13.7光的颜色 色散 课件 -2023-2024学年高二下学期物理人教版选修3-4

第十三章 光 第七节 光的颜色 色散 新课引入 单缝衍射 双缝干涉 1.太阳光（白光）：由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，七种单色光组成的复色光。 2.光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象，叫做光的色散。 3.光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列，就是光谱。 760 400 620 600 580 490 450 430 蓝 红 橙 黄 绿 青 紫 1 4 7.50 3.95 5.00 4.76 5.26 6.00 6.67 6.98 ONE 光的颜色 色散 光射到物体上时，一部分光被物体反射和透射，一部分光被物体吸收。如果物体是透明的，还有一部分光透过物体。不同物体，对不同色光的反射、吸收和透过的情况不同，因此呈现出不同的颜色。 ONE 光的颜色 色散 透明物体的颜色是由它透过的色光决定的。 不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。 https://www.bilibili.com/video/BV11L4y1n79e?spm_id_from=333.337.search-card.all.click 植物学家对4千多种花的颜色进行了统计，发现只有8种黑色花，而且还不是纯正的黑色，只是偏紫色而已。为什么会出现这种现象呢？ 原来花的颜色与太阳光及花瓣反射、吸收光的情况有关。太阳光由7种色光组成。光的颜色不同，其热效应也不同。有色不透明物体反射与他相同的光，吸收与它颜色不同的光，黑色物体吸收各种颜色的光。花瓣比较柔嫩，为了生存，避免受高温伤害，它们吸收热效应较弱的光，而反射热效应较强的光。这就是我们看到红、橙、黄色花多，而蓝、紫色花少的原因。若吸收7种色光，受高温伤害就更大，花也更难生存，所以黑花很少。 TWO 几种常见色散 1.衍射色散 2.干涉色散 用白光做光的单缝衍射和双缝干涉实验，得到的条纹是彩色的。这是因为白光中包含了各种颜色的光，衍射时不同色光的亮条纹位置不同，于是各种色光就区分开了。 TWO 几种常见色散 薄膜干涉 1.现象：太阳光下肥皂泡看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，看起来也是彩色的。 思考：这些现象是怎样形成的？ TWO 几种常见色散 2.原理：由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。 前表面 后表面 光程差为波长的整数倍，形成亮条纹。 光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。 TWO 几种常见色散 薄膜干涉 3.结论： ①光照射到薄膜上，在薄膜的前、后两个面反射的光是由同一个实际的光源分解而成的，它们具有相同的频率，恒定的相位差，两束光发生干涉。 ②出现亮条纹的位置，两束光的路程差Δr＝kλ(k＝0,1,2,3…)，出现暗条纹的位置，两束光的路程差Δr＝ λ(k＝0,1,2,3…). ③由于白光中的各色光波长不同，干涉后的条纹间距不同，薄膜上就会出现彩色条纹 TWO 几种常见色散 薄膜干涉 4.应用：①检查物体表面平整度 取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片（薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度。），使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜。用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹。 楔形空气薄层 标准样板 被检测平面 等厚线 TWO 几种常见色散 根据等厚线判断凹凸 如果被检测平面某处凹下，则对应条纹提前出现， 如果被检测平面某处凸起，则对应条纹延后出现 从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。 TWO 几种常见色散 薄膜干涉 4.应用：②增透膜和高反射膜 光学仪器中，光学元件表面的反射，不仅影响光学元件的通光量，而且这些反射光还会在仪器中形成杂散光，影响光学仪器的成像质量。为了解决这些问题，通常在光学仪器的表面镀上一定厚度的单层或多层膜，目的是为了减小元件表面的反射光，这样的膜叫做光学增透膜（也叫减反膜） 增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光在薄膜中的时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长。它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜（常用氟化钙）。 增透膜 薄膜厚度 真空中 增透膜中 TWO 几种常见色散 薄膜干涉 高反射膜 薄膜厚度 思考：若想增强反射光的强度，使透射光强度为零，制成高反射膜，薄膜的厚度与光的波长之间应该满足什么关系？ 此时前后表面反射光的光程差应等于一个波长，即： 高反射膜：在薄膜的两个面上的反射光相互加强，起到减小透射光、增大反射光强度的作用。 TWO 几种常见色散 薄膜干涉——牛顿环 用一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触。 在日光下或用白光照射时，可以看到接触点为一暗点，其周围为一些明暗相间的彩色圆环。 而