1、1第 5课时 光的颜色、色散、激光研究选考把握考情考试要求知识内容 光的颜色、色散加试 b教学要求1.知道光的颜色由频率决定，知道白光是由多种色光组成的2.了解光在双缝干涉、薄膜干涉、衍射及折射时的色散现象及成因3.知道不同色光在同一介质中的传播速度、折射率都不同4.了解薄膜干涉的原理及应用说明 不要求定量分析涉及薄膜干涉的有关问题考试要求知识内容 激光加试 a教学要求1.知道激光与自然光的不同之处2.知道激光的特点3.知道激光的应用4.区分相干光与非相干光说明1.不要求了解激光的产生机理2.不要求了解全息照相原理知识点一 光的颜色、色散基 础 梳 理1.不同颜色的光，波长不同。白光是由多种色
2、光组成的。2.光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象。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。即 学 即 练我国南宋时的程大昌在其所著演繁露中叙述道：“凡风雨初霁，或露之未唏，其余点缀于草木枝叶之末，日光入之，五色俱足，闪烁不定，是乃日之光品著色于水，而非雨露有所五色也。 ”这段文字记叙的是光的何种现象( )A.反射 B.色散 C.干涉 D.折射解析 题中文言的意思是：风雨刚晴，或露水未干，水珠点缀于草木枝叶之端，太阳光射2到上面，各种颜色都有，这其实是折射中的色散现象，故选项 B正确，A、C、D 错误。答案 B知识点二 薄膜干涉中的色散基 础 梳 理
3、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。2.薄膜干涉的原理光照在厚度不同的薄膜上时，前后两个面的反射光的路程差等于相应位置膜厚度的 2倍，在某些位置，两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，于是出现暗条纹。要 点 精 讲1.薄膜干涉中应注意的问题 (1)观察的是从膜前、后两表面反射回来的光(眼睛与光源在膜的同一侧)。(2)用单色光照射得到明暗相间的条纹，用白光照射得到彩色条纹。2.薄膜干涉的应用(1)用干涉法检查平面的平整度。(2)光学仪器上的增透膜。【例 1】 如图 1所
4、示为一显示薄膜干涉现象的实验装置， P是附有肥皂薄膜的铁丝圈， S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图样应是图中的( )图 1解析 铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处形成亮条纹，所以干涉条纹应是水平的。答案 D知识点三 衍射及折射中的色散基 础 梳 理31.衍射中的色散用白光做衍射实验，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的位置不同，于是各种色光就区分开了。2.折射中的色散(1)一束白光通过棱镜而被折射后，在屏上的光斑
5、是彩色的，这说明光在折射过程中发生了色散。(2)透明物质对于波长 不同的光的折射率 n不一样， 越小， n越大。(3)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，波速越小。要 点 精 讲1.棱镜对光的传播方向的改变遵循光的折射定律。如图 2所示中的 为光的偏向角，光的偏向角越大，表示棱镜对光的偏折程度越大。图 22.光的颜色由光源的频率决定，与介质无关，与波长无关，波速由介质和光的频率共同决定。3.白光由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光组成，七种色光的特性差异可以用下表表示出来。各种色光 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫频率 小大波长 长短折射率 小大波速(介质中) 大小双缝干涉时所
6、产生的条纹间距 大小薄膜干涉时所产生的条纹间距 大小经三棱镜折射时偏向角大小 小大【例 2】 如图 3所示，从点光源 S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的 ab间形成一条彩色光带。下面的说法中正确的是( )4图 3A.a侧是红色光， b侧是紫色光B.在真空中 a侧光的波长小于 b侧光的波长C.三棱镜对 a侧光的折射率小于对 b侧光的折射率D.在三棱镜中 a侧光的传播速度大于 b侧光的传播速度解析 由于玻璃对各色光的折射率不同，导致色散的形成，玻璃对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，据 n 可知 a侧为紫光， b侧为红色，在真空中，红光的
7、波长sin 1sin 2大于紫光的波长，由 n 可以求出，在三棱镜中，红光的传播速度大于紫光的传播速度。cv答案 B知识点四 激光基 础 梳 理激光的特点及其应用特点 性质 应用相干性只有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光才是相干光。激光是一种人工产生的相干光，具有高度的相干性光纤通信平行度激光的平行度非常好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度精确的测距；读取光盘上记录的信息等 高亮度它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量用激光束切割、焊接；医学上可以用激光做“光刀” ；激发核反应等即 学 即 练下列关于激光的说法正确的是( )A.激光可用于测距B.激光能量十分集中，只可用于加工
8、金属材料C.外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染5D.激光可用于全息照相，有独特的特点解析 激光平行度好，即使在传播了很远的距离之后，它仍保持一定的强度，此特点可用于激光测距，选项 A正确；激光的亮度高，能量十分集中，可用于金属加工、激光医疗、激光美容、激光武器等，选项 B错误；由于激光亮度高、能量大，在切割皮肤的同时，也能杀灭细菌，所以选项 C正确；激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它记录了光的相应信息，所以看起来立体感较强，选项 D正确。答案 ACD1.如图 4所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光通过滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条
9、纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( )图 4A.a的上表面和 b的下表面B.a的上表面和 b的上表面C.a的下表面和 b的上表面D.a的下表面和 b的下表面解析 干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是样板与待测玻璃板之间的空气层。在空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉，观察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以断定厚玻璃板的上表面是否平整。因此选项 C正确。答案 C2.用如图 5所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是( )6图
10、5A.当金属丝圈旋转 30时干涉条纹同方向旋转 30B.当金属丝圈旋转 45时干涉条纹同方向旋转 90C.当金属丝圈旋转 60时干涉条纹同方向旋转 30D.干涉条纹保持原来状态不变解析 金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，A、B、C 错误，D 正确。答案 D3.如图 6所示，水盆中盛有一定深度的水，盆底处水平放置一个平面镜。平行的红光束和蓝光束斜射入水中，经平面镜反射后，从水面射出并分别投射到屏 MN上两点，已知水对蓝光折射率大于红光，则有( )图 6A.从水面射出的两束光彼此平行，红光投射点靠近 M
11、端B.从水面射出的两束光彼此平行，蓝光投射点靠近 M端C.从水面射出的两束光彼此不平行，红光投射点靠近 M端D.从水面射出的两束光彼此不平行，蓝光投射点靠近 M端7解析 由于两种色光的折射率不同，那么在水面处的折射角不同，如图所示，红光折射角大于蓝光折射角，平面镜也是以各自的折射角大小进行入射和反射，所以平面镜上的入射光线和反射光线都不平行，再到水面发生折射，根据光路可逆可以分析出从水面射出的两束光却彼此平行，作出光路图可以知 B正确。答案 B4.在演示双缝干涉的实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的( )A.亮度高 B.平行性好C.相干性好 D.波动性好解析 频率相同的两束光相遇才能发生
12、干涉，激光具有高度的相干性，通过双缝时能够得到两束相干光。故 C正确。答案 C 选择题(在每小题给出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。)1.下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是( )A.雨后的彩虹B.水面上的油膜在阳光照射下呈彩色C.透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色D.荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮解析 雨后的彩虹是折射现象，故选项 A错误；透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色是衍射现象，故选项 C错误；水珠在阳光下晶莹透亮是全反射的结果，故选项 D错误；油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干涉的结果，故选项 B正确。答案 B2.如图 1所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是( )图 1A.人从右侧
13、向左看，可以看到彩色条纹B.人从左侧向右看，可以看到彩色条纹8C.彩色条纹水平排列D.彩色条纹竖直排列解析 一束白光射到薄膜上，经前后两个面反射回来的光相遇，产生干涉现象，从左侧向右看可看到彩色条纹，又由于薄膜同一水平线上的厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的，故 B、C 正确。答案 BC3.一个半径较大的透明玻璃球体，截取其下面的一部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如图 2所示，在反射光中看到的是( )图 2A.平行的明暗相间的直干涉条纹B.环形的明暗相间的干涉条纹C.只能看到同颜色的平行反射光D.一片黑暗解析 这是薄膜干涉模型，由于以接触点为圆心的同一圆周上，光
14、通过空气楔的光程差是相同的，故干涉条纹是环形的。答案 B4.白光通过三棱镜发生色散现象，下列说法正确的是( )A.白光是由不同频率的光组成的B.棱镜材料对各种色光的折射率不同C.棱镜对红光的折射率大，对紫光的折射率小D.出现色散现象是棱镜改变了颜色解析 从红光到紫光，频率越来越大，折射率也越来越大，A、B 正确。答案 AB5.对于红、黄、绿、蓝四种单色光，下列表述正确的是( )A.在相同介质中，绿光的折射率最大B.红光的频率最高C.在相同介质中，蓝光的波长最短9D.同一双缝干涉实验装置，红光所产生的条纹间距最小解析 在红、黄、绿、蓝四种单色光中，蓝光的折射率最大，频率最高，波长最短，A、B错误
15、，C 正确；由 x 知，D 错误。ld答案 C6.一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光 a、 b。已知 a光的频率小于 b光的频率。下面的几个图中哪个光路图可能是正确的( )解析 由于 a光的频率小于 b光的频率，可知 a光的折射率小于 b光的折射率。在上表面a、 b两束单色光的入射角相同，由折射定律可判断出 a光的折射角大于 b光的折射角。在下表面光线由玻璃射向空气，入射角等于上表面的折射角，故下表面的折射角应与上表面的入射角相同，即通过玻璃砖后的出射光线应与原入射光线平行。答案 B7.对于激光的认识，以下说法正确的是( )A.普通光源发出的光都是激光B.激光是自然界
16、普遍存在的一种光C.激光是一种人工产生的相干光D.激光已深入到我们生活的各个方面解析 激光是人工产生的相干光，并不能由普通光源发出，激光在我们日常生活中有着重要的应用。答案 CD8.让激光照到 VCD机、CD 机或计算机的光盘上，就可以读出盘上记录的信息，经过处理后还原成声音或图象，这是利用激光的( )A.平行度好，可以会聚到很小的一点上B.相干性好，可以很容易形成干涉图样10C.亮度高，可以在很短时间内集中很大的能量D.波长长，很容易发生明显的衍射现象解析 激光的特点之一是平行性好，它可以会聚到一个很小的点上，DVD、VCD、CD 唱机或电脑上的光驱及刻录设备就利用了激光的这一特点，选项 A
17、正确，B、C、D 错误。答案 A9.将激光束的宽度聚焦到纳米级(10 9 m)范围内，可修复人体已损坏的器官，对 DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传疾病等彻底根除，这是应用了激光的( )A.平行性好的特性 B.单色性好的特性C.亮度高的特性 D.粒子性好的特性解析 激光的特性之一是强度大，亮度高，医学上用的激光刀就是其应用。答案 C10.关于薄膜干涉，下列说法中正确的是( )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解析 当光从薄膜的一侧
18、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时才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也发生干涉现象。答案 D11.市场上有种灯具俗称“冷光灯” ，用它照射物品时能使被照物品产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(氟化镁)。这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线，以 表示此红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为( )A. B. C. D.18 14 12解析 为消除反射的热效应显著的红外线，则要求红外线在薄膜的前后表面反射后叠加减弱，即路程差为半波长的奇数倍，故薄膜的最小厚度为红外线在该薄膜中波长的 。14答案 B1112.如图 3所示，将半圆形玻璃砖放在竖直面内，它左方有较大的光屏 P，一光束 SA总是射向圆心 O，在光束 SA绕圆心 O逆时针转动过程中，在 P上先看到七色光带，然后各色光陆续消失，则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是( )图 3A.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，紫光答案 D
