【正文】 三、折射時的色散 通過實驗或作光路可知（如圖），從玻璃棱鏡的一個側(cè)面射出的光線從另一側(cè)面射出時向底面偏折． 棱鏡材料的折射率有關(guān)，還跟入射角底大小有關(guān)． 點擊畫面觀看動畫 一束白光經(jīng)過棱鏡后會發(fā)生色散 白光經(jīng)過棱鏡后在光屏上形成一條彩色的光帶，紅光在上端，紫光在最下端，不同色光通過棱鏡的后的偏折角度不同是因為棱鏡材料對不同色光的折射率不同． ? 由 n=c/v知；在同一物質(zhì)中，不同波長的光波的傳播速度不一樣，波長越短（頻率越大），波速越慢。 1．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，屏的距離遠近可調(diào)，在屏上出現(xiàn)紫、紅兩條光帶，可能是： A．紫色光帶在上，紅色光帶在下，紫色光帶較寬 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 CD 2．如圖 21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)象是由于凸透鏡與玻璃之間空氣膜的上表面反射光和空氣膜的下表面反射光疊加形成的 C．干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是均勻變化的 D．干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度是均勻變化的 BC 3．下列說法正確的是： A．用三棱鏡觀察太陽光譜是利用光的干涉現(xiàn)象 B．在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的全反射現(xiàn)象 C．用標準平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象 D．雨后的彩虹是由于光的色散現(xiàn)象形成的 BD 激光 選修 3— 4 8 ☆ ．物體發(fā)光的微觀機理 物質(zhì)中的原子受到激發(fā)以后，原子能量增加，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，要向低能態(tài) 躍遷 。在向低能態(tài)躍遷 的過程中，會發(fā)出光。 普通光源 （ 白熾燈、日光燈、高壓水銀燈 ）的發(fā)光過程為 自發(fā)輻射 。各原子自發(fā)輻射發(fā)出的光彼此獨立，頻率、振動方向、相位不一定相同 —— 為 非相干光 。 光 是從物質(zhì)的 原子 中發(fā)射出來的。 一．激光的產(chǎn)生 某些物質(zhì)的原子中的粒子受光或電刺激，使低能級的原子變成高能級原子， 在向低能態(tài)躍遷時輻射出 相位、頻率、方向 等完全相同的光，把這種光叫 激光 。 世界上第一臺紅寶石激光器 1960年，美國物理學(xué)家 梅曼正在進行一項重要的實驗。實驗裝置里有一根人造紅寶石棒。突然，一束深紅色的亮光從裝置中射出，它的亮度是太陽表面的 4倍！這是一種完全新型的光，科學(xué)家渴望多年而自然界中并不存在的光，它被命名為 Laser。 二．激光的特點及其應(yīng)用 相干性 ： 激光 是一種人工產(chǎn)生的 相干光 .（相干光的條件：頻率相同，相位差恒定，偏振方向一致。） 相干性應(yīng)用 ：光纖通訊、激光全息技術(shù) 沒有光纖和激光器發(fā)明就不會有現(xiàn)在的如此發(fā)達的互聯(lián)網(wǎng)。 二．激光的特點及其應(yīng)用 應(yīng)用 ：測距、測速、信息存儲和閱讀 平行度非常好： 從地面上發(fā)射的一束極細的激光束，到達月球表面時，也只發(fā)散成直徑 lm多的光斑，因此激光在地面上傳播時，可以看成是不發(fā)散的。 手持式雷達測速儀 手提激光測距儀 二．激光的特點及其應(yīng)用 亮度高： 所謂亮度，是指垂直于光線平面內(nèi)單位面積上的發(fā)光功率，自然光源亮度最高的是太陽，而目前的高功率激光器，亮度可達太陽的 1萬倍． 應(yīng)用 ：工業(yè)切割、焊接；醫(yī)學(xué)“光刀”；利用強激光產(chǎn)生的高壓引發(fā)核聚變。 氧化熔化激光切割 激發(fā)核聚變 特點 作用 應(yīng)用實例 相干光 可進行調(diào)制、傳遞信息 光纖通信 平行度非常好 傳播很遠距離能保持一定強度，可精確測距測速 激光雷達 可會聚于很小的一點，記錄信息密度高 DVD、 CD、 VCD機，計算機光驅(qū) 亮度高 可在很小空間短時間內(nèi)集中很大能量 激光切割、焊接、打孔、醫(yī)療手術(shù) 產(chǎn)生高壓引起核聚變 人工控制聚變反應(yīng) ☆ ．激光的特點及其應(yīng)用 三．全息照相 “ 全息 ”的意思為“ 全部信息 ”，即相對于只記錄物體的明暗變化的普通攝影來說，激光全息攝影還能記錄物體的空間變化。 被拍攝的物體：小雞 拍攝得到的全息圖 全息攝影： 記錄被攝物體反射（透射）光波中全部信息（振幅、相位）的攝影。 三．全息照相 拍攝全息照片的基本光路 參考光 照相底片 反射光 物光 物 同一激光束被分成兩束，參考光直接照到底片上，物光也到達底片。兩者干涉，在底片上形成復(fù)雜的干涉條紋，各點的明暗程度反映了疊加的加強和減弱的情形。 三．全息照相 全息照片的觀看： 照明光 全息照片 人眼 全息照片的觀看： 用激光照射全息照片，在照片的另一側(cè)觀看原物體的立體的像。 ☆ ．全息照相 全息照片的拍攝利用了 光的干涉原理 ，它是利用 參考光和物光發(fā)生干涉形成的 。 激光全息圖－根 彩色全息蘋果圖 課 堂 練 習(xí) 習(xí)題 1— 1： 激光全息照相技術(shù)主要是利用激光的哪一種優(yōu)良特性（ ） A、亮度高 B、方向性好 C、相干性好 D、抗電磁干擾能力強 C 全息照片的拍攝 利用了 光的干涉原理 ，這就要求參考光和物光有很高的相干性。激光符合這個要求。 課 堂 練 習(xí) 習(xí)題 1— 2： 激光全息照片的底片上記錄了光的干涉條紋，含有被攝物體反射的光的所有信息，實現(xiàn)了照片的立體性。若照相時，被攝物體被擋住一部分，通過調(diào)整視線仍可看見被擋部分；照片被切開成兩半，從一半上仍可看到物體的全像，照片僅像一個觀察物體的窗口。激光全息照相利用了激光 ____________的性質(zhì) . 相干性好 課 堂 練 習(xí) 習(xí)題 2— 1：（ 09寧夏 ）一棱鏡的截面為直角三角形 ABC， ∠ A=300，斜邊 AB＝ a。棱鏡材料的折射率為 n= 。在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以 450的入射角從 AC邊的中點 M射入棱鏡射出的點的位置（ 不考慮光線沿原來路返回的情況 ） 【 解析 】 ：設(shè)入射角為 i，折射角為 r，由折射定律得： r=300 F 2 如果 入射光線在法線的右側(cè)，光路圖如圖所示。 由幾何關(guān)系得 AF=3a/8 【 解析 】 ： 如果 入射光線在法線的左側(cè)，光路圖如圖所示。設(shè)折射光線與 AB的交點為 D。 由幾何關(guān)系可知，在 D點的入射角 ? ?600 設(shè)全發(fā)射的臨界角為 C ， sinC =1/n C=450 因此，光在 D點全反射。 設(shè)此光線的出射點為 E，由幾何關(guān)系得 BD=a－ 2AF BE=BDsin300 聯(lián)立可得： BE=a/8 即出射點在 BC邊上離 B點 a/8的位置。 附錄：激光的發(fā)展史 1958年，貝爾實驗室的 湯斯 和 肖洛 發(fā)表了關(guān)于激光器的經(jīng)典論文，奠定了激光發(fā)展的基礎(chǔ)。 湯斯 1960年，美國加利福尼亞州休斯航空公司實驗室的研究員 梅曼 發(fā)明了世界上第一臺紅寶石激光器。 1965年，第一臺可產(chǎn)生大功率激光的器件 二氧化碳激光器誕生。 梅曼 1967年，Ｘ射線激光器研制成功。 1997年，麻省理工研制出第一臺原子激光器 全息照片 是指用全息照相技術(shù)拍攝的照片。全息照相，就是將激光技術(shù)用于照相，在底片上記錄下物體的全部光信息，而不像普通照相僅僅是記錄物體的某一面投影。因此當?shù)灼系奈矬w重現(xiàn)時，在觀看者的眼里顯得異常逼真，它產(chǎn)生的視覺效應(yīng)，完全與觀看實物時一模一樣。 激光（ 參考笨笨教學(xué)思路 ） 這節(jié)教材要求不高，可讓學(xué)生自學(xué)，并要求學(xué)生對本節(jié)知識進行梳理。 需展開一下：（ 1）相干光的條件：頻率相同，相位差恒定，偏振方向一致。因機械波講的干涉條件只有一個頻率相同； （ 2）全息照片為什么能記錄物體位置的信息。