4.5 光的色散（举一反三·讲义）物理新教材人教版八年级上册

本初中物理讲义聚焦“光的色散”核心知识点，从牛顿三棱镜实验切入，系统梳理光的色散现象（太阳光分解为红橙黄绿蓝靛紫）、色光三原色（红绿蓝）、看不见的光（红外线热作用、紫外线荧光效应）及物体颜色规律（透明物体透色光、不透明物体反射色光），构建连贯知识支架。 该资料以情境导入（彩虹现象、牛顿实验）激发科学探究兴趣，通过实验操作（三棱镜分光）培养科学思维中的模型建构与推理，核心易错点总结（如色散与折射区分、三原色记忆）助力物理观念形成，题型设计（例题+变式+分层作业）兼顾课中教学与课后巩固，有效提升学生学习效率与知识掌握度。

4.5 光的色散 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（4个知识归纳+4个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 用三棱镜展示手电的光经过三棱镜（让一束太阳光照射到三棱镜上）后的神奇现象： 17世纪以前，人们一直认为白色是最单纯的颜色。直到1666年，英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜使太阳光发生了色散，这才揭开了光的颜色之谜。 同学们在雨后是否见过彩虹？彩虹有哪几种颜色？ （学生回答：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色） 太阳光（白光）通过三棱镜后为什么会变成七种颜色？白光是不是单纯的光？今天，我们就来探究光的色散现象。 知识归纳 【知识点1 光的色散现象】 1. 光的色散实验 实验器材：三棱镜、白色光屏 实验操作：让一束太阳光照射到三棱镜上。 实验现象：在白屏上形成一条彩色光带，颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 实验结论： (1) 太阳光（白光）通过棱镜后被分解成各种颜色的光，这种现象叫做光的色散。 (2) 白光是由各种色光混合而成的，是复色光，不是单色光。 2. 色散的原理 (1) 不同的单色光通过棱镜时偏折程度不同。 (2) 红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大。 (3) 偏折程度从小到大依次为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 3. 生活中的色散现象——彩虹 (1) 雨后天空悬浮着大量细小的水珠，太阳光照射到这些小水珠上，经反射和折射后发生色散现象，形成绚丽的彩虹。 (2) 彩虹的外侧是红色，内侧是紫色。 【例1】（多选）下列古诗文中的光现象，描述正确的是（     ） A．“两岸绝壁一线天，瀑布彩虹舞山洞”，彩虹是光的色散现象 B．“当窗理云鬓，对镜贴花黄”，利用光在镜面上反射形成的等大实像 C．“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺”，“圆缺”的月亮是因为光的直线传播 D．“绿树阴浓夏日长，楼台倒影入池塘”，楼台倒影是因为光的反射现象 【答案】ACD 【详解】A．彩虹是太阳光经空气中小水滴折射分解为七色光，属于光的色散现象，故A正确； B．平面镜成像所成的是等大虚像，不是实像，故B错误； C．月亮靠反射太阳光发亮，光沿直线传播时仅能照亮月球朝向太阳的一侧，地、月、日相对位置变化时，地球观测到的月球亮面占比改变，形成“圆缺”现象，原理为光的直线传播，故C正确； D．平静的池塘水面相当于平面镜，楼台倒影属于平面镜成像，原理是光的反射，故D正确。 故选ACD。 【变式1-1】我国的诗词文化有几千年的灿烂历史，很多名句蕴含着丰富的物理知识，下列诗句从物理学的角度解释正确的是（     ） A．“绿树阴浓夏日长，楼台倒影入池塘”，倒影是由光的直线传播形成的 B．“香炉初上日，瀑水喷成虹”，彩虹是由于光的色散形成的 C．“池水映明月，潭清疑水浅”，水浅是由光的反射造成的 D．“峰多巧障日，江远欲浮天”，障日是光的折射 【答案】B 【详解】A．倒影属于平面镜成像，由光的反射形成，故A错误； B．彩虹是太阳光通过小水珠发生折射分解为七色光，属于光的色散现象，故B正确； C．“疑水浅”是光从水中斜射入空气中时发生折射，使池底虚像位置高于实际位置导致，由光的折射造成，故C错误； D．山峰障日是光沿直线传播时被山峰遮挡导致，属于光的直线传播现象，故D错误。 故选B。 【变式1-2】下列的四种现象中，属于光的色散现象的是（     ） A．笔直的光线射入树林中 B．钢勺好像在水面处折断了 C．雨过天晴，彩虹飞架 D．荷花在水中形成倒影 【答案】C 【详解】白光被分解为七种色光的现象叫色散。 A. 笔直的光线射入树林中，属于光沿直线传播现象，故A不符合题意； B. 钢勺好像在水面处折断了，属于光的折射现象，故B不符合题意； C. 彩虹是太阳光经空气中的小水珠折射后分解为七色光，属于光的色散现象，故C符合题意； D. 倒影是平面镜成像现象，是光的反射形成的，故D不符合题意。 故选C。 【知识点2 色光的混合】 1. 色光的三原色 人们发现，把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合，就可以看到各种颜色。 因此把红、绿、蓝叫作色光的三原色。 红、绿、蓝三种色光都不能由其他颜色的光混合而成。 2. 三原色的应用 红、绿、蓝三种色光等比例混合可得到白光。 彩色电视机、计算机显示器或手机屏幕上的丰富色彩就是由三原色光混合而成的。 【例2】我国是世界上电视用户最多的国家，彩色电视机屏幕上各种艳丽的色彩是由红、___________、蓝三种色光通过适当的比例混合得到的。 【答案】绿 【详解】红、绿、蓝是色光的三原色，按不同比例混合可以得到各种不同的色光，彩色电视机屏幕的丰富色彩就是利用这三种色光混合实现的。 【变式2-1】小明发现下雨后，阳光照射空气中的小水珠会形成彩虹，这种现象称为光的________，太阳光是________色光（选填“单”或“复”），光的三原色是红色、蓝色和________色。 【答案】 色散 复 绿 【详解】太阳光照射空气中的小水珠时，不同色光经过小水珠后分散开来形成多种颜色的光，这种现象叫光的色散。太阳光由多种色光混合而成，是复色光。光的三原色是红、绿、蓝。 【变式2-2】彩色电视机的荧屏上布满荧光点，这些点能发出红、_____、蓝三种颜色的光，复合起来就形成了色彩斑斓的物质世界。当太阳光透过三棱镜发生折射时，我们可以观察到多种色光，这证实了白色的太阳光是_____（选填“单色光”或“复色光”）。 【答案】 绿 复色光 【详解】色光三原色为红、绿、蓝。 太阳光经三棱镜折射后会分解出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫多种色光，这种现象叫光的色散，色散现象证明白色的太阳光不是单一的单色光，而是由多种色光混合组成的复色光。 【知识点3 看不见的光】 1. 光谱 棱镜可以把太阳光分解成七种不同颜色的光，它们按一定顺序排列，形成太阳的可见光谱。 2. 红外线 位置：在可见光谱的红光之外。 性质：人眼看不见的不可见光。 特点：热作用强，穿透云雾能力强，一切物体都在不停辐射红外线，温度越高辐射越强。 应用： 红外线烤箱（加热）、红外线夜视仪、电视机遥控器、红外线照相机 3. 紫外线 位置：在可见光谱的紫光之外。 性质：人眼看不见的不可见光。 特点： (1) 能使荧光物质发光（荧光效应） (2) 能杀死微生物 (3) 适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D (4) 过量紫外线照射会危害健康（皮肤癌） 应用： 验钞机（荧光效应）、紫外线杀菌灯、紫外线摄影 【例3】现在课堂上，很多老师在讲课时喜欢用激光笔，激光笔通常发出红色的光，这种光__________（选填“是”或“不是”）红外线；黑光灯是一种特殊的光源，它发出的光可以使荧光物质发光，则这种灯可用于检测和诱捕某些对__________（选填“红外线”或“紫外线”）敏感的生物。 【答案】 不是 紫外线 【详解】因红外线为不可见光，激光笔发出的红色光是可见光，故该光不是红外线；因紫外线具有使荧光物质发光的特性，故黑光灯发出的是紫外线，可用于检测和诱捕对紫外线敏感的生物。 【变式3-1】红外线和紫外线的应用非常广泛，下列设备中利用紫外线工作的是（     ） A．感应水龙头 B．电视机遥控器 C．夜视仪 D．验钞机 【答案】D 【详解】A．感应水龙头是通过检测人体辐射的红外线，利用红外线的热效应触发出水控制，属于红外线的应用，故A不符合题意； B．电视机遥控器通过发射不同频率的红外线脉冲传输控制信号，实现对电视的操作调控，属于红外线的应用，故B不符合题意； C．夜视仪主要依赖红外线（主动或被动）成像，属于红外线的应用，不是紫外线，故C不符合题意； D．紫外线具有使荧光物质发光的特性，验钞机利用该特性照射钞票上的荧光防伪标识，以此鉴别钞票真伪，属于紫外线的应用，故D符合题意。 故选D。 【变式3-2】在看不见的光中有红外线和紫外线，已被人们所利用，下面关于红外线和紫外线的说法正确的是（     ） A．红外线可以用来杀菌、消毒 B．可以利用紫外线来识别伪钞 C．可以利用紫外线来遥控电视 D．可以利用紫外线来测量物体的温度 【答案】B 【详解】A．杀菌消毒是紫外线的功能，红外线有热效应，故A错误； B．紫外线具有荧光效应，可使钞票上的荧光物质发光，能够识别伪钞，故B正确； C．电视遥控利用的是红外线，故C错误； D．红外线热效应强，可用于测量物体温度，故D错误。 故选B。 知识点4 体的颜色（拓展）】 1. 透明物体的颜色 透明物体的颜色是由该物体能透过的色光决定的。 例如：红色玻璃只透过红光，吸收其他色光。 2. 不透明物体的颜色 不透明物体的颜色是由该物体能反射的色光的颜色决定的。 例如：绿纸呈现绿色，是因为它只反射绿光，吸收其他色光。 黑色物体吸收各种色光，不反射任何颜色的光。 白色物体反射所有色光，不吸收任何色光。 【例4】古诗《雨窗消意图》中有“夕阳返照桃花坞，柳絮飞来片片红”的情境。要解释柳絮为什么是红色的，下列光路正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】不透明物体的颜色由它反射的色光决定，白色物体反射所有色光，红色物体只反射红光。柳絮本身是白色物体，“夕阳返照”说明入射光主要是红光。红光照射到白色柳絮上，柳絮反射红光，红光进入人眼，人看到柳絮是红色的。 AB．图中物体标注为红色物体，而柳絮本身是白色的，故AB错误； C．图中物体为白色物体，红光照射，白色物体反射红光进入人眼，符合题意，故C正确； D．图中物体为白色物体，白光照射，白色物体应反射白光，而图中显示只反射红光，光路错误，故D错误。 故选 C。 【变式4-1】如图所示，国庆夜晚，路灯下的五星红旗红得耀眼，灯笼内置发白光的LED灯。灯笼看起来“红”，是因为灯笼能透过___________光，其他色光被___________（选填“吸收”或“反射”）。此时家靠路边的小米将门窗关上是从___________途径减小噪声。 【答案】 红 吸收 传播过程 【详解】由透明物体颜色的决定规律可知，红色透明体能透过红光，其他色光被吸收。关门窗属于阻断噪声传播的减噪途径。 【变式4-2】如图所示，在水槽中斜插入一块平面镜，让太阳光斜射到平面镜上，适当调整平面镜的位置和角度，可以在墙壁上看到红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光组成的彩色光带，这是光的________现象。物理学研究表明，透明物体能透过跟它颜色相同的光，在摄影时若用红色滤光镜拍摄黄色花朵，照片上该花朵呈________色。 【答案】 色散 黑 【详解】太阳光属于复色光，通过水槽中的水和倾斜的平面镜组合，将复色光分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光形成彩色光带，这是光的色散现象。 黄色花朵只能反射黄色的色光，红色滤光镜是透明物体，仅能透过红光，无法让黄花反射的黄光通过，没有光进入相机的感光元件，因此照片上该花朵呈现黑色。 【核心易错点与总结】 概念 关键区别 常见错误 色散的本质 白光是由各种色光混合而成的复色光，不是单色光 误认为白色是最单纯的颜色 色散与折射的区分 色散是白光分解为多种色光，折射是光从一种介质进入另一种介质时方向偏折 将色散与折射混淆 色散与反射的区分 色散是光经过三棱镜折射分解，不是反射现象 认为彩虹是光的反射形成 偏折程度 红光偏折最小，紫光偏折最大 记反顺序 色光三原色 红、绿、蓝 误记为红、黄、蓝 红外线与紫外线的区分 红外线热作用强（遥控器、烤箱）；紫外线荧光效应强（验钞、杀菌） 混淆两者的应用 物体颜色 透明物体看透过，不透明物体看反射 忘记透明与不透明物体的区别 模块三 课后作业 一、单选题 1．如图所示，让一束太阳光照射到三棱镜上，在光屏上形成一条彩色的光带（颜色未标出）。关于此实验现象，以下说法正确的是（    ） A．该现象说明太阳光是单色光 B．将红光斜射到三棱镜上，也会在光屏上形成彩色光带 C．各种色光经过三棱镜后，红光偏折最明显 D．各种色光经过三棱镜后，紫光偏折最明显 【答案】D 【详解】A．太阳光通过三棱镜后被分解成各种颜色的光，说明太阳光是复色光，故A错误； B．红光是单色光，将红光斜射到三棱镜上，不会在光屏上形成彩色光带，故B错误； CD．太阳光通过三棱镜后被分解成七种颜色的光，红色光偏折程度最小，紫色光偏折最大，故D正确，C错误。 故选D。 2．液晶电视机的画面色彩由三原色光调制而成，三原色光是指（   ） A．红光、蓝光、绿光 B．黄光、蓝光、绿光 C．红光、蓝光、黄光 D．黄光、蓝光、紫光 【答案】A 【详解】光的三原色是红绿蓝，因此液晶电视机的画面色彩的三原色光是指红光、蓝光、绿光。 故选A。 3．下列与光有关的说法中，正确的是（　　） A．在光的反射现象中，镜面反射遵循光的反射规律，漫反射也遵循光的反射规律 B．在用三棱镜做对太阳光的色散实验时，出射光中靠近底边的色光是红光 C．色光的三原色与颜料的三原色虽然不相同，但色光混合的规律与颜料混合的规律是相同的 D．我们使用防晒伞，是为了防止红外线对人体的伤害 【答案】A 【详解】A．在光的反射现象中，无论镜面反射还是漫反射中的每一条光线都遵循光的反射规律，故A正确； B．在用三棱镜做对太阳光的色散实验时，出射光中靠近底边的色光是紫光，故B错误； C．红、绿、蓝三色光混合后能产生各种色彩，这三种色光叫做色光的三原色；品红、黄、青三色是颜料的三原色，其它颜色都是根据这三种颜料按一定比例混合而成。色光的三原色与颜料的三元色不同，其混合规律也不相同，故C错误； D．太阳光中含有紫外线，经常晒太阳会引起皮肤粗糙，故我们使用防晒伞，是为了防止此外线对人体的伤害，故D错误。 故选A。 4．下列现象中，属于光的色散的是（　　） A．透过三棱镜，看到物体边缘呈现彩色光带 B．近视眼同学看不清远处的物体 C．彩色电视机屏幕上的丰富色彩 D．在海面或沙漠中可以看见海市蜃楼的景象 【答案】A 【详解】A．白光透过三棱镜，被分解成七种颜色的光，这是光的色散现象，故A符合题意； B．近视眼是晶状体的折光能力太强，看不清远处的物体，属于光的折射现象，不属于光的色散，故B不符合题意； C．彩色电视机屏幕上的丰富色彩是由红、绿、蓝三种色光组成的，不是光的色散，故C不符合题意； D．在海面或者沙漠中，海市蜃楼的景象是光经过不均匀的大气层发生折射形成的，故D不符合题意。 故选A。 5．如图是雨后湖景，下列分析正确的是（   ） A．天空中的彩虹是光的色散现象 B．塔在水面的倒影是光的反射形成的实像 C．水中的“云”是由于光的直线传播形成的 D．看到的水中“鱼”是光的折射形成的实像 【答案】A 【详解】A．雨后天空中出现彩虹，是当太阳光射入空气中的小水滴时，太阳光经过折射发生色散形成的，故A正确； B．塔在水面的倒影是平面镜成像，是光的反射形成的虚像，故B错误； C．水中的“云”是平面镜成像，是由于光的反射形成的，故C错误； D．看到的水中“鱼”是鱼反射的光从水中射入空气中折射形成的虚像，故D错误。 故选A。 6．下列属于光的色散现象的是（   ） A．黑板“反光” B．水中的月亮 C．瀑布旁边的彩虹 D．小孔成像 【答案】C 【详解】光的色散是指复色光分解为单色光的现象，太阳光通过三棱镜后，被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光，这种现象就是光的色散。 A．黑板“反光”是因为黑板表面比较光滑，当光线照射到黑板上时，发生了镜面反射，使得反射光线比较集中地射向某个方向，导致在这个方向上的人感觉黑板很亮，看不清上面的字。这是光的反射现象，故A不符合题意； B．水中的月亮是由于光的反射形成的虚像。平静的水面相当于平面镜，月亮在水面上反射成像，就像我们照镜子看到自己的像一样，这是光的反射现象，故B不符合题意； C．瀑布旁边的空气中含有大量的小水滴，这些小水滴就相当于一个个三棱镜。当太阳光进入水滴时，由于不同颜色的光在水滴中折射的角度不同，太阳光被分解成了七种颜色的光，从而形成了彩虹，这是典型的光的色散现象，故C符合题意。D．小孔成像的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播。蜡烛的光通过小孔后，在光屏上形成倒立的实像，这是由于光的直线传播形成的，与光的色散无关，故D不符合题意。 故选C。 二、填空题 7．2021年10月16日，神舟13号载人飞船载着翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员顺利升空，并与“天宫”空间站成功者对接。王亚平将会成为第一个在太空行走的中国女性。太空行走必需穿舱外宇航服，宇航服可以阻挡 ___________（红外线/紫外线）对皮肤的伤害；因为舱内外温差较大，所以宇航服的 ___________（导热性/隔热性）比较好；宇航服的面罩两侧各有一个有照明灯，便于在漆黑的环境下工作，打开的照明灯 ___________（属于/不属于）光源。 【答案】 紫外线 隔热性 属于 【详解】[1]宇航员处在紫外线辐射较强的太空中，宇航服必需具备较强的防紫外线功能。 [2]因为舱内外温差较大，为了保护宇航员，宇航服的隔热性要比较好。 [3]打开的照明灯自身能发光，属于光源。 8．我们在通常情况下，从各个方向都能看到黑板上的字时，是因为发生了光的______；黑板某一小部分“反光”是由于光线射到这一小部分时发生了______（以上两空均填“漫反射”或“镜面反射”）；一束太阳光通过三棱镜折射后，被分解成七种颜色的光，如图所示，这个现象叫光的______；阳光下看到一朵花是红色的，是因为这朵花______（反射/吸收）红光；透过蓝色的玻璃看这朵花，则这朵花呈现______色。    【答案】 漫反射 镜面反射 色散 反射 黑 【详解】[1][2]从各个方向都能看到黑板上的字，是因为发生了光的漫反射；黑板“反光”是因为黑板发生了镜面反射，黑板反射的光线比粉笔字反射的光线强，使人无法看清黑板上的字。 [3]当太阳光经过三棱镜后，会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光，这是光的色散现象。 [4][5]因为不透明物体的颜色与它反射的光的颜色相同，所以阳光下看到一朵花是红色的，是因为这朵花反射红光；透过蓝色的玻璃看这朵花，蓝色的玻璃只透过蓝光，将其他色光吸收，所以看到的这朵花呈现黑色。 9．LED光源是利用红、________、蓝三原色，在计算机技术控制下任意混合，即可形成不同色光的组合变化，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。在步枪的瞄准器上安装夜视仪，在夜间能捕捉到敌人身体发出的________，白光通过棱镜后，被“分解”成各种颜色的光，这种现象叫光的________。 【答案】 绿 红外线 色散 【详解】[1]红、绿、蓝三种色光被称为色光的三原色。 [2]一切物体都会向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越多，夜视仪是利用红外线工作的，在夜间能捕捉到敌人身体发出的红外线。 [3]白光通过三棱镜后分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光，这种现象是光的色散；这说明白光是由各种色光组成的。 10．如图所示，太阳光通过一个三棱镜后，分解成各种颜色的光，在白色光屏上形成一条彩色的光带，光屏上A、B是光带边缘的色光，则A为______光，B为______光。 【答案】 红 紫 【详解】[1][2] 当太阳光经过三棱镜后，会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光，这是光的色散现象；其中红光偏折能力弱，紫光偏折能力强，所以A为红光，B为紫光。 三、综合题 11．阅读短文，回答问题。 海洋、植物的表面和土壤中都含有水。在太阳的照射下，它们都会变得越来越热，它们再也不能忍受炎热的时候，就变成水蒸气在空气的帮助下逃脱，它们会变得很轻，然后进入到天空，也就是我们经常说的大气层。在上升的过程中，高度越来越高，温度越来越低，水蒸气就变成小水滴或小冰晶，这些小水滴和小冰晶逐渐增多从而形成云。 （1）平时所说“月亮躲进云里”中月亮以云为参照物是______（选填“运动”或“静止”）的； （2）地表的水蒸气上升到高空时，部分______成小水滴，部分______（以上两空均填写物态变化名称）成小冰晶，从而形成云； （3）太阳光是白光，彩云的出现说明白光是由各种色光混合而成的。如图-1所示，让太阳光通过三棱镜后形成各种颜色的光，这种现象叫做光的______，在屏幕最底端出现的是紫光，说明介质对紫光的偏折程度最大。如果各种色光以相同入射角斜射入水中，折射角最大的是______光； （4）如图-1所示的彩色光带中，将温度计放置在红光外侧时，温度计示数升高得最明显，说明该区域存在一种看不见的光，这种光叫______； （5）如图-2所示，表示从空气斜射向玻璃砖上表面的一束光，请在图中画出这束光的反射光线和大致的折射光线______。 【答案】 运动 液化 凝华 色散 红 红外线 【详解】（1）[1]月亮躲进云里，以云为参照物，月亮有位置变化，是运动的。 （2）[2]水蒸气上升到高空，部分变成小水滴是气态变液态的液化过程。 [3]水蒸气变成小冰晶是气态变成固态的凝华过程。 （3）[4]太阳光经三棱镜折射后形成各种产色的光，这光的色散。 [5]图1中，太阳光经三棱镜后，紫光的偏折程度最大，红光的偏折程度最小。各种色光以相同的入射角射入水中，偏折程度最大的是紫光，偏折程度最小的是红光，则与离法线最远的是红光，所以折射角最大的是红光。 （4）[6]红光外侧，温度计示数升高最明显，说明红外线外侧存在一种热作用非常强的光，这种光叫做红外线。 [7]在光的反射现象中，反射角等于入射角，据此作出反射光线；光由空气斜射入玻璃时，折射角小于入射角，据此大概作出折射光线。作图如下： 四、科普阅读题 12．甲图中图1是平凸透镜的截面图，由光学知识可知，平行光由平凸透镜左侧垂直入射，在透镜中传播方向不变，只有经透镜另一侧曲面时才会发生偏折，并会聚于焦点。若在图2中将平凸透镜阴影部分去掉，保留图中曲面的白色部分并将其向左平移到透镜平面处，即为图3，这样的透镜叫做菲涅尔透镜。菲涅尔透镜与平凸透镜一样，都能将平行于主光轴的光线会聚于焦点。与平凸透镜相比，菲涅尔透镜减少了光在透镜中直线传播的部分，只保留透镜发生折射的曲面，在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失。大型菲涅尔透镜是聚光太阳能系统中重要的光学部件之一，它能提高太阳能板上单位面积获得的光能，如图乙所示，从上方垂直菲涅尔透镜的光束，在一半焦距处面积只有原来的四分之一。请回答： （1）将平凸透镜改进为菲涅尔透镜仍能聚光，是因为______； （2）与平凸透镜相比，菲涅尔透镜的好处是______（写出一种即可）； （3）不考虑光传播过程中的能量损失，如题图丙所示，一太阳能板置于菲涅尔透镜下方的一半焦距处，则与不放置菲涅尔透镜相比，太阳能板受光部分单位面积上的光能提高约为原来的______倍。为了更好地接受太阳能，太阳能板受光面应涂上______（选填“黑色”或“白色”）。 【答案】 由图2可知，光线从左侧垂直入射，在阴影部分方向不变，经透镜另一侧曲面时才会发生偏折，与平凸透镜一样，即：平行于主光轴的光线经过菲涅尔透镜另一侧曲面折射时会发生偏折（或每个凹槽都可以看作一个独立的小凸透镜）。 在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失 4 黑色 【详解】（1）[1]略。 （2）[2]由材料可知，光在菲涅尔透镜中传播时减少了在透镜中直线传播的部分，只保留透镜发生折射的曲面，在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失。 （3）[3]如下图所示 太阳能板置于菲涅尔透镜正后方的一半焦距处，太阳能板受光照部分直径CD是螺纹透镜直径AB的，所以由S=πr2可知，太阳能板上受光照部分面积是螺纹透镜面积的，不考虑光传播过程中能量的损失，即两者上的光能是相等的，所以太阳能板上受光照部分的光能提高为原来的4倍。 [4]因为黑色吸收所有色光，所以为了更好地接受太阳能，太阳能板受光面应涂上黑色。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.5 光的色散 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（4个知识归纳+4个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 用三棱镜展示手电的光经过三棱镜（让一束太阳光照射到三棱镜上）后的神奇现象： 17世纪以前，人们一直认为白色是最单纯的颜色。直到1666年，英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜使太阳光发生了色散，这才揭开了光的颜色之谜。 同学们在雨后是否见过彩虹？彩虹有哪几种颜色？ （学生回答：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色） 太阳光（白光）通过三棱镜后为什么会变成七种颜色？白光是不是单纯的光？今天，我们就来探究光的色散现象。 知识归纳 【知识点1 光的色散现象】 1. 光的色散实验 实验器材：三棱镜、白色光屏 实验操作：让一束太阳光照射到三棱镜上。 实验现象：在白屏上形成一条彩色光带，颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 实验结论： (1) 太阳光（白光）通过棱镜后被分解成各种颜色的光，这种现象叫做光的色散。 (2) 白光是由各种色光混合而成的，是复色光，不是单色光。 2. 色散的原理 (1) 不同的单色光通过棱镜时偏折程度不同。 (2) 红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大。 (3) 偏折程度从小到大依次为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 3. 生活中的色散现象——彩虹 (1) 雨后天空悬浮着大量细小的水珠，太阳光照射到这些小水珠上，经反射和折射后发生色散现象，形成绚丽的彩虹。 (2) 彩虹的外侧是红色，内侧是紫色。 【例1】（多选）下列古诗文中的光现象，描述正确的是（     ） A．“两岸绝壁一线天，瀑布彩虹舞山洞”，彩虹是光的色散现象 B．“当窗理云鬓，对镜贴花黄”，利用光在镜面上反射形成的等大实像 C．“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺”，“圆缺”的月亮是因为光的直线传播 D．“绿树阴浓夏日长，楼台倒影入池塘”，楼台倒影是因为光的反射现象 【变式1-1】我国的诗词文化有几千年的灿烂历史，很多名句蕴含着丰富的物理知识，下列诗句从物理学的角度解释正确的是（     ） A．“绿树阴浓夏日长，楼台倒影入池塘”，倒影是由光的直线传播形成的 B．“香炉初上日，瀑水喷成虹”，彩虹是由于光的色散形成的 C．“池水映明月，潭清疑水浅”，水浅是由光的反射造成的 D．“峰多巧障日，江远欲浮天”，障日是光的折射 【变式1-2】下列的四种现象中，属于光的色散现象的是（     ） A．笔直的光线射入树林中 B．钢勺好像在水面处折断了 C．雨过天晴，彩虹飞架 D．荷花在水中形成倒影 【知识点2 色光的混合】 1. 色光的三原色 人们发现，把红、绿、蓝三种色光按不同比例混合，就可以看到各种颜色。 因此把红、绿、蓝叫作色光的三原色。 红、绿、蓝三种色光都不能由其他颜色的光混合而成。 2. 三原色的应用 红、绿、蓝三种色光等比例混合可得到白光。 彩色电视机、计算机显示器或手机屏幕上的丰富色彩就是由三原色光混合而成的。 【例2】我国是世界上电视用户最多的国家，彩色电视机屏幕上各种艳丽的色彩是由红、___________、蓝三种色光通过适当的比例混合得到的。 【变式2-1】小明发现下雨后，阳光照射空气中的小水珠会形成彩虹，这种现象称为光的________，太阳光是________色光（选填“单”或“复”），光的三原色是红色、蓝色和________色。 【变式2-2】彩色电视机的荧屏上布满荧光点，这些点能发出红、_____、蓝三种颜色的光，复合起来就形成了色彩斑斓的物质世界。当太阳光透过三棱镜发生折射时，我们可以观察到多种色光，这证实了白色的太阳光是_____（选填“单色光”或“复色光”）。 【知识点3 看不见的光】 1. 光谱 棱镜可以把太阳光分解成七种不同颜色的光，它们按一定顺序排列，形成太阳的可见光谱。 2. 红外线 位置：在可见光谱的红光之外。 性质：人眼看不见的不可见光。 特点：热作用强，穿透云雾能力强，一切物体都在不停辐射红外线，温度越高辐射越强。 应用： 红外线烤箱（加热）、红外线夜视仪、电视机遥控器、红外线照相机 3. 紫外线 位置：在可见光谱的紫光之外。 性质：人眼看不见的不可见光。 特点： (1) 能使荧光物质发光（荧光效应） (2) 能杀死微生物 (3) 适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D (4) 过量紫外线照射会危害健康（皮肤癌） 应用： 验钞机（荧光效应）、紫外线杀菌灯、紫外线摄影 【例3】现在课堂上，很多老师在讲课时喜欢用激光笔，激光笔通常发出红色的光，这种光__________（选填“是”或“不是”）红外线；黑光灯是一种特殊的光源，它发出的光可以使荧光物质发光，则这种灯可用于检测和诱捕某些对__________（选填“红外线”或“紫外线”）敏感的生物。 【变式3-1】红外线和紫外线的应用非常广泛，下列设备中利用紫外线工作的是（     ） A．感应水龙头 B．电视机遥控器 C．夜视仪 D．验钞机 【变式3-2】在看不见的光中有红外线和紫外线，已被人们所利用，下面关于红外线和紫外线的说法正确的是（     ） A．红外线可以用来杀菌、消毒 B．可以利用紫外线来识别伪钞 C．可以利用紫外线来遥控电视 D．可以利用紫外线来测量物体的温度 知识点4 体的颜色（拓展）】 1. 透明物体的颜色 透明物体的颜色是由该物体能透过的色光决定的。 例如：红色玻璃只透过红光，吸收其他色光。 2. 不透明物体的颜色 不透明物体的颜色是由该物体能反射的色光的颜色决定的。 例如：绿纸呈现绿色，是因为它只反射绿光，吸收其他色光。 黑色物体吸收各种色光，不反射任何颜色的光。 白色物体反射所有色光，不吸收任何色光。 【例4】古诗《雨窗消意图》中有“夕阳返照桃花坞，柳絮飞来片片红”的情境。要解释柳絮为什么是红色的，下列光路正确的是（     ） A． B． C． D． 【变式4-1】如图所示，国庆夜晚，路灯下的五星红旗红得耀眼，灯笼内置发白光的LED灯。灯笼看起来“红”，是因为灯笼能透过___________光，其他色光被___________（选填“吸收”或“反射”）。此时家靠路边的小米将门窗关上是从___________途径减小噪声。 【变式4-2】如图所示，在水槽中斜插入一块平面镜，让太阳光斜射到平面镜上，适当调整平面镜的位置和角度，可以在墙壁上看到红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光组成的彩色光带，这是光的________现象。物理学研究表明，透明物体能透过跟它颜色相同的光，在摄影时若用红色滤光镜拍摄黄色花朵，照片上该花朵呈________色。 【核心易错点与总结】 概念 关键区别 常见错误 色散的本质 白光是由各种色光混合而成的复色光，不是单色光 误认为白色是最单纯的颜色 色散与折射的区分 色散是白光分解为多种色光，折射是光从一种介质进入另一种介质时方向偏折 将色散与折射混淆 色散与反射的区分 色散是光经过三棱镜折射分解，不是反射现象 认为彩虹是光的反射形成 偏折程度 红光偏折最小，紫光偏折最大 记反顺序 色光三原色 红、绿、蓝 误记为红、黄、蓝 红外线与紫外线的区分 红外线热作用强（遥控器、烤箱）；紫外线荧光效应强（验钞、杀菌） 混淆两者的应用 物体颜色 透明物体看透过，不透明物体看反射 忘记透明与不透明物体的区别 模块三 课后作业 一、单选题 1．如图所示，让一束太阳光照射到三棱镜上，在光屏上形成一条彩色的光带（颜色未标出）。关于此实验现象，以下说法正确的是（    ） A．该现象说明太阳光是单色光 B．将红光斜射到三棱镜上，也会在光屏上形成彩色光带 C．各种色光经过三棱镜后，红光偏折最明显 D．各种色光经过三棱镜后，紫光偏折最明显 2．液晶电视机的画面色彩由三原色光调制而成，三原色光是指（   ） A．红光、蓝光、绿光 B．黄光、蓝光、绿光 C．红光、蓝光、黄光 D．黄光、蓝光、紫光 3．下列与光有关的说法中，正确的是（　　） A．在光的反射现象中，镜面反射遵循光的反射规律，漫反射也遵循光的反射规律 B．在用三棱镜做对太阳光的色散实验时，出射光中靠近底边的色光是红光 C．色光的三原色与颜料的三原色虽然不相同，但色光混合的规律与颜料混合的规律是相同的 D．我们使用防晒伞，是为了防止红外线对人体的伤害 4．下列现象中，属于光的色散的是（　　） A．透过三棱镜，看到物体边缘呈现彩色光带 B．近视眼同学看不清远处的物体 C．彩色电视机屏幕上的丰富色彩 D．在海面或沙漠中可以看见海市蜃楼的景象 5．如图是雨后湖景，下列分析正确的是（   ） A．天空中的彩虹是光的色散现象 B．塔在水面的倒影是光的反射形成的实像 C．水中的“云”是由于光的直线传播形成的 D．看到的水中“鱼”是光的折射形成的实像 6．下列属于光的色散现象的是（   ） A．黑板“反光” B．水中的月亮 C．瀑布旁边的彩虹 D．小孔成像 二、填空题 7．2021年10月16日，神舟13号载人飞船载着翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员顺利升空，并与“天宫”空间站成功者对接。王亚平将会成为第一个在太空行走的中国女性。太空行走必需穿舱外宇航服，宇航服可以阻挡 ___________（红外线/紫外线）对皮肤的伤害；因为舱内外温差较大，所以宇航服的 ___________（导热性/隔热性）比较好；宇航服的面罩两侧各有一个有照明灯，便于在漆黑的环境下工作，打开的照明灯 ___________（属于/不属于）光源。 8．我们在通常情况下，从各个方向都能看到黑板上的字时，是因为发生了光的______；黑板某一小部分“反光”是由于光线射到这一小部分时发生了______（以上两空均填“漫反射”或“镜面反射”）；一束太阳光通过三棱镜折射后，被分解成七种颜色的光，如图所示，这个现象叫光的______；阳光下看到一朵花是红色的，是因为这朵花______（反射/吸收）红光；透过蓝色的玻璃看这朵花，则这朵花呈现______色。    9．LED光源是利用红、________、蓝三原色，在计算机技术控制下任意混合，即可形成不同色光的组合变化，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。在步枪的瞄准器上安装夜视仪，在夜间能捕捉到敌人身体发出的________，白光通过棱镜后，被“分解”成各种颜色的光，这种现象叫光的________。 10．如图所示，太阳光通过一个三棱镜后，分解成各种颜色的光，在白色光屏上形成一条彩色的光带，光屏上A、B是光带边缘的色光，则A为______光，B为______光。 三、综合题 11．阅读短文，回答问题。 海洋、植物的表面和土壤中都含有水。在太阳的照射下，它们都会变得越来越热，它们再也不能忍受炎热的时候，就变成水蒸气在空气的帮助下逃脱，它们会变得很轻，然后进入到天空，也就是我们经常说的大气层。在上升的过程中，高度越来越高，温度越来越低，水蒸气就变成小水滴或小冰晶，这些小水滴和小冰晶逐渐增多从而形成云。 （1）平时所说“月亮躲进云里”中月亮以云为参照物是______（选填“运动”或“静止”）的； （2）地表的水蒸气上升到高空时，部分______成小水滴，部分______（以上两空均填写物态变化名称）成小冰晶，从而形成云； （3）太阳光是白光，彩云的出现说明白光是由各种色光混合而成的。如图-1所示，让太阳光通过三棱镜后形成各种颜色的光，这种现象叫做光的______，在屏幕最底端出现的是紫光，说明介质对紫光的偏折程度最大。如果各种色光以相同入射角斜射入水中，折射角最大的是______光； （4）如图-1所示的彩色光带中，将温度计放置在红光外侧时，温度计示数升高得最明显，说明该区域存在一种看不见的光，这种光叫______； （5）如图-2所示，表示从空气斜射向玻璃砖上表面的一束光，请在图中画出这束光的反射光线和大致的折射光线______。 四、科普阅读题 12．甲图中图1是平凸透镜的截面图，由光学知识可知，平行光由平凸透镜左侧垂直入射，在透镜中传播方向不变，只有经透镜另一侧曲面时才会发生偏折，并会聚于焦点。若在图2中将平凸透镜阴影部分去掉，保留图中曲面的白色部分并将其向左平移到透镜平面处，即为图3，这样的透镜叫做菲涅尔透镜。菲涅尔透镜与平凸透镜一样，都能将平行于主光轴的光线会聚于焦点。与平凸透镜相比，菲涅尔透镜减少了光在透镜中直线传播的部分，只保留透镜发生折射的曲面，在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失。大型菲涅尔透镜是聚光太阳能系统中重要的光学部件之一，它能提高太阳能板上单位面积获得的光能，如图乙所示，从上方垂直菲涅尔透镜的光束，在一半焦距处面积只有原来的四分之一。请回答： （1）将平凸透镜改进为菲涅尔透镜仍能聚光，是因为______； （2）与平凸透镜相比，菲涅尔透镜的好处是______（写出一种即可）； （3）不考虑光传播过程中的能量损失，如题图丙所示，一太阳能板置于菲涅尔透镜下方的一半焦距处，则与不放置菲涅尔透镜相比，太阳能板受光部分单位面积上的光能提高约为原来的______倍。为了更好地接受太阳能，太阳能板受光面应涂上______（选填“黑色”或“白色”）。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $