2022年高三物理 第十九章 光的傳播 四、光的色散(第一課時(shí))本節(jié)教材分析與以前的教材相比，這一部分把重點(diǎn)從棱鏡移到了光的色散.從課后練習(xí)看，棱鏡對(duì)光的偏折作用及全反射棱鏡仍應(yīng)給予適當(dāng)?shù)年P(guān)注，全反射棱鏡被安排在閱讀材料里并介紹了它的一些應(yīng)用，對(duì)這些應(yīng)用不宜深講，作為了解性的內(nèi)容即可，有興趣的學(xué)生可以組織它們課后進(jìn)行小制作、小觀察，如潛望鏡、自行車尾燈.光的色散的知識(shí)并不難，這一部分可組織學(xué)生直接觀察太陽(yáng)光通過三棱鏡時(shí)的色散、用分光鏡觀察太陽(yáng)光譜和氣體發(fā)光光譜.增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，還可以借助CAI課件展示白光通過棱鏡后的色散現(xiàn)象.虹霓的形成原因，以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣.色散現(xiàn)象的成因是不同色光在同一介質(zhì)中傳播速度不同從而折射率不同進(jìn)而導(dǎo)致偏折不同.學(xué)生可能會(huì)發(fā)出這樣的疑問.為什么我們?cè)谌粘Ｉ钪胁]有經(jīng)常地看到光的色散現(xiàn)象？關(guān)于這一點(diǎn)可引導(dǎo)學(xué)生看課本中冕牌玻璃對(duì)不同色光的折射率數(shù)據(jù)及課本最后方框內(nèi)的解釋，說(shuō)明光通過棱鏡時(shí)實(shí)際發(fā)生了兩次偏折，才把不同色光區(qū)分開來(lái).教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1.理解棱鏡能使射向棱鏡側(cè)面的光線向底面偏折的道理.2.知道光的色散現(xiàn)象.3.理解光的色散現(xiàn)象的成因.4.知道不同色光在同一介質(zhì)中傳播速度不同.5.知道同一介質(zhì)對(duì)紅光的折射率最小，對(duì)紫光的折射率最大.二、能力目標(biāo)1.會(huì)應(yīng)用棱鏡進(jìn)行有關(guān)的光路控制.2.會(huì)根據(jù)折射定律分析判斷白光色散的結(jié)果.三、德育目標(biāo)通過自然界中的光現(xiàn)象虹霓的教學(xué)及色散現(xiàn)象的教學(xué)激發(fā)學(xué)生對(duì)大自然的熱愛以及對(duì)自然之謎的求知欲望.教學(xué)重點(diǎn)1.棱鏡對(duì)光線的作用.2.光的色散現(xiàn)象及其成因.教學(xué)難點(diǎn)用光的折射定律分析不同色光通過同一介質(zhì)后的偏折情況.教學(xué)方法本節(jié)課通過實(shí)驗(yàn)觀察、理論分析,輔助以CAI課件對(duì)棱鏡對(duì)光的偏折作用、光的色散現(xiàn)象及其形成原因等進(jìn)行多途徑的教學(xué).同時(shí)介紹一些相關(guān)的科普知識(shí)開闊學(xué)生的視野，盡量增加學(xué)生的觀察以達(dá)到身臨其境、興趣盎然的效果.教學(xué)用具同上節(jié)課的光學(xué)演示儀，三棱鏡若干.CAI課件（單色光通過棱鏡后的偏折情況，白色光通過棱鏡的色散現(xiàn)象，虹霓的形成） 課時(shí)安排1 課時(shí) 教學(xué)過程一、引入新課師同學(xué)們看過雨后天空的彩虹嗎？（學(xué)生有的回答看過，有的回答沒看過）（教師用課件播放彩虹圖片，學(xué)生驚嘆其美麗）師彩虹的美麗一直是為人們所贊嘆的，但是在座的有誰(shuí)知道彩虹是怎樣形成的嗎？無(wú)人回答我們學(xué)完這一節(jié)的內(nèi)容大家就會(huì)知道了，想知道嗎？生回答想那就好好的跟我學(xué)吧.二、新課教學(xué)（一）棱鏡棱鏡對(duì)光線的作用1.介紹棱鏡教師出示若干個(gè)棱鏡（大約十幾個(gè)）給學(xué)生傳著看.讓學(xué)生知道什么是棱鏡.2.棱鏡對(duì)光線的作用a.在黑板上畫出棱鏡的截面如圖1944，讓一個(gè)學(xué)生到黑板上畫出在光線從空氣入射到AC面時(shí)的折射光.再請(qǐng)一位同學(xué)畫出從棱鏡進(jìn)入空氣時(shí)在AB面上的折射情況.圖1944b.用實(shí)驗(yàn)演示驗(yàn)證一下同學(xué)畫的對(duì)不對(duì).c.歸納結(jié)論光在棱鏡的兩個(gè)側(cè)面發(fā)生折射時(shí)，每次折射都使光線向棱鏡的底面偏折.d.讓學(xué)生猜想出入射光的偏折程度可能與哪些因素有關(guān).學(xué)生與折射率有關(guān).e.入射光方向不變，若折射率比原來(lái)大，再讓一位學(xué)生畫出此時(shí)光線的兩次偏折情況.得出折射率越大，偏折越大的結(jié)論.（二）光的色散1.光的色散現(xiàn)象教師剛才我們是用紅光做的實(shí)驗(yàn).如果讓一束白光通過棱鏡你能想象出將是什么樣的嗎？生甲還是白色.（其他學(xué)生猶豫）教師猜的不是完全沒有道理.因?yàn)閯偛偶t光折射后出來(lái)時(shí)還是紅光嘛.但是還是讓我們用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下.這樣心里才踏實(shí)對(duì)不對(duì)？(1)實(shí)驗(yàn)演示白光通過三棱鏡后的色散現(xiàn)象.(2)再讓學(xué)生用發(fā)給他們的棱鏡對(duì)著太陽(yáng)光轉(zhuǎn)動(dòng).可在教室墻壁上看到鮮艷的彩色亮帶.(3)引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)出白光是復(fù)色光.(4)給出光的色散定義及光譜概念.2.光的色散原因分析（1）重做課本圖1925甲所示的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生仔細(xì)觀察，在光屏上最上端是紅色，最下端是紫色.（2）分析現(xiàn)象背后的實(shí)質(zhì)性原因.教師引導(dǎo)白光通過棱鏡后變成了彩色光除了說(shuō)明白光是復(fù)色光外，還說(shuō)明棱鏡對(duì)不同色光的折射率是學(xué)生不同的.教師折射率不同.說(shuō)明不同色光在棱鏡中傳播時(shí)速度是學(xué)生不同的.教師紅光在屏上最上端，表明紅光的偏折程度學(xué)生最小.教師棱鏡對(duì)紅光的折射率學(xué)生最小.教師對(duì)紫光的折射率學(xué)生最大.(3)光在真空中傳播速度相同.教師我們現(xiàn)在看到的太陽(yáng)光是太陽(yáng)現(xiàn)在發(fā)出的嗎？學(xué)生不是教師如果不同色光在真空中傳播速度不同.則將先后到達(dá)地球.那么我們看到的還是白光嗎？學(xué)生不是教師因此可以知道光在真空中傳播速度都是相同的.c=3×108 m/s而在介質(zhì)中傳播速度是不同的.（根據(jù)n=）（4）歸納總結(jié)如下表顏色紅 橙 黃 綠 藍(lán) 靛 紫頻率低 高折射率n小 大介質(zhì)中速度v大 小臨界角C大 小（三）課堂鞏固訓(xùn)練1.課本練習(xí)四第（1）題.2.如圖1945，ABC 為一玻璃三棱鏡的截面，一束光MN垂直AB射入，在AC面發(fā)生全反射后從BC射出，則在屏PQ上的彩帶DE的D點(diǎn)是_光，E點(diǎn)是_光.（填顏色）圖19453.在上題中，若MNB變小，最先從AC透出的是_光.參考答案：1.略2.紫紅3.紅（四）知識(shí)拓展虹霓的形成虹的形成雨后初霽，我們常?？匆娞焐铣霈F(xiàn)美麗的七色彩虹，虹是太陽(yáng)光沿著一定角度射入空氣中的水滴引起的比較復(fù)雜的折射和反射所造成的一種色散現(xiàn)象.如圖1946（a），假設(shè)太陽(yáng)光水平射向一水珠，光線經(jīng)兩次折射和一次全反射后射出水珠.霓的形成經(jīng)過了二次折射和二次全反射，如圖1946（b）.虹和霓一般同時(shí)出現(xiàn).但兩者還是有區(qū)別的，不能混為一談，虹霓有兩個(gè)弓形彩帶，內(nèi)彩帶較亮，其外圈是紅色，內(nèi)圈是紫色，稱為虹；外彩帶較暗，有時(shí)看不見.其顏色分布與虹恰好相反，即外紫內(nèi)紅，稱為霓.圖1946用CAI課件展示虹霓的圖景及形成過程講：夏天常常下雷陣雨，雨后半邊天空露出了太陽(yáng)，另外半邊天空卻仍有厚厚的云層.同時(shí)，夏天地面溫度較高.蒸發(fā)很快，雨后天空還飄浮著水汽和小水滴.因此，當(dāng)太陽(yáng)光穿過云層中和空氣中的小水滴時(shí)，就被折射出七色虹霓來(lái).冬天大多是連綿不斷的小雨.而且雨后太陽(yáng)不會(huì)立即出現(xiàn).同時(shí)，冬天氣溫較低.蒸發(fā)較慢，雨后天空中不會(huì)像夏天那樣充滿水汽和小水滴，故冬天不易出現(xiàn)虹霓.虹霓在地面上看起來(lái)是彩色的弧狀，但在天空中看起來(lái)，卻是彩色環(huán)狀，異常美麗.有時(shí)當(dāng)太陽(yáng)靠近地平線時(shí)，在高山頂上也可以看到虹，如我國(guó)著名的風(fēng)景區(qū)峨眉山的一大奇景“峨眉佛光”，其成因與虹霓相似，寶光紫色在內(nèi)、紅色在外，圈中的“佛”實(shí)際上是由于日光從人的背后射來(lái)，把人的身體投影于云層上.三、小結(jié)用CAI課件打出1.橫截面為三角形或梯形的透明體叫棱鏡.2.光線通過棱鏡后將向棱鏡的底面偏折.CAI課件再現(xiàn)3.光的色散現(xiàn)象是指復(fù)色光分解為單色光的現(xiàn)象.CAI課件再現(xiàn)4.不同色光在真空中傳播速度相同，在介質(zhì)中傳播速度不同，其中紅光最快，紫光最慢.5.不同頻率的光顏色不同，光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)顏色不變因而頻率不變.6.不同色光對(duì)同一介質(zhì)的折射率不同，紅光最小，紫光最大.7.發(fā)生全反射的臨界角紅光最大，紫光最小，所以紅光較不易發(fā)生全反射.四、布置作業(yè)1.課后自學(xué)閱讀材料全反射棱鏡并在課本上完成練習(xí)四第（2）題及第（4）題.2.計(jì)算紅光和紫光在冕牌玻璃中的傳播速度.（折射率參照課本）五、板書設(shè)計(jì)六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)1.紅光和紫光相比A.在真空中傳播時(shí)，紫光的速度比較大B.在玻璃中傳播時(shí)，紅光的速度比較大C.玻璃對(duì)紅光的折射率較紫光大D.從玻璃到空氣的界面上，紅光的臨界角較紫光大2.如圖1947所示,ab兩束不同的單色平行光從空氣射入水中，發(fā)生如圖所示的折射，則下述結(jié)論正確的是圖1947A.水對(duì)光束a的折射率較大B.水中光束b的光速較小C.光束a的頻率較大D.若從水射向空氣，光束a的臨界角較光束b的臨界角大3.在水底同一深處并排放置五種顏色的球，如從水面正上方垂直俯視五只色球，感覺最淺的球是A.紫色球B.藍(lán)色球C.黃色球D.紅色球E.綠色球F.五個(gè)球同樣深淺4.圖1948為一束白光通過三棱鏡的光路圖，其中正確的是圖19485.如圖1949所示，兩塊同樣的玻璃直角三棱鏡ABC，兩者的AC面是平行放置的，在它們之間是均勻的未知透明介質(zhì).一單色細(xì)光束O垂直于AB面入射，在圖示的出射光線中圖1949A.1、2、3（彼此平行）中的任一條都有可能B.4、5、6（彼此平行）中的任一條都可能C.7、8、9（彼此平行）中的任一條都可能D.只能是4、6中的某一條6.半徑為R的玻璃半圓柱體，橫截面如圖1950所示，圓心為O，兩條平行單色紅光沿截面射向圓柱面，方向與底面垂直.光線1的入射點(diǎn)A為圓柱面的頂點(diǎn)，光線2的入射點(diǎn)為B，AOB=60°.已知該玻璃對(duì)紅光的折射率n=.圖1950（1）求兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點(diǎn)與O點(diǎn)的距離d.（2）若入射的是單色藍(lán)光，則距離d將比上面求得的結(jié)果大還是小？7.單色細(xì)光束射到折射率n=的透明球表面，光束在過球心的平面內(nèi)，入射角i=45°.研究經(jīng)折射進(jìn)入球內(nèi)后又經(jīng)內(nèi)表面反射一次，再經(jīng)球面折射后射出的光線，如圖1951（圖上已畫出入射光和出射光）圖1951（1）在圖上大致畫出光線在球內(nèi)的路徑和方向；（2）求入射光與出射光之間的夾角 ；（3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情況與玻璃相仿，問哪種顏色光的角最大，哪種顏色光的角最?。?.如圖1952所示，寬為a的平行光束從空氣斜向入射到兩面平行的玻璃板上表面，入射角為45°，光束中包含兩種顏色的光，玻璃對(duì)這兩種色光的折射率分別為n1=1.5,n2=.圖1952（1）求每種顏色的光射入上表面后的折射角1、2；（2）為使光束從玻璃板下表面出射時(shí)能分成不交疊的兩束，玻璃板的厚度d至少為多少？并畫出光路示意圖.參考答案：1.BD 2.BD 3.A 4.D 5.B6.簡(jiǎn)答：作光路如圖1953.圖1953（1）光線1不偏折光線2:i=60°,sinr=,r=30°i=60°-r=30°,sinr=nsini=,r=60°=R/cos30°=Rd= tan30°=R（2）d比上面結(jié)果小.7.解答：（1）如圖1954.圖1954（2）由折射定律=nsinr=,r=30°由幾何關(guān)系及對(duì)稱性有=r-(i-r)=2r-i=4r-2i以r=30°i=45°代入得=30°（3）紅光最大，紫光最小8.解答：畫出光路示意圖1955圖1955（1）=nsin1=,sin2=1=arcsin,2=arcsin（2）dtan1-dtan2=d=a