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 激光是原子受激辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均_，两列相同激光相遇可以发生_。激光是_的相干光。激光的产生相同干涉人工产生第十三章 第七、八节成才之
5、路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 激光的特点及应用特点性质应用相干性激光具有频率_、相位差_、偏振方向_的特点，是人工产生的相干光，具有高度的相干性光纤通信平行度激光的_度非常好，传播_的距离仍能保持一定的强度精确的_；读取光盘上记录的_等高亮度它可以在很小的_和很短的_内集中很大的_用激光束_、焊接、医学上可以用激光做“_”；激发核反应等单一恒定相同平行很远测距信息范围时间能量切割光刀第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 1与普通照相技术的比较普通照相技术所记录的只是光波的能量强弱信息，而全息照相技术还记录了光波的_信息。2原理全息照
6、相的拍摄利用了光的_原理，使_和物光在底片上相遇，发生干涉，形成复杂的干涉条纹。这要求参考光和物光必须具有很高的_性。3观察方向观察全息照片时要用_照射照片，从另一侧面观察。全息照相相位干涉参考光相干激光第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 重点难点突破第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 一、薄膜干涉的成因如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加，若两列波叠加后互相加强，则出现亮纹；在另一些地方，叠加后互相减弱，则出现暗纹。故在单色
7、光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹；若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 观察薄膜干涉现象时，要在有光照的一侧观察还是在无光照的一侧观察？解析：在有光照的一侧，因为薄膜干涉是前后两个面的反射光发生的干涉。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 二、薄膜干涉的应用1等倾法检查平面平整度如图所示，被检查平面B与标准样板A之间形成了一个楔形的空气薄膜，用单色光照射，入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹。被检查平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹
8、平行；若被检查表面某些地方不平，那里空气膜产生的干涉条纹将发生弯曲。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 2光学镜头上的增透膜光学镜头表面常常镀一层透光的膜称为增透膜。因增透膜的厚度为入射光在薄膜中波长的 14，从介质膜前后两个面反射的光的路程差为 2，所以两列光波相互削弱，使反射光的强度大大降低，透射光的强度得到加强。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 特别提醒：对“增透”的理解：如果用宏观的思维方式来理解，两束反射光相互抵消，并没有增加透射光的强度，因此，此过程只是“消反”，却不能“增透”。其实光的干涉将引起
9、整个光场分布的改变，但总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强。增透膜正是通过“消反”来确保“增透”的。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 三、折射时的色散1棱镜(1)定义：光学研究中常用棱镜的横截面为三角形，有的棱镜的横截面为梯形，通常都简称为棱镜。(2)光学作用：光通过棱镜后向它的横截面的底边方向偏折，如图中所示的为光的偏向角，光的偏向角越大，棱镜对光的偏折程度越大。棱镜对光的传播方向的改变遵循光的折射定律。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 2光折射时的色散一束白光通过三棱镜后扩
10、展成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光组成的光带，这种现象称为折射时的色散。从图中可以看出，红光(波长较长)通过棱镜后偏折的程度比其他颜色的光要小，而紫光(波长较短)偏折的程度比其他颜色的光要大。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 特别提醒：1光谱的产生表明，白光是各种单色光组成的复色光。由于各种单色光通过棱镜时偏折的角度不同，所以产生了色散现象。2色散现象表明，棱镜材料对不同色光的折射率是不同的。紫光经棱镜后偏折程度最大，红光偏折程度最小，所以棱镜材料对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小。3由折射率的定义ncv可知，在棱镜中紫光的速度最小，红光的速
11、度最大。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 雨后初晴，往往会看到绚丽的彩虹，你知道彩虹是如何形成的吗？答案：彩虹是因为太阳光照射到空中的圆形小水滴，经小水滴的折射、反射形成色散而成的。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：彩虹，又称天虹，简称虹，是气象中的一种光学现象。当太阳光照射到空气中的水滴，光线被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩光谱，雨后常见。形状弯曲，色彩艳丽。彩虹是因为阳光射到空中接近圆形的小水滴，造成光的色散及反射而成的。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3
12、-4 四、激光具有的特点1相干性好所谓相干性好，是指容易产生干涉现象。普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)频率是不一样的，而激光器发出的激光的频率几乎是单一的，并且满足其他的相干条件。所以，现在我们做双缝干涉实验时，无需在双缝前放一个单缝，而是用激光直接照射双缝，就能得到既明亮又清晰的干涉条纹。利用相干光易于调制的特点传输信息，所能传递的信息密度极高，一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视，全国人民同时通话还用不完它的通讯容量。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 2平行度非常好与普通光相比，传播相同距离的激光束的扩散程度小，光
13、线仍能保持很大的强度，保持它的高能量，利用这一点可以精确测距。现在利用激光测量地月距离精确度已达到1m。3激光的亮度非常高它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。如果把强大的激光束会聚起来，可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温。4激光单色性很好激光的频率范围极窄，颜色几乎是完全一致的。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 激光是不是都很强？解析：在不同的用途上激光的强度差别很大。像唱片中的激光读写、儿童玩具激光灯、激光教鞭等都很弱；像激光手术刀、激光测距、激光加工等都比较强；像激光武器，激光在可控聚变反应中的应用等都特别强。第十
14、三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 五、全息照相如图所示为拍摄全息照片的基本光路。同一束激光被分为两部分，一部分直接照射到底片上(称为参考光)，另一部分通过被拍摄物反射后再到达底片(称为物光)。参考光和物光在底片上相遇时会发生干涉，形成复杂的干涉条纹。底片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光波的强弱。全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，要求参考光和物光有很高的相干性。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 考点题型设计第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 关于薄膜干涉，下
15、列说法中正确的是()A只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象B只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象C厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹D观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧薄膜干涉及应用第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，就会出现明条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹。这种情况在薄膜厚度不均匀才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也能发生干涉现象，这时某些颜色的光因干涉而减弱，另一些光因干涉而加强。减弱的光透过薄膜，加强的光被反射回
16、来，所以这时看到薄膜的颜色是振动加强的光的颜色，但不会形成干涉条纹。答案：D第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 点评：薄膜干涉时，不一定会看到干涉条纹，分析时要注意领会干涉现象的实质：光的叠加，使某些地方的光振动加强，另一些地方振动减弱，或使某种色光振动加强，另一些色光振动减弱，这都属于干涉现象。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到的图象如图乙所示的条纹中的P和Q的情况，这说明()第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版
17、 物理 选修3-4 AN的上表面A处向上凸起BN的上表面B处向上凸起CN的上表面A处向下凹陷DN的上表面B处向下凹陷答案：BC解析：利用光的薄膜干涉来检查平面的平滑情况，就是由标准样板平面和被检查平面间形成一个楔形的空气薄层，用单色光从上面照射，入射光在空气层的上、下表面反射形成的两列相干光束。如果被检测的平面是平的，那么空气层的厚度相同的各点的干涉条纹在一条直线上。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 若是被测平面的某处凹下去了，这时干涉条纹就不在一条直线上，将与膜厚一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹。这是因为凹处的两束反射光的路程差变大，它只能与膜
18、厚一些位置的两反射光的路程差相同而形成同一级的条纹(路程差相同的干涉条纹为同一级，一般路程差大的干涉条纹级别高，路程差小级别低)，显然凹处的级别增大，将与膜厚一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹。故选项C正确。同理，若是被测平面某处凸起来了，则该处的干涉条纹将与膜薄一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹。故选项B正确。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 如图所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片做成的中空三棱镜，里面是空气，一束光A从棱镜的左边射入，从三棱镜的右边射出时发生色散，射出的可见光分布在a点和b点之间，则()折射时的色散现象第十三章 第七、八节成才
19、之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 A从a点射出的是红光，从b点射出的是紫光B从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光C从a点和b点射出的都是紫光，从ab中点射出的是红光D从a点和b点射出的都是红光，从ab中点射出的是紫光答案：B解析：由红光的折射率小于紫光的折射率知，紫光偏离原来方向比红光严重，并且向顶端偏折，光路图如图所示，所以从 a 点射出的是紫光，从 b 点射出的是红光，故选项 B 正确。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 点评：“通过棱镜的光线向底边方向偏折”不适用于本题的条件，切忌生搬硬套。第十三章 第七、八节成才之路 高中
20、新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 (东营市20132014学年高二下学期六校联考)雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是()A紫光、黄光、蓝光和红光B紫光、蓝光、黄光和红光C红光、蓝光、黄光和紫光D红光、黄光、蓝光和紫光答案：B第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：第一次折射时，把水滴看做三棱镜，向下偏折程度最大的光线一定是紫光，偏折程度最小的是红光，故第二次折射后，从题图上可看出紫光是a，红光是d，所以
21、正确答案是B。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 关于激光的应用问题，下列说法中正确的是()A光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中传递信息的B计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用激光有相干性的特点C医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点D“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点激光的应用第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性，A错误。计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应
22、用了激光的平行性好，B错误。医疗中的激光“光刀”利用了激光的亮度高的特点，C正确。激光测距利用的是激光的平行度和方向性好的特点，D错误。答案：C第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 2015年以美国为首的多国联盟多次对伊拉克极端武装分子发动空袭，美方称利用卫星可以将地面状况看得一清二楚，而伊方称，已在各地布满了对空激光炮。试问：在战争爆发时，伊方欲用激光器击毁位于地平线上方的空间站，则应将激光器()A瞄高些B瞄低些C沿视线直接瞄准D若激光束是红色，而空间站是蓝色的，则应瞄高些答案：C第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 解析：空间站反射太阳的光射向地球，通过地球大气层要发生折射，而激光器发出的光通过大气层射向空间站也要发生折射，根据光路可逆，两者的光路相同。因此，A、B两项错误，C项正确。D项中空间站是蓝色的，反射光也是蓝色的，比红色激光束的折射率大，由折射定律知应瞄低些方能射中，故D项错误。第十三章 第七、八节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-4 课 时 作 业（点此链接）
