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1、2022年高二物理上學(xué)期 光學(xué) 光的色散學(xué)案 新人教版
【知識(shí)概要】
1._____________________________________________________________現(xiàn)象叫做光的色散。
不同顏色的單色光,_________和__________不同。
2.薄膜干涉:
(1)楔形薄膜干涉:薄膜在重力作用下厚度不同,在薄膜不同位置,薄膜前后兩個(gè)面_______________兩列光的路程差不同,發(fā)生干涉。
若=______________,出現(xiàn)____________;若=________________,出現(xiàn)____________。薄膜上出現(xiàn)____
2、___________干涉條紋。
(2)楔形空氣膜:空氣層的___________________的兩列光波發(fā)生干涉。
若=___________,出現(xiàn)____________;若=________________,出現(xiàn)____________。
應(yīng)用:____________________。空氣層厚度相同的地方,兩列光波的路程差_________,兩列光波疊加時(shí)加強(qiáng)或減弱。所以,如果被測(cè)表面是平整的,干涉條紋是___________________。如果發(fā)生彎曲,表明__________________。如圖:表示被檢測(cè)表面_____________。若向
3、右彎曲,表示 _____________________。
牛頓環(huán):兩個(gè)玻璃表面之間________薄膜引起的薄膜干涉。
3. (1)同一種透明物質(zhì)對(duì)不同單色光的__________不同,_________越小,折射率__________。即同一種介質(zhì)對(duì)_________折射率最小,對(duì)__________折射率最大。
(2)光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),__________不變,由,得,判斷光在介質(zhì)中的速度、波長(zhǎng)關(guān)系。同一種透明物質(zhì)中,_________越短,_________越慢。
【課堂例題】
【例1】( )關(guān)于在豎直放置的肥皂膜上產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象,下列
4、說法正確的是
A.干涉條紋的產(chǎn)生是由于光線在膜前后表面反射形成的兩列光波的疊加
B.用綠光照射產(chǎn)生的干涉條紋比黃光照射時(shí)產(chǎn)生的條紋窄
C.干涉條紋間的暗線是由于兩反射光波波谷與波谷的疊加
D.干涉條紋間的暗線是由于兩反射光波波峰與波谷的疊加
【例2】( )把一個(gè)平行玻璃板壓在另一個(gè)平行玻璃板上,一端用薄片墊起,構(gòu)成空氣劈尖,讓單色光從上方射入(如圖),這時(shí)可以看到亮暗相間的條紋.下面關(guān)于條紋的說法中正確的是:
A.將薄片向著劈尖移動(dòng)使劈角變大時(shí),條紋變疏
B.將薄片遠(yuǎn)離劈尖移動(dòng)使劈角變小時(shí),條紋變疏
C.將上玻璃板平行上移,條紋向著劈尖移動(dòng)
D.將上玻璃
5、板平行上移,條紋遠(yuǎn)離劈尖移動(dòng)
【例3】( )把一個(gè)曲率半徑很大的凸透鏡的彎曲表面壓在另一個(gè)玻璃平面上,讓單色光從上方射入(圖甲),這時(shí)可以看到亮暗相間的同心圓(圖乙)。這個(gè)現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的,這些同心圓叫做牛頓環(huán),為了使同一級(jí)圓環(huán)的半徑變大(例如從中心數(shù)起的第二道圓環(huán)),則應(yīng):
① 將凸透鏡的曲率半徑變大?????????????????? ② 將凸透鏡的曲率半徑變小
θ
i
A
B
C
③ 改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的單色光照射??????????????? ④ 改用波長(zhǎng)更短的單色光照射
A. ①③???? B. ①④???? C. ②③???? D. ②④
6、
【例4】( )一束白光從頂角為θ的一邊以較大的入射角i射入并通過三棱鏡后,在屏P上可得到彩色光帶,如圖所示,在入射角i逐漸減小到零的過程中,假如屏上的彩色條紋光帶先后全部消失,則:
A、紅光最先消失,紫光最后消失;B、紫光最先消失,紅光最后消失;
C、紫光最先消失,黃光最后消失;D、紅光最先消失,黃光最后消失。
【例5】( )一束紅光與一束紫光以適當(dāng)?shù)娜肷浣巧湎虬雸A形玻璃磚,其出射光線都是由圓心O點(diǎn)沿OP方向射出,如圖所示,則:
A. AO是紅光,它穿過玻璃磚所需的時(shí)間短
B. AO是紫光,它穿過玻璃磚所需的時(shí)間長(zhǎng)
C. BO是紅
7、光,它穿過玻璃磚所需的時(shí)間長(zhǎng)
D. BO是紫光,它穿過玻璃磚所需的時(shí)間短
【例6】一復(fù)色光中只含有 a 、 b 兩種單色光,在真空中a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng).
①在真空中,a光的速度 (選填“大于”、“等于”或“小于”)b光的速度.
②若用此復(fù)色光通過玻璃半球且經(jīng)球心O射向空氣時(shí),下列四個(gè)光路圖中可能符合實(shí)際情況的是 .
③用該復(fù)色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),得到如圖所示的干涉圖樣.
則實(shí)線表示 (選填“a”或“b”)光的干涉條紋.
【例7】一束光線以45°的入射角從空氣投射到三棱鏡的一個(gè)側(cè)面上,在棱鏡中發(fā)生折射,方向如圖所示,并恰
8、在另一側(cè)面上發(fā)生全反射,由以上條件,計(jì)算:三棱鏡頂角θ的大?。?
【鞏固訓(xùn)練】
( )1. 將鐵絲圈在肥皂水中蘸一下,讓它掛上一層薄薄的液膜.液膜豎直放置時(shí),由于重力作用,上面薄,下面厚,且時(shí)間越長(zhǎng),下面越厚.在酒精燈的火焰上撤上一些食鹽,用酒精燈的黃光照射豎直放置的液膜,液膜反射的光使我們看到燈焰的像,可觀察到像上有亮暗相間的條紋,如圖所示.則下列的說法中正確的是:
A.像上有亮暗相間的條紋,這是光的波動(dòng)性的表現(xiàn)
B.像上有亮暗相間的條紋,說明光反射后出現(xiàn)了偏振現(xiàn)象
C.像上亮暗相間的條紋是肥皂膜前后兩表面反射的光疊加而形成的
D.用同一塊豎直放置的液膜
9、觀察燈焰的像時(shí),在一個(gè)不太長(zhǎng)的時(shí)間段里,應(yīng)該會(huì)看到像上亮暗相間的條紋間隔逐漸變密
( )2. 如圖甲所示,在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡,在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜,讓一束單一波長(zhǎng)的光垂直入射到該裝置上,結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋,稱為牛頓環(huán),以下說法正確的是:
A.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的
B.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的
C.干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸炔皇蔷鶆蜃兓?
D.干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸仁蔷鶆蜃兓?
( ?。?.圖示是干
10、涉檢查一塊厚玻璃板上表面是否平整的裝置,所用的單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的,檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個(gè)面反射的光線疊加而形的:
A. 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的下表面 D. a的下表面和b的下表面
( )4.一束復(fù)色光由空氣射向玻璃,發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光,其傳播方向如圖所示。設(shè)玻璃對(duì)a、b的折射率分別為na和nb,a、b在玻璃中的傳播速度分別為υa和υb,則( )
A. na>nb B.na<nb C.υa>υb D.υ a<υb
11、
( )5.在許多光學(xué)鏡頭上涂有增透膜,下列說法正確的是:
A.增透膜的厚度是入射光在空氣中波長(zhǎng)的1/4
B.增透膜的厚度是入射光在薄膜介質(zhì)中波長(zhǎng)的1/4
C.從增透膜兩表面反射的光相互加強(qiáng),增加了透射光的強(qiáng)度
D.從增透膜兩表面反射的光互相消弱,減小了反射光的強(qiáng)度
( ?。?.如圖所示,截面為ABC的玻璃直角三棱鏡放置在空氣中,寬度均為d的紫、紅兩束光垂直照射三棱鏡的一個(gè)直角邊AB,在三棱鏡的另一側(cè)放置一平行于AB邊的光屏,屏的距離遠(yuǎn)近可調(diào),在屏上出現(xiàn)紫、紅兩條光帶,可能是:
A
B
C
紫
紅
d
d
A.紫色光帶在上,紅色光帶在下,紫色
12、光帶較寬
B.紫色光帶在下,紅色光帶在上,紫色光帶較寬
C.紅色光帶在上,紫色光帶在下,紅色光帶較寬
D.紅色光帶在下,紫色光帶在上,紅色光帶較寬
7.欲使在真空中波長(zhǎng)為0.55mm的黃綠光射到折射率n=1.38的薄膜介質(zhì)后能增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度,則該增透膜的厚度應(yīng)是______×10-2mm(取三位有效數(shù)字)
8.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“測(cè)量金屬細(xì)絲的直徑”的實(shí)驗(yàn):把一根待測(cè)金屬細(xì)絲夾在兩塊平板玻璃之間,使空氣層形成劈尖(如圖所示).
如用單色光垂直照射,就得到等厚干涉條紋.某次測(cè)量結(jié)果為:?jiǎn)紊獾牟ㄩL(zhǎng)589. 3 nm,金屬絲與劈尖頂點(diǎn)間的距離L=28.880 mm,30條明紋間的距離為4. 295 mm.(已知兩束單色光的光程差等于半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí),干涉條紋為明條紋.)則:相鄰兩條明紋的間距l(xiāng)= mm;金屬絲直徑的計(jì)算式D= __ ,該金屬絲的直徑為 __ mm。(結(jié)果保留四位有效數(shù)字)
9.登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過度照射,尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射,否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p壞視力.有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛的傷害的眼鏡.他選用的薄膜材料的折射率為n=1. 5,所要消除的紫外線的頻率為8.1Hz,那么它設(shè)計(jì)的這種“增反膜”的厚度至少是多少?
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