调谐元件色散率对输出激光线宽的影响X
王 丽 黄 骝a
高 娟 陈少华
(河北师范大学物理系,石家庄,050016) (a 北京工业大学应用物理系,北京,100022)
摘要:建立了棱镜对系统三阶以内色散量的数学模型,精确计算了其解析解。给出了四棱镜
与平面镜及四棱镜与光栅组合系统对输出激光线宽影响的物理图像。
关键词:调谐元件 色散量 线宽压缩Study of output laser linewidth on group -velocity dispersion
generated by tunable device
Wang Li ,H uang L iu a ,Gao J uan ,Chen Shaohua
(Depar tment of Physics,Hebei No rmal U niv ersity,Shijiazhuang ,050016)
(a Department of Applied P hysics,Beijing Polytechnic U niversity,Beijing,100022)
Abstract:In this paper ,a mathematical model about the third order g roup -velocit y dispersion is
constructed,and it .s theor etical so lution is obtained.T wo physical images are presented to interpret the r elations between laser linewodth and w avelength in prism -mirr or system and prism -g rating system r espectiv ely.
Key words:tunable device dispersion linew idt h compression
引 言
目前,各种调谐方法都是建立在与波长有关的增益损耗机理上,即利用色散元件的色散特性,使某特定波长的光能在谐振腔内振荡,而其它波长的光逸出腔外。各种合适的调谐元件已有效地应用在短脉冲、超短脉冲激光器中,用来引入负色散,补偿正色散,对产生的激光脉冲进行线宽压窄。实验证明,色散元件放置于输出端时,其脉宽压缩效果理想[1]。在多数实验中,输出镜都是用平面反射镜或光栅元件与多棱镜组成谐振腔,对于输出镜用楔形镜代替平面反射镜的研究[2]
正在实验中(另文讨论)。我们对棱镜对影响系统三阶以内的色散率进行分析,给出了其数学方程,并对多棱镜与平面反射镜及与光栅组合系统放置时进行了数值模拟计算,
Fig.1 S chematic diagram of the prisms 这对宽调谐激光的窄线宽输出是必要的。1 理论分析和数值模拟
111 布儒斯特双棱镜的色散率
图1所示为一对等腰三棱镜(材料为ZF 6),材料折
射率为n 。为减少光损耗,A 为棱镜顶角,光线入射角
为A 1,出射角为A 2,l 为光脉冲在棱镜对间距,L 为两棱X 河北省教委博士基金资助。
第24卷 第6期
2000年12月激 光 技 术LASER T ECH NOLOGY Vol.24,No.6December ,2000
镜顶角尖间的距离。实验中,棱镜I和棱镜II的出射面平行,棱镜的顶角按最小偏向角条件设计。假设脉冲光通过一对棱镜时的光学长度为:p=l cos B(1)式中,B为参考角,定义参考角对折射率的微分与出射角A2对折射率n的微分相同:
d B/d n=-d A2/d n(2)通过Snell.s定律获得A2作为入射角A1和折射率n的函数关系:
sin A2=n sin A c2(3)
sin A1=n sin A c1(4)式中,A c1和A c2为棱镜I I的入射角和出射角。对(3)式两边微分:
cos A2d A2
d n
=n cos A c2
d A c2
d n
+sin A c2(5)
对(4)式两边微分:0=n cos A c1d A c1
d n
+sin A c1(6)
对棱镜顶角A和A c1,A c2作简单处理得:A c1+A c2=A(7)
d A2/d n=(sin A c2+cos A c2tg A c1)/cos A2(8)同理得:d2A2/d n2=tg A2(d A2/d n)2-(tg2A c1/n)#(d A2/d n)(9)
d3A2 d n3=
1
cos2A2
d A2
d n
3
+3
tg2A c1
n2
#
d A2
d n
+2tg A2
d A2
d n
-
tg2A c1
n
d2A2
d n2
+
2tg4A c1
n2
d A2
d n
(10)
由(1)式知d p
d K
=
d p
d B
#d B
d n
#d n
d K
(11)
由于B是难测量的量,故引入两个自变量x和L,由图1知:
l cos B=L+x sin(E/2)(12)
l sin B=x cos(E/2)(13)由(1)式和(12)式得:d p
d B
=-x cos(E/2)(14)
d2p
d B2
=-L-x sin(E/2)(15)
d3p
d B3
=x cos(E/2)(16)当入射光线和出射光线为布儒斯特角,棱镜处于最小偏向角位置时,
tg A1=n(17)
A c1=A c2(18)得到下列关系式:d B
d n
=-2(19)
d2B
d n2
=-(4n-2/n3)(20) d3B
d n3
=-[8(1+n2)+6/n4+(4n-1/n3)(4n-2/n3)]-4/n6(21)则三阶以内色散关系为:d2U
d K2
=G2L+G1x(22)
d3U d K3=G3L+G4x(23)
386激光技术2000年12月
式中,G 1=2K P c 2K 2d 2n d K 2#n n 2+1
(24)G 2=-2K P c 2(K d n d K )2(25)
G 3=3K 3P 2c 3K d n d K (K d n d K +K 2d 2n d K 2)(26)
G 4=-3K 3P 2c 3(K 2d 2n d K 2+K 33d 3n d K 3)n n 2+1(
27)Fig.2 T he curve of di spersion versus length l 结合具体数值模拟计算,得出系统的平面反射镜与棱镜对
间距为l 时的二阶和三阶色散曲线,如图2所示。
1.2 棱镜与光栅组合系统的线宽压缩
实验中,激光在腔内的发散角为$H 时,棱镜对和光栅组合系统的总色散率为:
d H d K T =d U d K +d 2U d K 2+d 3U d K 3p +d B d K G (28)
式中,d B d K G =1K B [tg B +sin B cos H
]是入射角为B ,m 级衍射角为H ,闪耀波长为K B ,光栅常数为d 时光栅的角色散率
[3]。则在谐振腔内振荡一次线宽压窄为:$K =$H d H d K T =$H d U d K +d 2U d K 2+d 3U d K
3p +d B d K
G (29)
采用4个棱镜组成扩束器和1个平面镜结合,则激光在谐振腔内振荡一次线宽压窄:
$K =$H [8n 4d n/d K +2n 4(4d 2-K 2)1/2]-1(30)
Fig.4 Output laser linew idth in the prism -grating system Fig.3 Output laser linew idth in the
pris m -mirror system 式中,K 为钛宝石激光波长,d 为光栅常数,n 为棱镜折射率。实验测得钛宝石的发散角$H 为0.5mrad,采用光栅常数d =1200/mm,折射率n =1.735,由(30)式并结合玻璃扩束
材料的折射率公
式:
n 2=A 0+A 1K 2+A 2K -2+A 3K -4+A 4K -6+A 5K -8(31)经数值模拟得4棱镜扩束器与平面镜组成调谐系统时,输出激光的窄线宽理论曲线,如图3所示。采用4棱镜加光栅组成系统时,输出激光的窄线宽理论曲线,如图4所示。
2 结 论
在理论分析及数值模拟计算中,K 为可调谐钛宝石激光(650nm~980nm)输出,其输出线宽受到泵浦光的线宽影响,当只考虑棱镜元件的一阶色散时,其激光输出的最小线宽约为零点387第24卷 第6期王 丽 调谐元件色散率对输出激光线宽的影响
激光快速熔凝CuCr 50触头材料的组织与性能*
梁淑华 范志康
(西安理工大学505信箱,西安,710048)
摘要:采用激光快速熔凝技术处理了CuCr50材料的表面,结果表明,该方法可使CuCr50材
料表面得到3~5L m 的亚晶层,该层孔隙率低,硬度比基体提高近1倍,但电导率变化不大。当其它工艺参数不变时,可通过改变激光功率来获取不同深度的熔池,在熔池与基体之间存在一热影响区,该区的性能界于表层和基体之间,激光表面重熔作为CuCr50触头材料表面强化的工艺是可行的。
关键词:细晶 激光重熔CuCr 50 性能
Structure and properties of CuCr 50prepared
by laser fast remelt
L iang Shuhua,Fan Zhikang
(Xi .an U niversity of T echnology ,Xi .an,710048)
Abstract:I f laser fast r emelt technique is used to pr epare CuCr50sur face,a 3~5L m fine -grained
layer w ill gener ate.T he layer has less porosity.T he hardness of the surface increases nearly one time than t hat of the matrix and the conductivity changes little.T he t hickness of the fine -grained layer can be con -trolled by laser power w hile the other operation parameters don .t chang e.T here is a heat -influenced layer between the fine -grained layer and the matrix ,w hose properties is betw een t heirs too.Ex periments show t hat laser fast remelt is useful to increase the har dness of CuCr50contact material.
Key words:fine -gr ain laser fast remelt CuCr 50 property
*西北工业大学凝固技术国家重点实验室资助。
几个纳米[4]。在调谐元件组合系统中,考虑到棱镜的三阶以内色散后,由图3和图4可以看出,平面镜与棱镜组合系统对输出激光(K =750nm )线宽的影响约为4@10-2nm,光栅与棱镜组合系统对输出激光(K =750nm )线宽的影响约为8@10-3nm,因此,为得到窄线宽的能量激光,使得在保证光-光转换效率的前提下,一般应采用多棱镜或与光栅组合的调谐系统,以达到窄线宽的激光输出。参考文献
1 王 丽,黄 骝,赵 宇.应用激光,1998;18(1):1~3
2 杨盛谊,李 港,陈 檬.激光杂志,1998;19(4):30~33
3 Fork R L.Opt Lett,1984;9(5):150~152
4 姚建铨1非线性光学频率变换及激光调谐技术.北京:科学出版社,1995:264~267
***
作者简介:王 丽,女,1958年11月出生。博士,教授。现从事物理教学和激光超短脉冲、可调谐激光技术及非线性光学方面的研究。收稿日期:1999-06-28 收到修改稿日期:1999-09-28第24卷 第6期
2000年12月激 光 技 术LASER T ECH NOLOGY Vol.24,No.6December ,2000
光的色散1．色散：白光分解成多种色光的现象。 2．光的色散现象：一束太阳光通过三棱镜，被分解成七种色光的现象叫光的色散，这七种色光从上至下依次排列为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫(如图甲所示)。同理，被分解后的色光也可以混合在一起成为白光(如图乙所示)。 光的三原色及色光的混合 1．色光的三原色：红、绿、蓝三种色光是光的三原色。 2．色光的混合：红、绿、蓝三种色光中，任何一种色光都不能由另外两种色光合成。但红、绿、蓝三种色光却能够合成出自然界绝大多数色光来，只要适当调配它们之间的比例即可。色光的合成在科学技术中普遍应用，彩色电视机就是一例。它的荧光屏上出现的彩色画面，是由红、绿、蓝三原色色点组成的。显像管内电子枪射出的三个电子束，它们分别射到屏上显不出红、绿、蓝色的荧光点上，通过分别控制三个电子束的强度，可以改变三色荧光点的亮度。由于这些色点很小又靠得很近，人眼无法分辨开来，看到的是三个色点的复合．即合成的颜色。 如图所示，适当的红光和绿光能合成黄光；适当的绿光和蓝光能合成青光；适当的蓝光和红光能合成品红色的光；而适当的红、绿、蓝三色光能合成白光。因此红、绿、蓝三种色光被称为色光的“三原色。”
物体的颜色：在光照到物体上时，一部分光被物体反射，一部分光被物体吸收，不同物体，对不同颜色的光反射、吸收和透过的情况不同，因此呈现不同的色彩。 光的色散现象得出的两个结论： 第一，白光不是单色的，而是由各种单色光组成的复色光；第二，不同的单色光通过棱镜时偏折的程度是不同的，红光的偏折程度最小，紫光的偏折程度最大。 色光的混合：不能简单地认为色光的混合是光的色散的逆过程。例如：红光和绿光能混合成黄光，但黄光仍为单色光，它通过三棱镜时并不能分散成红光和绿光。 物体的颜色： 由它所反射或透射的光的颜色所决定。 1．透明物体的颜色由通过它的色光决定在光的色散实验中，如果在白屏前放置一块红色玻璃，则白屏上的其他颜色的光消失，只能留下红色，说明其他色光都被红玻璃吸收了，只能让红光通过，如图所示。如果放置一块蓝玻璃，则白屏上呈现蓝色。 2．不透明物体的颜色由它反射的色光决定在光的色散实验中，如果把一张红纸贴在白屏上，则在红纸上看不到彩色光带，只有被红光照射的地方是亮的，其他地方是暗的；如果把绿纸
神奇的光现象 一、教学任务分析 本节学习光的色散。学习本节内容需要光的反射、光的折射等知识为基础，进一步学习因不同单色光折射本领不同引发的光的色散现象、三原色光和物体的颜色之谜。 学生在日常生活中见到过各种颜色，而对彩虹类的现象见之不多，对其成因较难理解。通过小组实验、讨论，交流，知道有复色光与单色光的区别，并尝试解释彩虹形成原因，体会三原色组合应用，了解物体的颜色之谜。 本节课的教学要求学生主动参与，体验学习过程中的动手乐趣及学习活动中的实际操作，激发学习物理的兴趣，提高学习的能力层次，感受透过现象看本质的思维方法，感悟观察、实验、推理对形成概念和发现规律的重要作用。 二、教学目标 1、知识与技能 （1）知道光的色散现象和原因。 （2）知道光的三原色。 （3）知道物体的颜色成因。 （4）初步学会观察与光的色散有关的实验现象。 2、过程与方法 （1）经历把白光分解为各种色光的实验探究。 （2）感受色光混合的实验过程。 （3）经历研究透明物体和不透明物体颜色成因的过程。 3、情感、态度与价值观 （1）体验色散的各种事实，了解尊重事实、实事求是的科学态度。 （2）体验研究“白光分解”、“色光混合”和“透明物体和不透明物体颜色成因”的实验过程，萌发对物理现象的好奇心和物理学习的兴趣，树立尊重他人的意识。 三、教学重点和难点 重点：白光的色散、三原色光。 难点：色散的原因。 四、教学资源 1、学生实验器材：手电筒、装有水的圆形烧瓶、三棱镜、玻璃砖、彩色透明纸、三色陀螺、计算机等。 2、演示实验器材：强平行光源、三棱镜、教师制作的多媒体课件等。 3、自制模拟演示PPT幻灯片。 五、教学设计思路 本设计的内容包括白光的色散、物体的颜色等两部分内容。 本设计的基本思路是：以关于彩虹传说的flash动画和探究小实验为基础，以学生分组实验讨论、教师点拨为基本方法，引入白光的色散现象。通过“探究三原色光的混合”等学生实验，建立“三原色光”的概念。最后通过“透明物体颜色的成因”和“不透明物体颜色的成因”等学生实验和演示实验，得到物体颜色的成因。 本设计要突出的第一个重点是白光的色散。方法是：可以结合多媒体课件和实验现象两方面信息加深学生的印象和理解。实施教学时，创设情景引入，利用传说导入彩虹现象，激起学生的学习兴趣与求知欲，并鼓励他们利用现有的器材设法找到类似彩虹的彩色条纹，活动中让学生在没有框定的情况下以多种方法去探索寻找，从而全方位释放学生的思维活动，
光的衍射、偏振、色散、激光 一、选择题 1．如图所示，a 、b 两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果有相同的折射角，下列说法正确的是( )． A ．b 在介质中的折射率比a 大 B ．若用b 光做单缝衍射实验，要比用a 时中央条纹更宽 C ．用a 更易观察到泊松亮斑 D ．做双缝干涉实验时，用a 光比用b 光条纹间距更大 2．如图所示的四个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样( )． 3．如图所示的四种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜 色依次是( )． A ．红黄蓝紫 B ．红紫蓝黄 C ．蓝紫红黄 D ．蓝黄红紫 4．关于自然光和偏振光以下说法正确的是( )． A ．自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同 B ．偏振光是在垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光 C ．自然光透过一块偏振片后就成为偏振光，偏振光透过一块偏振片后又还原为自然光 D ．太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光 5．如图所示，让自然光照射到P 、Q 两偏振片上，当P 、Q 两偏振片的透振方向夹角为以下哪些度数时，透射光的强度最弱？( )． A ．0° B ．30° C ．60° D ．90° 6．水中同一深度排列着四个不同颜色的球．如果从水面上方垂直俯视各球，感觉最浅的是( )． A ．红球 B ．黄球 C ．绿球 D ．紫球 7．如图所示，一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上，经三棱镜折射后会聚于光屏M 上的一点N ，这两束单色光分别用a 、b 表示．对于这两束光的颜色以及在玻璃中的传播速度，下列说法中正确的是( )． A ．a 为红光，在玻璃中的传播速度小于b 光 B ．a 为蓝光，在玻璃中的传播速度小于b 光 C ．b 为红光，在玻璃中的传播速度小于a 光 D ．b 为蓝光，在玻璃中的传播整小于于a 光 8．如图所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片制成的中空三棱镜，里面是空气，一束白光A 从棱镜的左边射入，从棱镜的右边射出了发生了色散，射出的可见光分布在a 点和b 点之间，则( )． A ．从a 点射出的是红光，从b 点射出的是紫光 B ．从a 点射出的是紫光，从b 点射出的是红光 C ．从a 点和b 点射出的都是红光，从ab 中点射出的是紫光 D ．从a 点和b 点射出的都是紫光，从ab 中点射出的是红光 9．如图所示，一细束复色光从空气中射到半球形玻璃体球心O 点，经折射分为a 、b 两束光，分别由P 、Q 两点射出玻璃体．PP′、QQ′均与过O 点的界面法线垂直．设光线a 、b 在玻璃体内穿行所用的时间分别为a t 、b t ，则:a b t t 等于( )． A ．QQ′: PP′ B ．PP′: QQ′ C ．OP′: OQ′ D ．OQ′: OP′ 16．如图所示，a 和b 都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为 ，一细光束以入射角α从
八年级物理上册第二章光的色散学案人教新课 标版 第二章第五节光的色散学习目标（1）了解色散现象和原因。。（2）知道色光的三原色跟颜料的三原色是不同的。（3）知道物体的颜色成因。学习过程 一、自主学习：阅读课本51-53页回答下列问题 1、色散： 。色散现象说明。 2、物体的颜色：透明物体的颜色是由决定的。通过色光，呈现绿色；不透明的物体的颜色是由它决定的。反射红光，呈现色。 3、色光的三原色： 4、颜料的三原色。 二、合作探究：黑色花为什么很少见？我们生活在姹紫嫣红、色彩缤纷的花的世界中，但是我们看到的黑色花却很少。植物学家对4千多种花的颜色进行了统计，发现只有8种黑色花，而且还不是纯正的黑色，只是偏紫色而已。为什么会出现这种现象呢？原来花的颜色与太阳光及花瓣反射、吸收光有光，太阳光由7种色光组成。光的颜色不同，其热效应也不同。有色不透明物体反射与他相同的光，吸收与它颜色不相同的光，黑色物体吸
收各种颜色的光。花瓣比较柔嫩，为了生存，避免受高温伤害，它们吸收热效应较弱的光，而反射热效应较强的光。这就是我们看到红、橙、黄色花多，而蓝、紫色花少的原因。若吸收7种色光，受高温伤害就更大，花也更难生存，所以黑花很少。（1）红花反射什么颜色的光，吸收什么颜色的光？（2）材料中提到“光颜色不同，热效应也不同”，请你比较红色光与蓝色光的热效应强弱。（3）材料中没有提到白花，请你推断白花反射、吸收色光的情况。当堂训练： 1、雨后的天空，有时会出现美丽的彩虹，关于“彩虹”下列说法错误的是（） A、是光的折射现象 B、是光的色散现象 C、是光的反射现象 D、是由于空气中悬浮有大量的小水珠而形成的 2、商场里的花布的图案是有无数种的颜色拼排而成，各种颜色均是由三种原颜料调和而成，这三种原颜料的颜色是（） A、红橙黄 B、红绿蓝 C、黄红蓝 D、红白蓝
偏振激光雷达 Kenneth Sassen 2.1 引言 光的基本性质是电磁波的电场E矢量任意时间在空间上所表现的方向取向。这个方向取向可以是固定、易于改变的线偏光或者是随时间旋转的圆偏光或椭圆偏振光。偏振的随机取向是一种非常重要的状态：光束和单一光线所表现的状态是不同的，当然使用光学分析仪是不能观察到这种单一状态的。重要的是，偏振的任意状态在光学设备的帮助下可以转换成其它状态。光子的运动是易于被改变的。 历史上，对光的偏振本质的发现是通过一种光敏材料的实验发现的，这种材料就是冰晶石，它是方解石类的双折射晶体的一种，光通过这类晶体能够产生两个像。双像现象代表光通过晶体传输在两个垂直偏振平面时产生的偏离光传输方向的偏转。惠更斯和牛顿都证明了这种双折射现象是光的本质特性，并不是由于晶体的引入而造成的改变。因为牛顿忠诚于光的粒子学说（光被看作一个一个粒子），所以他当时并不能解释这种现象。但是，正是因为他对Opticks的质疑的论文，暗示了双折射现象象征了一种类似于电磁作用。因此，“偏振”这个词诞生了。进一步的研究导致了罗歇、尼科耳、渥拉斯顿偏振棱镜的发展，以及我所欣赏的格兰偏振激光雷达的应用。对偏振光科学发展的回顾参见文献[1]。 幸运的是，正如我们所看到的那样，在激光雷达中广泛采用的脉冲激光本质上产生线形偏振光，这是因为激光介质（举例说，参杂玻璃棒）的晶体本质决定的，另外这种方法也被应用到巨脉冲，这种巨脉冲依赖偏振旋转设备（举例说，泡可耳斯盒）把发射激光阻挡在激光腔中直到最大的瞬间输出能量。因此，基本偏振激光雷达应用包括线性偏振激光脉冲的发射和探测，是通过后向散射光的垂直和平行的偏振平面的光束分束器。两个通道的光学和电子增益的不同调节之后，这两种信号的比值被称为线性退偏比或δ值。然而，通过采用不同光学部件对激光后向散射退偏特性的其它种类的测量也是可能，依赖于输出激光脉冲的整形和偏振通道的数目。 在更进一步详述之前，应该强调偏振激光雷达技术起初是借鉴与之相类似20世纪50年代（在激光器发明之前）发展的微波雷达方法。正因为这，我将参照地基微波雷达退偏特性的研究结果。截至到上世纪60年代，然而，人们已经普遍接受：与由于非球形颗粒（典型的是颗粒物小于入射波长）造成的微波退偏现象相比，激光的退偏（颗粒物的直径大于激光波长）是相当强的。因此可以预见，偏振激光雷达在研究气溶胶和云以及沉淀物（换句话说，水汽的凝结体）方面具有很好的前景。 在这章后面部分，将讨论目前在使用的对退偏测量的种类，结合近似理论和实验解释大气中激光退偏的原因，提供基本大气研究实例，所采用技术主要源自我们激光雷达研究计划。激光雷达偏振技术大大拓展了不同激光方法探测大气能力，并且是一种特别经济的方法。另外，在最后部分将要讨论，对偏振激光雷达的更进一步发展仍然存在巨大的潜能，毫无疑问，将在不遥远的将来充分利用这些潜能。 2.2 退偏的测量和不确定性 正如上面所述，偏振激光雷达领域广为使用的变量是距离分辨的线形退偏比δ，根据文献[2]中定义： δ(R) = [β⊥(R)/β||(R)] exp(τ|| ?τ⊥), (2.1)
光的色散 1．色散：白光分解成多种色光的现象。 2．光的色散现象：一束太阳光通过三棱镜，被分解成七种色光的现象叫光的色散，这七种色光从上至下依次排列为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫(如图甲所示)。同理，被分解后的色光也可以混合在一起成为白光(如图乙所示)。 光的三原色及色光的混合 1．色光的三原色：红、绿、蓝三种色光是光的三原色。 2．色光的混合：红、绿、蓝三种色光中，任何一种色光都不能由另外两种色光合成。但红、绿、蓝三种色光却能够合成出自然界绝大多数色光来，只要适当调配它们之间的比例即可。 色光的合成在科学技术中普遍应用，彩色电视机就是一例。它的荧光屏上出现的彩色画面，是由红、绿、蓝三原色色点组成的。显像管内电子枪射出的三个电子束，它们分别射到屏上显不出红、绿、蓝色的荧光点上，通过分别控制三个电子束的强度，可以改变三色荧光点的亮度。由于这些色点很小又靠得很近，人眼无法分辨开来，看到的是三个色点的复合．即合成的颜色。 如图所示，适当的红光和绿光能合成黄光；适当的绿光和蓝光能合成青光；适当的蓝光和红光能合成品红色的光；而适当的红、绿、蓝三色光能合成白光。因此红、绿、蓝三种色光被称为色光的“三原色。” 物体的颜色：
在光照到物体上时，一部分光被物体反射，一部分光被物体吸收，不同物体，对不同颜色的光反射、吸收和透过的情况不同，因此呈现不同的色彩。 ?光的色散现象得出的两个结论： 第一，白光不是单色的，而是由各种单色光组成的复色光；第二，不同的单色光通过棱镜时偏折的程度是不同的，红光的偏折程度最小，紫光的偏折程度最大。 色光的混合： 不能简单地认为色光的混合是光的色散的逆过程。例如：红光和绿光能混合成黄光，但黄光仍为单色光，它通过三棱镜时并不能分散成红光和绿光。 物体的颜色： 由它所反射或透射的光的颜色所决定。 1．透明物体的颜色由通过它的色光决定在光的色散实验中，如果在白屏前放置一块红色玻璃，则白屏上的其他颜色的光消失，只能留下红色，说明其他色光都被红玻璃吸收了，只能让红光通过，如图所示。如果放置一块蓝玻璃，则白屏上呈现蓝色。 2．不透明物体的颜色由它反射的色光决定在光的色散实验中，如果把一张红纸贴在白屏上，则在红纸上看不到彩色光带，只有被红光照射的地方是亮的，其他地方是暗的；如果把绿纸贴在白屏上，则只有绿光照射的地方是亮的，其他地方是暗的，如图所示。 规律总结：如果物体是不透明的，黑色的物体会吸收所有色光，白色物体会反射所有色光，其他颜色的物体只反射与它颜色相同的光。如红光照蓝裙子，蓝裙子只反射蓝光，红光被吸收，没有光进入我们的眼睛，感觉它呈黑色。 ?实验法研究透明物体和不透明物体的颜色： 1．透明物体的颜色是由它透过的色光决定的。 2．不透明物体的颜色南它反射的色光决定。 3．如果在屏上贴一张黑纸，不论由什么颜色的光照射，其均为黑，这表明黑色物体吸收各种颜色的光；如果在屏上贴一张白纸，在白纸上能看到各种色光，表明白色物体反射各种色光，即红光照射到白纸上呈红色，黄光照射到白纸上呈黄色等。 ?颜料的三原色、颜料的混合： 1．颜料的三原色：颜料的三原色是红、黄、蓝，这三种颜料按一定比例混合，能调出各种不同的颜色。
光的色散 一、笔记： 1光的色散概念 2、色光的混合：白光的组成：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 色光的三原色：红、绿、蓝颜料的三原色：品红、黄、青 3、物体的颜色 透明物体：由通过它的色光决定； 不透明物体：由它反射的色光决定。 二、同步练习 1雨后的天空，有时会出现美丽的彩虹，关于“彩虹”下列说法错误的是（ ） A、是光的折射现象 B 、是光的色散现象 C、是光的反射现象 D 、是由于空气中悬浮有大量的小水珠而形 成的 2、商场里的花布的图案是有无数种的颜色拼排而成，各种颜色均是由三种原颜 料调和而成，这三原颜料的颜色是（） A、红橙黄B 、红绿蓝C 、黄红蓝D 、红白蓝 3、下面是色光的混合，混合后的颜色正确的是（） A、红色和绿色混合，得到靛色 B 、蓝色和红色混合，得到黄色 C、绿色和黄色混合，得到橙色 D 、黑色、绿色和兰色混合，得到白色 4、透过蓝色的透光玻璃，进行下列观察，结果是（） A.观察黄色物体，呈现绿色 B. 观察白色物体，呈现蓝色 C.观察红色物体，呈现红色 D. 观察任何颜色的物体，都呈现蓝色 5、下列现象，属于光的色散现象的是（） A.小孔成像 B ?水中月亮 C ?雨后彩虹 D ?海市蜃楼 6、我国唐朝的张志和在《玄贞子》中记载了著名的“人工虹”实验：“背日喷乎水，成虹霓之状?”形成这种现象是由于（） A.光的直线传播 B ?光的色散 C ?光的反射D ?凸透镜成像 7、在没有其他光照的情况下，舞台追舞灯发出的红光照在穿白色上衣、蓝色裙子的演员身上，观众看到她（） A.全身呈蓝色 B.全身呈红色 C.上衣呈红色，裙子呈蓝色 D.上衣呈红 色，裙子呈黑色 8在各种色光中，被称为三原色光的是（） A.红、绿、蓝 B .红、黄、蓝C .红、黄、绿D .黄、绿、蓝 9、晴朗的天空为什么是蓝的，下列各种说法中正确的是（） A. 太阳光穿过大气层中，除蓝光以外的其它色光都被大气层吸收掉了 B. 太阳光穿过大气层中，除蓝光以外的其它色光都被反射回去了 C. 空中漂浮着大量的微小物或小水滴，太阳光通过大气层时，太阳光遇到这些微小物或小水滴发生散射， 太阳光中的红光等色光散射较小穿过了大气层，而蓝光散射较大 D. 以上说法都正确 10、下列说法中，正确的是（） A. 黑纸上写红字，在红色的灯光下很难辨认； B. 白纸在黄色灯光的照射下看起来仍然是白色的；
光的衍射、偏振、色散、激光 【学习目标】 1．了解光的衍射现象及观察方法． 2．理解光产生衍射的条件． 3．知道几种不同衍射现象的图样． 5．知道振动中的偏振现象，偏振是横波特有的性质． 6．明显偏振光和自然光的区别． 7．知道光的偏振现象及偏振光的应用． 8．知道光的色散、光的颜色及光谱的概念． 9．理解薄膜干涉的原理并能解释一些现象． 10．知道激光和自然光的区别． 11．了解激光的特点和应用． 【要点梳理】 要点一、光的衍射 1．三种衍射现象和图样特征 (1)单缝衍射． ①单缝衍射现象． 如图所示，点光源S 发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿着直线传播，传播到光屏上的AB 区域；若缝足够窄，则光的传播不再沿直线传播，而是传到几何阴影区，在AA BB ''、区还出现亮暗相间的条纹，即发生衍射现象． 要点诠释：衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已． ②图样特征． 单缝衍射条纹分布是不均匀的，中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同：用单色光照射单缝时，光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹，中央条纹宽度大，亮度也大，如图所示，与干涉条纹有区别．用白光照射单缝时，中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹，其中最靠近中央的色光是紫光，最远离中央的是红光． (2)圆孔衍射． ①圆孔衍射的现象． 如图甲所示，当挡板AB 上的圆孔较大时，光屏上出现图乙中所示的情形，无衍射现象发生；当
挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现图丙中所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环． ②图样特征． 衍射图样中，中央亮圆的亮度大，外面是亮、暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，用不同的光照射时所得图样也有所不同，如果用单色光照射时，中央为亮圆，外面是亮度越来越暗的亮环．如果用白光照射时，中央亮圆为白色，周围是彩色圆环． (3)圆板衍射． 在1818年，法国物理学家菲涅耳提出波动理论时，著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆板后面的中央应出现一个亮斑，这看起来是一个荒谬的结论，于是在同年，泊松在巴黎科学院宣称他推翻了菲涅耳的波动理论，并把这一结果当作菲涅耳的谬误提了出来但有人做了相应的实验，发现在圆板阴影的中央确实出现了一个亮斑，这充分证明了菲涅耳理论的正确性，后人把这个亮斑就叫泊松亮斑． 小圆板衍射图样的中央有个亮斑——泊松亮斑，图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小． 2．衍射光栅 (1)构成：由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器． (2)特点：它产生的条纹分辨程度高，便于测量． (3)种类：? ? ? 透射光栅反射光栅 ． 4．三种衍射图样的比较 如图所示是光经狭缝、小孔、小圆屏产生的衍射图样的照片．由图可见：
第3节光的偏振 第4节激光与全息照相 1.了解振动中的偏振现象，知道只有横波才有偏振现象，知道光是一种横波. 2.知道偏振光和自然光的区别，知道光的偏振说明光是横波.（重点＋难点） 3.知道激光的产生原理和主要特点，了解激光的特性和应用.（重点） 4.知道激光在全息照相中的应用原理和特点. 一、光的偏振 1.偏振现象 （1）如果横波只沿某一个特定的方向振动，在物理学上就叫做波的偏振.只有横波才有这种特性.因为纵波的振动方向和传播方向始终在同一直线上，所以纵波不存在偏振. （2）光波属于电磁波，是横波，具有偏振性.太阳、电灯、蜡烛等普通光源发出的光不显示偏振性. 2.偏振片：只让某一方向振动的光通过，而不让其他方向振动的光通过的一种光学元件. 3.光的分类 （1）自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，在垂直于传播方向的平面内，光波可沿任何方向振动，光的振动在平面内是均匀分布的. （2）偏振光 ①自然光通过偏振片（起偏器）之后，只有振动方向与“狭缝”方向相同的光波才能完全通过.自然光通过偏振片后，就能获得偏振光. ②起偏器和检偏器：用于获得偏振光的偏振片叫起偏器，用于检查通过起偏器的光是不是偏振光的偏振片叫检偏器. ③偏振器的偏振化方向：偏振光能完全通过的方向. 4.偏振现象的应用 （1）立体电影. （2）在照相机镜头前装一偏振片，并适当旋转偏振镜片，能够阻挡偏振光，消除或减弱光滑物体表面的反光或亮斑.
（3）利用偏振光通过受力的塑料或玻璃时，偏振化方向会发生变化这一现象，检查应力的分布情况以及用于地震预报. 1.（1）只有横波才能发生偏振，纵波不能发生偏振.（） （2）光的偏振现象证明光是横波.（） （3）自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光.（） 提示：（1）√（2）√（3）× 二、激光与全息照相 1.激光及其特性 （1）激光是原子受激辐射产生的光.发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同的激光相遇可以发生干涉.激光是人工产生的光. （2）激光具有相干性好、单色性好、亮度高、方向性强等特点. （3）激光用途很广，在农业领域可以用来育种，在医疗领域可以用激光作为手术刀来切割组织，在军事领域可以制作各种激光武器，在工业领域可以利用激光进行切割金属等难熔物质. 2.激光与全息照相 （1）全息照相是利用光的干涉来实现的. （2）作为光源的激光被分成两部分：一部分通过凹透镜发散后射到照相胶片上，另一部分射向一个平面镜，经反射后通过另一个凹透镜发散后射向被拍照的物体，该物体把光线反射到照相胶片上并与第一束光发生干涉，两束光干涉的结果就在照相胶片上记录下被拍摄物体的三维图像信息，这就是全息照相. 2.（1）激光用于光纤通信是利用了它亮度高的特点.（） （2）激光可用做“光刀”来切开皮肤，是利用了激光的相干性好.（） （3）全息照相技术只能记录光波的强弱信息.（） 提示：（1）×（2）×（3）×
第5节 光的色散 教学目标： 1、知识与技能领域： （1）初步了解光的色散现象，知道光谱、单色光、复色光、三原色光等概念； （2）初步了解物体的颜色是由什么决定的，解释简单的有关物体的颜色现象。 2、能力与方法领域： （1）了解实验是研究物理问题的重要方法，培养学生初步的观察分析、实验能 力，渗透通过实验总结物理规律的方法； （2）通过小组实验、观察、讨论活动，能归纳决定的物体的颜色主要规律； （3）学生能根据实验目的、步骤和要求，使用给定的实验器材，完成较简单的 实验任务；会写简单的实验报告。 3、情感、态度与价值领域： （1）通过主动参与学习活动，初步形成对自然现象的好奇心、对物理学习的兴 趣和亲和感； （2）养成主动关注周围世界，乐于思考和想象的学习习惯； （3）形成乐于交流、善于合作的团队意识。 ·教学重点：光的色散现象 教学难点：物体的颜色 教学准备： 演示实验仪器：较强的手电筒， 三棱镜，屏幕； 小组实验仪器：白的、黑的、红的、绿的、蓝的颜色纸，白的、黑的、红的、 绿的、蓝的透明玻璃纸，三个光比较强的手电筒，实验报告 纸。（4人/组） 教学流程： 设计思路： 这节内容与生活联系非常紧密，取自上海教育出版社出版的8年级实验教材。《光的色散》是在学习了光的传播、光的反射和折射的基础进行学习的，教学内容为：光的色散、颜色。本节教材的教学意图是将物理知识融于观察实验中 ，但由于本节内容是属于知道级的教学内容，只安排了一教时，故在教学中，教师通过演示光的色情景引入 演示、观察、归纳 演示、引导、归纳 实演、讨论、交流 演示、交流、授课 光的色散 单、复色光 光的三原色 物体的颜色 归纳小结 巩固反馈 课后巩固拓展
《光的色散》教学设计 一、教学任务分析 本节学习光的色散。学习本节内容需要光的反射、光的折射等知识为基础，进一步学习因不同单色光折射本领不同引发的光的色散现象、三原色光和物体的颜色之谜。 学生在日常生活中见到过各种颜色，而对彩虹类的现象见之不多，对其成因较难理解。通过小组实验、讨论，交流，知道有复色光与单色光的区别，并尝试解释彩虹形成原因，体会三原色组合应用，了解物体的颜色之谜。 本节课的教学要求学生主动参与，体验学习过程中的动手乐趣及学习活动中的实际操作，激发学习物理的兴趣，提高学习的能力层次，感受透过现象看本质的思维方法，感悟观察、实验、推理对形成概念和发现规律的重要作用。 二、教学目标 1、知识与技能 （1）知道光的色散现象和原因。 （2）知道光的三原色。 （3）知道物体的颜色成因。 （4）初步学会观察与光的色散有关的实验现象。 2、过程与方法 （1）经历把白光分解为各种色光的实验探究。 （2）感受色光混合的实验过程。 （3）经历研究透明物体和不透明物体颜色成因的过程。 3、情感、态度与价值观 （1）体验色散的各种事实，了解尊重事实、实事求是的科学态度。 （2）体验研究“白光分解”、“色光混合”和“透明物体和不透明物体颜色成因”的实验过程，萌发对物理现象的好奇心和物理学习的兴趣，树立尊重他人的意识。 三、教学重点和难点 重点：白光的色散、三原色光。 难点：色散的原因。 四、教学资源 1、学生实验器材：手电筒、装有水的圆形烧瓶、三棱镜、玻璃砖、彩色透明纸、三色陀螺、计算机等。 2、演示实验器材：强平行光源、三棱镜、教师制作的多媒体课件等。 3、自制模拟演示PPT幻灯片。 五、教学设计思路 本设计的内容包括白光的色散、物体的颜色等两部分内容。 本设计的基本思路是：以关于彩虹传说的flash动画和探究小实验为基础，以学生分组实验讨论、教师点拨为基本方法，引入白光的色散现象。通过“探究三原色光的混合”等学生实验，建立“三原色光”的概念。最后通过“透明物体颜色的成因”和“不透明物体颜色的成因”等学生实验和演示实验，得到物体颜色的成因。 本设计要突出的第一个重点是白光的色散。方法是：可以结合多媒体课件和实验现象两方面信息加深学生的印象和理解。实施教学时，创设情景引入，利用传说导入彩虹现象，激起学生的学习兴趣与求知欲，并鼓励他们利用现有的器材设法找到类似彩虹的彩色条纹，活动中让学生在没有框定的情况下以多种方法去探索寻找，从而全方位释放学生的思维活动，
光的偏振激光 出题人：左发明()1.列哪些波能发生偏振现象A.声波B.电磁波C?横波D ?纵波 ()2.如图所示，让太阳光通过M中的小孔 S,在M的右方放一偏振片P, P的右方再放 一光屏Q,现以光的传播方向为轴逐渐旋转 偏振片P,关于光屏Q上光的亮度变化情 况，下列说法中正确的为 A ?先变暗后变亮B.先变亮后变暗 C?亮度不变D.先变暗后变亮，再变暗，再变亮 ()3 .某些特定环境下照像时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使景象清晰，关于其原理，下列说法中正确的是 A ?增强透射光的强度B.减弱所拍摄景物周围反射光的强度 C.减弱透射光的强度 D.增强所拍摄景物周围反射光的强度 ( )4.让太阳光通过两块平行放置的偏振片，关于最后透射光的强度，下列说法正确的是 A .当两个偏振片透振方向垂直时，透射光强度最强 B. 当两个偏振片透振方向垂直时，透射光强度最弱 C. 当两个偏振片透振方向平行时，透射光强度最弱 D. 当两个偏振片透振方向平行时，透射光强度最强 ()5.下列关于电磁波叙述中，正确的是 A .麦克斯韦预言了电磁波的存在，安培用实验首先证实了电磁波的存在 B .电磁波在任何介质中的传播速度均为3. 0X 108 m/s C.电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短 D .电磁波不能产生干涉，只能产生衍射现象 ()6.下列关于声波和电磁波的叙述中，正确的是 A .由于它们都能产生干涉、衍射现象，所以都是横波 B .它们都能在真空中传播 C.声波能产生反射但不能产生折射现象，而电磁波能产生反射和折射现象 D .如果它们分别由空气进入介质，声波传播速度变大而电磁波速度变小 ()7.气象卫星向地面发送的云图，是由卫星上的红外线感应器接收云层发出的红外线而形成的图象，云图上的黑白程度由云层的温度高低决定，这是利用了红外线的 A .不可见性 B .穿透性C.热效应D.化学效应 ()8.在应用电磁波的特性时，下列叙述符合实际的是 A.医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒 B .“远红外烤箱”加热食品时主要是靠烤箱中人能观察到的红光来实现的 C.人造卫星对地球拍摄，是利用紫外线照相有较好的分辨能力 D .在医学上常用伦琴射线穿透能力强，来检查人体内的病变及骨骼情况 ()9.关于红外线、紫外线、X射线和丫射线，下列说法正确的是 A . X射线的频率一定比紫外线的频率咼 B .红外线是原子的内层电子受到激发后产生的 C.高速电子流轰击固体可以产生X射线 D . 丫射线是原子的外层电子受到激发后产生的 ()10.—种电磁波入射到一个直径为1 m的圆孔上，衍射现象明显，这种波属于电磁波谱中的哪个区域 A .可见光B.无线电波C.紫外线D.红外线()11 .关于光的偏振现象，以下说法中正确的是 A、光具有偏振现象，所以光是一种横波 B、光具有偏振现象，所以光都是偏振光 C、自然光射到两种介质的界面上，如果反射光与折射光线相互垂直，则反射光和折射光的偏振方向相互垂直 D、自然光射到两种介质的界面上，如果反射光与折射光线相互垂直，则反射光和折射光的偏振方向相互平行 ()12.关于激光的应用问题，以下说法正确的是 A .光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号来进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息 B .计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光是相干光的特点来进行的C.医 学上用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点 D . “激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点 ()13.可以利用激光来切割各种物质，这是应用了激光的 A .相干性好的特性B.平行性好的特性 C.亮度高的特性 D.单色性好的特性 ()14.在做双缝干涉实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的 A .单色性好的特性 B .平行性好的特性 C.波动性好的特性 D .亮度高的特性 ()15.将激光束的宽度聚集到纳米级(10-9 m)范围内，可以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 16. 有些动物夜间几乎什么都看不到，而猫头鹰在夜间却有很好的视力. ()(1)其原因是 A .不需要光线，也能看到目标B.自身眼睛发光，照亮搜索目标 C.可对红外线产生视觉 D.可对紫外线产生视觉 (2)根据热辐射理论，物体发出光的最大波长入m与物 体的绝对温度的关系满足：T ?入m=2. 90X 10-3( K ? m)，若猫头鹰的猎物——蛇在夜间的体温为 27 C,则它发出光的最大波长为_____________ m,属于_ 17. 如图所示，一束自然光自空气射到玻璃的界面 上，入射角a =60 °,已知玻璃的折射率为n =.3，贝阪射光线 为__________ 光，折射光线为 ____ 光. 波段.
光的色散特性的研究 光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面（如平面镜、三棱镜等的光学面）时，就要发生反射和折射，光线将改变传播的方向，在入射光与反射光或者折射光之间就有一定的夹角。反射定律、折射定律等正是这些角度之间的关系的定量表述。一些光学量，如折射率、光波波长等也可通过测量有关角度来确定。因而精确测量角度，在光学实验中显得尤为重要。 分光计是用来精确测量入射光和出射光之间偏转角度的一种光学仪器，可用它来测量折射率、光波波长、色散率等。分光计的基本部件和调节原理与其它更复杂的光学仪器（如摄谱仪、单色仪等）有许多相似之处，学习和使用分光计也为今后使用精密光学仪器打下良好基础。分光计装置较精密，结构较复杂，调节要求也较高，这对初学者来说，往往会感到困难些。但只要在实验过程中注意观察现象，了解分光计的基本结构和测量光路，严格按调节要求和步骤耐心进行调节，就一定能够达到较好的要求。 本实验是在实验3－14用衍射光栅测量光的波长实验基础上的一个实验项目，有关分光计的结构、使用方法和调节步骤请认真阅读实验3－14中的相关内容。 【预习提示】 1．复习实验3－14中分光计的调节方法和步骤，明确分光计的调节要求。 2．用三棱镜调节分光计时，三棱镜应按什么位置放在载物台上？这样放的好处何在？3．如何判断偏向角减小的方向？如何寻找最小偏向角位置？跟踪谱线时能否将载物台（游标盘）与望远镜同时旋转？ 【实验目的】 1．在实验3－14的基础上，进一步熟练掌握分光计的调节和使用方法。 2．掌握用最小偏向角法测定三棱镜对各色光的折射率。 3．观察色散现象，测绘三棱镜的色散曲线，求出色散曲线的经验公式。 【实验原理】 本实验中应该首先搞清楚以下几个概念： ⑴视差：所谓视差是指当两个物体停止不动时，改变观察者的位置，一个物体相对于另一物体有明显移动的现象。在光学仪器的调节中，当人的眼睛从一侧移到另一侧时，像相对于分划板的十字叉丝有明显的移动，即出现视差，说明像与十字叉丝不在同一平面。如果当眼睛移到右边时，像就移到十字叉丝的左边，说明这时的像是在眼睛与十字叉丝之间；如果当眼睛移到右边时，像就移到十字叉丝的右边，说明这时像是在十字叉丝之前。反之，如果眼睛左右移动时，像与十字叉丝之间没有相对移动，像与十字叉丝就在同一平面，说明聚焦已经调好。因此，光学实验中常根据视差现象来判断像与物是否共面。 ⑵平行光：当点光源正好处在凸透镜焦平面上时，由点光源发出的光经过凸透镜后，将形成一束平行光。 ⑶自准法：当光点（物）处在凸透镜的焦平面上时，它发出的光线通过透镜后将形成一束平行光。若用与主光轴垂直的平面镜将此平行光反射回去，反射光再次通过透镜后会聚于透镜的焦平面上，其会聚点将落在光点相对于光轴的对称位置上。 1．用最小偏向角法测量三棱镜的折射率 当光线从一种介质进入另一种介质时，即发生折射，其相对折射率由入射角的正弦和折射角正弦之比确定。由于仪器不能进入棱镜之中观测折射光，故只好让光线经过棱镜的两个界面回到空气中来，再来测量某一单色光经过两次折射后产生的总偏向角。
高中物理选修3-4 光的偏振、色散、激光 题型1（光的偏振） 1、自然光 太阳、点灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。 2、偏振光：自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。图（b）中P 为起偏器，Q为检偏器自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。如图（a）。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。 3、光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间，两两相互垂直。 4、光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的，将E的振动称为光振动 5、应用：利用偏振滤光片摄影、观看立体电影等。 1、如图，P是偏振片，P的透振方向（用带的箭头的实线表示）为竖直方向。下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光？（ABD） A. 太阳光 B. 沿竖直方向振动的光 C. 沿水平方向振动的光 D. 沿与竖直方向成45°角振动的光 2、如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧。偏转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是（C） A. A、B均不变 B. A、B均有变化 C. A不变，B有变化 D. A有变化，B不变 3、如图所示，人眼隔着片着片B、A去看一只电灯泡S，一束透射光看不到，那么，以下说法中哪些是正确的（C） A. 使A和B同时转过90°，能够看到透射光 B. 单使B转过90°过程中，看到光先变亮再变暗
激光的偏振 “偏振”是各种激光器的普遍性质，这是由激光形成的原理决定的。激光束是由激光器内发光介质粒子的受激辐射形成的。受激辐射有鲜明的特点：外来光子照射激光上能级粒子时，粒子辐射出一个光子并跃迁到下能级，受激辐射所产生的光子与外来光子具有相同的相位、相同的传播方向和相同的偏振状态。当激光器内受激辐射形成光子流时，一个模式光子流中的全部光子都具有相同的相位、相同的传播方向和相同的偏振状态。这意味着一个激光纵模（频率）一定是偏振的。同时，激光相邻纵模的偏振态或为平行或为垂直。布儒斯特窗或Q 调制电光晶体的使用是利用激光偏振的很好例证。 激光器“正交偏振”是指激光器两个相邻的频率具有互相垂直的偏振状态。一对左右旋圆偏振的光也应看做正交偏振光。一般说到“激光两正交偏振频率”时，其频差不是任意的，而是完全由激光腔长决定的。本书研究的则是如何使激光器产生任意频差的两个正交偏振频率，以及这类激光器的结构、特性和应用。 第1章简洁而全面地介绍了激光器的一般原理。第2章介绍历史上与正交偏振激光相关的成就，主要是塞曼双频激光器和环形激光器，而环形激光器又包括三镜激光陀螺、环形激光流量计和四频（四镜）环形激光器。这些激光器并不都输出本书所专指的“正交偏振激光”，但它们和本书的“正交偏振激光”有一个共同的物理概念，即“激光频率分裂”现象——由一种物理效应把激光器的一个频率“分裂”成两个。历史上这些激光器使用塞曼效应、旋光效应、磁光法拉第效应、Sagnac 效应形成激光频率分裂。 从第3章起到第6章，介绍由双折射效应在驻波激光器（管）中进行激光频率分裂，形成正交偏振振荡和输出。激光频率分裂所使用的双折射效应包括自然双折射效应、应力双折射效应、电光双折射效应等。从1988年在Optics Communications 发表第一篇文章开始，至今已发展成一个原理、器件、现象和应用系统完整的学术体系。
光的色散 【教学目标】 1、知识与技能 ●初步了解太阳光的光谱。 ●了解色散现象，知道色光的三原色跟颜料的三原色。 ●探究色光的混合和颜料的混合，获得有关的知识体验探究的过程和方法。 2、过程与方法 ●探究色光的混合和颜料的混合，获得有关的知识，体验探究的过程和方法。 3、情感态度与价值观 ●通过观察、实验以及探究的学习活动，培养学生尊重客观事实，实事求是的科学态度。 ●通过亲身的感悟和体验，使学生获得感性认识，为后续学习打基础。 ●通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的愉悦，乐于参与物理学习活动。 【教学重点】光的色散及色光的复合，物体的颜色。 【教学难点】色光的三原色跟颜料的三原色及其混合规律的不同。 【教具准备】教师：多媒体课件、三棱镜、档光板、白光屏。 学生：玻璃板、白纸板、盛水的碗、光碟、三棱镜、手电、各种颜色的颜料和透明光屏、调色碟。 【教学过程】 一引入新课 1.我们生活在五彩缤纷的世界，太阳光和我们息息相关。这节课我们就来研究与太阳光有关的光的色散。 2.将学生分成男、女两组，比较哪组表现的好（充分调动学生的积极、主动性，创造活跃的课堂气氛）。 二进行新课 1、光的色散 提出问题：太阳光经过三棱镜会发生什么现象呢？ 教师演示（或通过课件演示）光的色散。引导学生观察自屏及彩色光带上颜色的排列顺序。 光通过三棱镜会发生折射（或两次折射）；光的传播方向发生改变（可能向尖端也可能另一端；光经过三棱镜后，会出现彩色的光。太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色的光。 2、色光的混合 启发学生思考彩色光带再经过三棱镜后，又将怎样？ 教师演示（或通过课件演示）七色光的混合。引导学生分析两次实验现象，讨论归纳实验结论：太阳光（白光）不是单色光，而是由各种色光混合而成的。 演示实验：用手摇转台装上红、绿、蓝三色盘进行演示．调整三色比例，旋转时就看到三色盘呈灰白色．对于红、绿色光的混合，可调整三个色盘，使其只露出红色和绿色部分，改变各色比例，旋转时就会观察到随着红、绿比例不同，会依次出现橙红、橙、黄和绿黄几种颜色．各种色光的混合不必都给学生演示，只演示其中几个即可，其余可由学生在课下完成． 联系生活实际举例光的色散和光的混合。彩色电视机里的各种颜色是怎样产生的？ 指导学生利用实验探究三基色（课本图4—37）。认识红、绿、蓝被称为三基色。
光的衍射、偏振、色散、编稿：张金虎审稿：吴嘉峰 【学习目标】 1．了解光的衍射现象及观察方法． 2．理解光产生衍射的条件． 3．知道几种不同衍射现象的图样． 5．知道振动中的偏振现象，偏振是横波特有的性质． 6．明显偏振光和自然光的区别． 7．知道光的偏振现象及偏振光的应用． 8．知道光的色散、光的颜色及光谱的概念． 9．理解薄膜干涉的原理并能解释一些现象． 10．知道激光和自然光的区别． 11．了解激光的特点和应用． 【要点梳理】 要点一、光的衍射 1．三种衍射现象和图样特征 (1)单缝衍射． ①单缝衍射现象． 如图所示，点光源S发出的光经过单缝后照射到光屏上，若缝较宽，则光沿着直线传播，传播到光屏上的AB区域；若缝足够窄，则光的传播不再沿直线传播，而是传到几何阴影区，在AABB 、区还出现亮暗相间的条纹，即发生衍射现 象． 要点诠释：衍射是波特有的一种现象，只是有的明显，有的不明显而已． ②图样特征． 单缝衍射条纹分布是不均匀的，中央亮条纹与邻边的亮条纹相比有明显的不同：用单色光照射单缝时，光屏上出现亮、暗相间的衍射条纹，中央条纹宽度大，亮度也大，如图所示，与干涉条纹有区别．用白光照射单缝时，中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹，
其中最靠近中央的色光是紫光，最远离中央的是红光． (2)圆孔衍射． ①圆孔衍射的现象． 如图甲所示，当挡板AB上的圆孔较大时，光屏上出现图乙中所示的情形，无衍射现象发生；当挡板AB上的圆孔很小时，光屏上出现图丙中所示的衍射图样，出现亮、暗相间的圆环． ②图样特征． 衍射图样中，中央亮圆的亮度大，外面是亮、暗相间的圆环，但外围亮环的亮度小，用不同的光照射时所得图样也有所不同，如果用单色光照射时，中央为亮圆，外面是亮度越来越暗的亮环．如果用白光照射时，中央亮圆为白色，周围是彩色圆环． (3)圆板衍射． 在1818年，法国物理学家菲涅耳提出波动理论时，著名的数学家泊松根据菲涅耳的波动理论推算出圆板后面的中央应出现一个亮斑，这看起来是一个荒谬的结论，于是在同年，泊松在巴黎科学院宣称他推翻了菲涅耳的波动理论，并把这一结果当作菲涅耳的谬误提了出来但有人做了相应的实验，发现在圆板阴影的中央确实出现了一个亮斑，这充分证明了菲涅耳理论的正确性，后人把这个亮斑就叫泊松亮斑． 小圆板衍射图样的中央有个亮斑——泊松亮斑，图样中的亮环或暗环间的距离随着半径的增大而减小．