1、45 光的色散【复习目标】1理解光的干涉的条件和光的明显衍射的条件。知道干涉和衍射条纹的特征。2知道光的偏振现象及应用。了解激光的特点和应用。3知道双缝干涉测光的波长的实验原理、步骤和注意事项。4理解棱镜对光线的偏折特征，知道各色光对同一种介质的速度、折射率、临界角的变化规律。5了解薄膜干涉产生的原因，知道薄膜干涉在技术上的应用。【预习任务】完成下列任务，记忆并掌握下列概念和规律。一、光的干涉1双缝干涉：让一束单色光投射到两条相距很近的平行狭缝上，就成了两列频率_、振动情况_，相差_的相干光源，两列光波相遇叠加后某些区域出现振动_区，某些区域出现振动_区，形成稳定的明暗相间的、间距_的条纹。2
2、相干条件：_，_。二、光的衍射1光在遇到障碍物时，能够绕过障碍物而照射到阴影区域的现象叫做_。2光产生明显的衍射现象的条件是障碍物、小孔和狭缝的尺寸与光的波长_，或者比光的波长_时，通常情况下，光的波长很小，而一般障碍物的尺寸_光的波长，故观察不到明显的衍射现象，可以近似认为光是沿直线传播的。三、光的偏振1自然光垂直透过某一偏振片后，光振动方向只沿着偏振片的_方向，这种现象就叫做光的_，这样的光叫做_光。光的_证明光是_波。2由太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿_方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波强度都_，这样的光叫自然光。3偏振光的应用：应用于照相机镜头、_、消除车
3、灯眩光等。四、激光1激光的主要特点：_、_、_。2激光的应用：（1）由于其_，可以用它来精确测距，还可以用激光来读VCD唱片、CD唱片或计算机光盘上的信息。（2）由于频率相同，激光是一种人工产生的_，所以它能像无线电波那样进行调制，用来传递信息。（3）由于其_，可以切割物质，医学上作“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤等。（4）全息照相利用了激光的_特点。五、双缝干涉测光的波长的实验1实验装置的作用滤光片作用：_；单缝作用：_；双缝作用是获得_光源；图中是光源，是光屏，它们之间的依次是_、_和_。2实验原理根据公式x=_可计算波长，双缝间的距离d是已知的，双缝到屏的距离l可以用米尺测出，相邻两条亮(暗
4、)纹间的距离x用测量头测出。 为了减小误差，需测出n条亮纹间距a，,则x=_。3本实验的步骤有：（1）取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；（2）按合理顺序在光具座上放置各元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；（3）用米尺测量双缝到屏的距离；（4）用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。六、棱镜对光的色散1白光通过三棱镜发生色散的现象表明：棱镜材料对不同色光的_不同。由色散形成的光谱中各色光的排列顺序可知：红光的偏折角最小，紫光的偏折角最大。说明：同一介质对_光的折射率最小，对_光的折射率最大。光的颜色由光的频率决定，组成白光的各种单色光中，
5、红光频率最小，紫光频率最大。因此证明同一种介质对频率越小的光，折射率_。光进入不同介质中，频率不变，颜色_。物理量 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫原 理频率波动理论折射率小 大实验测定同种媒质中光速大 小同种媒质中波长 v=f同种媒质中折射角大 小2各色光的变化规律3薄膜干涉（1）由薄膜前表面和后表面分别反射的两列光_而成，劈形薄膜的厚度不等，因而不同的位置反射的光波的路程差不同，从而形成不同的_区和_区。在单色光的照射下，看到_的条纹，在白光的照射下，呈现_条纹。当薄膜厚度均匀增加时，条纹是_的。（2）薄膜干涉可应用于检查_、光学镜头上的_。【自主检测】1在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上
6、观察到了彩色干涉条纹，若双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（ C )A只有红光和绿光的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B红光和绿光的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D屏上无任何光亮2一束平行单色光，通过双缝后，在屏上得到明暗相间的条纹，则( C )A相邻亮条纹或暗条纹的间距不等B将双缝中某一缝挡住，屏上的亮、暗条纹位置不变，但亮度减半C将双缝中某一缝挡住，屏上出现间距不等的亮、暗条纹D将双缝中某一缝挡住，则屏上一切条纹将消失，而出现一亮点3（多选）用薄玻璃片制成一个中
7、间空的三棱镜放入水中，当一束白光从一个侧面斜射入并从三棱镜通过时，下面说法中正确的是（ AD ）A各色光都向顶角偏折 B各色光都向底面偏折C红色光的偏折角比紫光的大 D红色光的偏折角比紫光的小4用某一频率的单色光，照射到一些光学装置上，产生不同图样，识别下列图样分别对应什么光现象。甲双缝干涉，乙单缝衍射，丙圆孔衍射，丁圆盘衍射 甲乙丙丁【课堂探究】一、光的干涉和衍射1条纹间距、双缝间距、缝屏间距、波长的关系【例1】（1）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的
8、示数为_mm，求得相邻亮纹的间距x=_mm。（2）已知双缝间距d为2.010-4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式=_，求得所测红光波长为_m。(1)13.870 2.310 (2)=xd/l 6.610-7 【例2】（14年江苏卷）某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题（甲）图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题（乙）图所示。他改变的实验条件可能是_B_。A减小光源到单缝的距离B减小双缝之间的距离C减小双缝到光屏之间的距离D换用频率更高的单色光源【例3】(13年全国卷)下列现象中，属于光的衍射的是（ B ）A雨后出现彩虹 B通过一个狭缝观察日光灯可看到
9、彩色条纹C海市蜃楼现象 D日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹2光的偏振应用【例4】(12年江西卷)如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧。旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是（ C ）AA、B均不变 BA、B均有变化CA不变，B有变化 DA有变化，B不变二、薄膜干涉的应用1增透膜【例5】在光学仪器中，为了减小在光学元件表面上的反射损失，可在光学元件表面镀上一层增透膜，利用薄膜的干涉相消来减少反射光。如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n，最小厚度为d，它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消，那么绿光在真空中的波长为（ D ）Ad/4Bnd/4 C4dD
10、4nd2增反膜【例6】登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n1.5，所要消除的紫外线的频率为8.11014 Hz。（1）他设计的这种“增反膜”所依据的原理是_。薄膜干涉 （2）这种“增反膜”的厚度至少是多少？1.210-7 m. 3检验平整度：等厚处条纹明暗程度相同，如厚度均匀增加，是平行的明暗相间的条纹。即条纹出现弯曲时说明厚度有变化。【例7】（多选）利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图（a）所示，现使透明标准板M和待检工件N
11、间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图（b）所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处，下列判断正确的是（ BC ）AN的上表面A处向上凸起BN的上表面B处向上凸起C条纹的cd点对应处的薄膜厚度相同D条纹的d、e点对应处的薄膜厚度相同三、各色光特点的综合应用【例8】太阳光的可见光部分照射到地面上，通过一定的装置可观察太阳光谱.如图所示是一简易装置，一加满清水的碗放在有阳光的地方，将平面镜M斜放入水中，调整其倾斜角度，使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射，最后由水面折射回空气射到室内白墙上即可观察到太阳光谱的七色光带.逐渐增大平面镜倾斜角度以后各色光陆续消失，则此七色光带从上到下的排列顺序以及最先消失的光分别是( C )A红光紫光，红光 B紫光红光，红光C红光紫光，紫光 D紫光红光，紫光【例9】如图所示，容器中盛有水，PM为水面，从A点发出一束白光，射到水面上的O点后，折射光发生了色散照到器壁上a、b之间，对应a、b两种颜色的单色光，则（ D ）A由A到O，a光的传播时间等于b光的传播时间B若发光点A不变而入射点O左移，则b光可能全反射Ca光和b光分别通过同一单缝，a光在屏上产生的中心亮条纹比b光窄D用a光和b光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验，a光的条纹间距较宽