Чем объясняется дисперсия белого света укажите все правильные утверждения

Тест по физике по теме "Дисперсия света. Интерференция света" 11 класс.
тест по физике (11 класс) на тему

Содержание данного теста можно использовать при повторении темы «Волновые свойства света» и подготовке к ЕГЭ.

Скачать:

Вложение	Размер
тест для повторения темы "Волновые свойства света" и подготовки к ЕГЭ	122 КБ

Предварительный просмотр:

ТЕСТ ДИСПЕРСИЯ, ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА.

1. Разложение пучка солнечного света в спектр при прохождении его через призму объясняется тем, что свет состоит из набора электромагнитных волн разной длины, которые, попадая в призму,

А.движутся с разной скоростью

Б.имеют одинаковую частоту

В.поглощаются в разной степени

Г.имеют одинаковую длину волны

2. После прохождения белого света через красное стекло свет становится красным. Это происходит из-за того, что световые волны других цветов в основном

3. Узкий световой пучок после прохождения через прозрачную призму дает на экране спектр. Укажите правильную последовательность цветов в спектре.

А. ор-зел-син-гол Б. гол-син-зел-фиол

В. ор-жел-зел-гол Г. жел-ор-зел-гол

4. При выдувании мыльного пузыря при некоторой толщине пленки он приобретает радужную окраску. Какое физическое явление лежит в основе этого наблюдения?

5. На переднюю грань прозрачной стеклянной призмы падают параллельные друг другу зеленый и красный «лучи» лазеров. После прохождения призмы

А.они останутся параллельными

кр Б.они разойдутся так, что не будут

Г.ответ зависит от сорта стекла

6. Интерфереция света – это…

А.отклонение от прямолинейности в распространении световых волн

Б.зависимость показателя преломления вещества от частоты световой волны

В.перераспределение энергии волн в пространстве при наложении волн друг на друга

Г.исчезновение преломленных лучей

7. Каким образом можно на опыте получить когерентные волны?

А.от двух источников одинаковой частоты

Б.от двух произвольных источников света

В.пропустив свет через стеклянную призму

Г.разделив световой пучок на две части

8. Ученик рассматривает записи в тетради, сделанные синими чернилами через оранжевое стекло. Какой цвет букв он увидит?

9. Условие минимума интерференции когерентных световых волн…

ТЕСТ ДИСПЕРСИЯ, ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА.

1.Укажите правильное утверждение. Дисперсия проявляется в следующих природных явлениях:

1) цветные разводы на мыльной пленке 2) радуга

В.и1, и2 Г.ни 1, ни2

2.Верно утверждение (-я):

Дисперсией света объясняется физическое явление:

1)фиолетовый цвет мыльной пленки, освещаемой белым светом

2)окрашивание белого света проходящего через фиолетовое стекло

3.Для определения длин волн угол преломления световых лучей на границе воздух-стекло уменьшается с увеличением длины волны излучения. Ход лучей для трех цветов при падении белого света из воздуха на границу раздела показан на рисунке. Цифрам соответствуют цвета:

А.1-син Б.1-син В.1-кр Г.1-кр

2-зел 2-кр 2-зел 2-син

3-кр 3-зел 3-син 3-зел

5. На переднюю грань прозрачной стеклянной призмы падают параллельные друг другу оранжевый и фиолетовый «лучи» лазеров. После прохождения призмы

А.они останутся параллельными

фиол Б.они разойдутся так, что не будут

Г.ответ зависит от сорта стекла

6.Дисперсия света – это…

А.огибание волнами препятствий

Б.сложение в пространстве волн

В.разложение бело света на составляющие семь цветов

Г.преломление на границе раздела двух сред

7. Световые волны когерентны, если у них

В.постоянен сдвиг фаз

8. Ученик рассматривает записи в тетради, сделанные красными чернилами через красное стекло. Какой цвет букв он увидит?

Дисперсия света в физике — основные понятия, формулы и определения с примерами

Солнечный летний день. И вдруг на небе появилась тучка. пошел дождик, который будто бы «не замечает», что солнце продолжает светить. Такой дождь в народе называют слепым. Дождик еще не успел закончиться, а на небе уже засияла разноцветная радуга (рис. 3.45). Почему она появилась? Ответ вы узнаете из следующего параграфа.

Разложение белого света в спектр

Оказывается, что и в лабораторных условиях можно наблюдать удивительное явление, подобное радуге. Для этого направим узкий пучок белого света на стеклянную призму (рис. 3.46). Проходя сквозь призму, пучок белого света преломляется, и на экране образуется радужная полоска — спектр.

Появление спектра объясняется тем, что пучок белого света представляет собой совокупность световых пучков разных цветов, а световые пучки разных цветов распространяются к одной и той же среде с разной скоростью.
Зависимость скорости распространения пучка света в определенной среде от цвета пучка называют дисперсией света.
Обычно пучки света, имеющие меньшую скорость распространения, преломляются боль-

Например, в средах, с которыми вы знакомитесь в школе, фиолетовые очки имеют меньшую скорость, чем красные, и, значит, преломляются сильнее. Кстати, именно поэтому полоска фиолетового цвета в спектре расположена ниже красной (рис. 3.46).

Сравним рис. 3.45 и 3.46: цвета радуги — это и есть цвета спектра, что не удивительно, так как на самом деле радуга — это огромный спектр солнечно-) света. Мириады маленьких капелек воды (помните, что радуга всегда обрабатывается во время или после дождя?), действуя вместе подобно множеству призм*, преломляют белый солнечный свет и создают разноцветную дугу.

Характеризуем цвета

В спектре обычно выделяют семь цветов: красный, оранжевый, желтый. зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Световые пучки двух разных спектральных цветов в случае наложения фуг на друга образуют другие цвета. Это явление называют наложением спектральных цветов. Так, направив на экран пучки оранжевого и зелено-‘О цветов таким образом, чтобы они перекрывали друг друга, получим на экране желтый цвет.

Некоторые спектральные цвета в случае наложения друг на друга образуют белый цвет. Такие пары спектральных цветов называют дополнительными (рис. 3.47). На рисунке цвета участков А и Б являются дополнительными, так как они дополняют друг друга до белого цвета.

Особое же значение для нашего зрения имеют три основных спектральных цвета: красный, зеленый и синий. Накладывая эти три цвета друг на друга в разных пропорциях, можно получать различные цвета и оттенки (рис. 3.48). При этом зеленый, красный и синий цвета нельзя получить комбинацией других цветов спектра.

На наложении трех основных спектральных цветов в разных пропорциях основывается, например, цветное телевидение. Если вы посмотрите на экран цветного телевизора через лупу, то увидите, что изображение состоит из мелких объектов красного, зеленого и синего цветов.

Почему мир разноцветный

Зная, что белый свет является сложным, можно объяснить, почему окружающий мир, освещенный лишь одним источником белого света — Солнцем,— мы видим разноцветным.

Как вы уже знаете, свет частично отражается от физических тел, частично преломляется и частично поглощается ими. причем эти процессы зависят от оптических свойств материала, из которого состоят тела, и от цвета падающего светового пучка.

Белая поверхность отражает одинаково лучи всех цветов. Поэтому альбомный лист, освещенный источником белого света, кажется нам белым. «Зеленая трава, освещенная тем же источником, отражает преимущественно лучи зеленого цвета, а остальные поглощает. Красные лепестки тюльпанов отражают в основном лучи красного цвета, желтые лепестки подсолнуха — желтого.

Синий свет, направленный на зеленую листву растений, почти целиком поглотится листвой, так как такая листва отражает преимущественно зеленые лучи, а другие — поглощает. Значит, листва, освещенная синим светом, будет казаться нам практически черной (рис. 3.49). Если же, например, осветить синим светом белую бумагу, то она покажется нам синей, так как белая бумага отражает лучи всех цветов, в том числе и синие. А вот черная шерсть кота поглощает лучи всех цветов, поэтому, каким бы светом мы его ни осветили, кот все равно будет казаться черным.

Итоги:

Зависимость скорости распространения пучка света в определенной среде от цвета пучка называют дисперсией света. В результате дисперсии белый свет, прошедший, например, сквозь призму, образует спектр, т.е. оказывается разложенным на семь спектральных цветов (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый).

В случае наложения двух разных спектральных цветов образуются другие цвета.

Благодаря тому что разные тела по-разному отражают, преломляют и поглощают свет, мы видим окружающий мир разноцветным.

Дисперсия света и спектр

Источником оптического излучения принято называть физическое тело, преобразующее любой вид энергии в энергию электромагнитных излучений оптического диапазона. Любой источник света характеризуется полной энергией, которую он излучает в единицу времени. Эта энергия распределяется неравномерно между волнами различной длины. В общем случае произвольный электромагнитный сигнал состоит из набора различных электромагнитных волн, длины волн (или частоты) которых можно установить. Совокупность «простейших» электромагнитных волн называют спектром. Таким образом, спектр — распределение энергии, излучаемой или поглощаемой веществом, по частотам или длинам волн.

Направив пучок света на призму, мы обнаружим за ней на экране разноцветную полоску (рис. 68). Ньютон, впервые проделавший данный эксперимент, назвал ее спектром. Возникновение спектра объясняется явлением дисперсии света, т. е. зависимостью показателя преломления среды от частоты n(v) или длины волны распространяющегося излучения. Вследствие явления дисперсии призма различным образом преломляет световые волны разных цветов.

Все среды, кроме вакуума, обладают дисперсией. Если абсолютный показатель преломления среды уменьшается с ростом длины волны, то такая дисперсия называется нормальной, в противоположном случае — аномальной.

Порядок следования цветов в спектре легко запомнить с помощью фразы:

• красный — 770—630 нм каждый
• оранжевый — 630—590 нм охотник
• желтый — 590—570 нм желает
• зеленый — 570—495 нм знать,
• голубой, синий — 495—435 нм где сидят
• фиолетовый — 435—390 нм фазаны

Явления дисперсии и полного отражения приводят к образованию радуги вследствие преломления солнечных лучей на мельчайших водяных капельках во время дождя, к нежелательному «окрашиванию» изображений в оптических системах (хроматическая аберрация) и т. д.

Спектры, полученные от самосветящихся тел, называются спектрами испускания. Они бывают трех типов: линейчатые, полосатые и сплошные.

Линейчатые спектры имеют все вещества в газообразном атомарном состоянии. Эти спектры состоят из отдельных узких линий различного цвета, разделенных темными промежутками (рис. 69).

Изучение линейчатых спектров показало, что каждый химический элемент обладает своим строго индивидуальным спектром. Такие спектры отличаются друг от друга цветом отдельных светящихся линий, их положением и числом.

Полосатые спектры имеют газы, состоящие из слабо связанных друг с другом молекул. Эти спектры состоят из ряда цветных полос, разделенных темными промежутками (рис. 70).

Непрерывные (сплошные) спектры имеют нагретые тела, находящиеся в твердом и жидком состояниях, а также газы при высоком давлении и плазма. Вследствие интенсивного взаимодействия между молекулами индивидуальные черты, присущие отдельным частицам, в таких спектрах неразличимы. В них представлены все длины волн, нет темных промежутков и на экране видна сплошная разноцветная полоса (рис. 71).

Прозрачные вещества поглощают часть падающего на них излучения, и в спектре, полученном после прохождения белого света через такие вещества, появляются темные линии, или полосы поглощения. Такой спектр называется спектром поглощения (рис. 72).

Так, вещество в газообразном состоянии поглощает наиболее сильно свет тех длин волн, которые оно испускает в нагретом состоянии.

Это означает, что темные линии в спектре поглощения будут находиться как раз в тех местах, где находятся светящиеся линии в спектре испускания данного химического элемента. Эти строго установленные закономерности в линейчатых спектрах дают возможность обнаружить те ли иные элементы в данном веществе.

Наиболее изученным спектром поглощения является спектр Солнца. Его сплошной спектр содержит значительное количество черных линий. Эти линии являются линиями поглощения, возникающими при прохождении света через газовую оболочку Солнца и атмосферу Земли. Они получили название фраунгоферовых линий, так как Фраунгофер впервые наблюдал спектр Солнца и установил, что закономерность расположения линий поглощения не случайна и темные линии появляются всегда на строго определенных местах. Их принято обозначать латинскими буквами от А до К.

Для определения качественного и количественного состава вещества применяется метод, основанный на получении и исследовании его спектров. Этот метод называется спектральным анализом. Это самый быстрый и простой способ определения состава различных химических соединений.

Основатели спектрального анализа немецкие физики Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф, исследуя спектры паров соединений щелочных металлов лития, натрия и калия, обнаружили новые элементы — рубидий и цезий, названные так по цвету наиболее ярких линий в их спектрах. У рубидия — красная линия, у цезия — синяя.

Спектральный анализ базируется на двух основных положениях:

1. каждый химический элемент или химическое соединение характеризуется определенным спектром;
2. интенсивность линий и полос в спектре зависит от концентрации того или иного элемента в веществе.

К достоинствам спектрального анализа можно отнести:

• высокую чувствительность (обнаруживает элементы с относительной концентрацией , т. е. один атом вещества на сто миллионов других атомов!); малое время измерения;
• малые количества исследуемого вещества (достаточно г и даже до ) вплоть до детектирования отдельных молекул;
• дистанционность измерений (можно проводить исследования, например, состава атмосферы далеких планет).

Приборы для визуального наблюдения спектров называются спектроскопами, приборы с фотографической регистрацией спектров — спектрографами, приборы с фотоэлектрическими и тепловыми приемниками излучения — спектрометрами или спектрофотометрами (рис. 73).

Спектральные приборы в зависимости от способа спектрального разложения подразделяются на призменные, интерференционные, дифракционные.

Белорусский физик, академик Михаил Александрович Ельяшевич разработал основы теории колебаний и колебательных спектров многоатомных молекул. Он внес значительный вклад в теорию спектров редкоземельных элементов и низкотемпературной плазмы.

Итоги:

Оптика — раздел физики, в котором изучаются свойства света, его физическая природа и взаимодействие с веществом.

Под светом в оптике понимают электромагнитные волны с частотами от (длины волн изменяются в диапазоне, соответствующем инфракрасному, видимому и ультрафиолетовому излучению).

Электромагнитные волны распространяются в вакууме с максимально возможной в природе скоростью переноса энергии —

Скорость света в веществе определяется соотношением

Абсолютный показатель преломления вещества равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в веществе:

При переходе световой волны из вакуума в вещество или из одного вещества в другое частота света остается неизменной.

Длина волны в веществе определяется соотношением:

где — длина волны в вакууме, n — показатель преломления вещества.

Интерференция света — явление сложения двух или более когерентных световых волн, приводящее к образованию в пространстве устойчивой картины чередующихся максимумов и минимумов амплитуд результирующего колебания.

Оптическая разность хода волн — разность расстояний, пройденных волнами с учетом их различных скоростей распространения в этих средах с показателями преломления

Устойчивое во времени распределение амплитуд колебаний в пространстве при интерференции называется интерференционной картиной.

Условие максимумов интерференции

Условие минимумов интерференции

Принцип Гюйгенса — Френеля:

• все вторичные источники, расположенные на волновом фронте, когерентны между собой. Огибающая волна, получающаяся в результате интерференции вторичных волн, совпадает с волной, испускаемой источником.

Дифракция света — явление отклонения распространения света от прямолинейного вблизи краев препятствий и огибания светом препятствий.

Дифракционной решеткой называют оптический прибор, предназначенный для очень точного измерения длин волн и разложения света в спектр. Он состоит из большого числа равноотстоящих параллельных штрихов, нанесенных на стеклянную или металлическую поверхности.

Спектр — распределение энергии, излучаемой или поглощаемой веществом, по частотам или длинам волн.

Спектральный анализ — метод определения качественного и количественного состава вещества, основанный на получении и исследовании его спектров.

Геометрической оптикой называют раздел оптики, в котором изучаются законы распространения света в прозрачных средах на основе представления о нем как о совокупности световых лучей. Под лучом понимают линию, вдоль которой переносится энергия электромагнитной волны.

Закон прямолинейного распространения света:

• свет в прозрачной однородной среде распространяется прямолинейно.

Закон отражения света:

• угол отражения равен углу падения ;
• луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

Изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух сред называется преломлением света.

Закон преломления света:

• отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред;
• лучи, падающий и преломленный, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным в точке падения луча к плоскости границы раздела двух сред

Закон независимости световых лучей:

• световые лучи в однородной среде распространяются независимо друг от друга.

При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, начиная с некоторого угла падения , угол преломления станет равным = 90°, что означает отсутствие преломленной волны. Это явление называется полным отражением. Наименьший угол, с которого начинается полное отражение, называется предельным углом полного отражения:

Принцип обратимости световых лучей:

• луч света, распространяющийся по пути отраженного или преломленного луча, отразившись или преломившись в точке О границы раздела сред, распространяется дальше по пути падающего луча.

Иными словами, можно менять падающий и отраженный или преломленный лучи местами, т. е. не изменяя хода луча, можно поменять направление его распространения.

Формула тонкой линзы:

Правило знаков:

• в случае собирающей линзы, действительного источника и действительного изображения величины F, d, f считают положительными;
• в случае рассеивающей линзы, мнимого источника и мнимого изображения — отрицательными.

Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется ее оптической силой:

Мультимедийный проектор — оптический прибор, служащий для получения действительного увеличенного изображения, «снятого» с экрана компьютера, телевизора или других источников видеосигнала.

Цифровой фотоаппарат — оптический прибор, предназначенный для получения и записи оптического изображения на электронные носители (флэш-карты, диски и т. д.).

Справочный материал по дисперсии света

Источником оптического излучения называется физическое тело, преобразующее любой вид энергии в энергию электромагнитных излучений оптического диапазона. Любой источник света характеризуется полной энергией, которую он излучает в единицу времени. Эта энергия распределяется неравномерно между волнами различной длины. В общем случае произвольный электромагнитный сигнал состоит из набора различных электромагнитных волн, длины (или частота) которых можно установить.

Подобную процедуру называют спектральным анализом сигнала, а совокупность полученных «простейших» электромагнитных волн — спектром.

Таким образом, спектр — распределение энергии, излучаемой или поглощаемой веществом, по частотам или длинам волн.

Если направить пучок белого света на призму, то мы обнаружим за призмой на экране разноцветную полоску (рис. 97). Ньютон, впервые проделавший данный эксперимент, назвал ее спектром.

Разложение пучка белого света в спектр призмой является следствием дисперсии (от лат. dispersio — рассеяние) света — зависимости скорости волны в среде от его частоты Так как скорость света в веществе то абсолютный показатель преломления вещества оказывается зависящим от частоты или длины волны распространяющегося излучения. Вследствие явления дисперсии призма различным образом преломляет световые волны разных цветов.

Цвет зависит от частоты световой волны, подобно тому, как различным высотам звука соответствуют различные частоты звуковых волн.

Дисперсия веществ может быть существенно различной. В таблице 6 приведены в качестве примера значения абсолютных показателей преломления некоторых прозрачных веществ.

Дисперсия присуща всем средам, кроме вакуума. Если абсолютный показатель преломления среды уменьшается с ростом длины волны, то такая дисперсия называется нормальной, в противоположном случае — аномальной.

Порядок следования цветов в спектре легко запомнить с помощью известной фразы:

• красный — 770—630 нм каждый
• оранжевый — 630—590 нм охотник
• желтый — 590—570 нм желает
• зеленый — 570—495 нм знать,
• голубой, синий — 495—435 нм где сидят
• фиолетовый — 435—390 нм фазаны

Явления дисперсии и полного отражения приводят к образованию радуги, вследствие преломления солнечных лучей на мельчайших водяных капельках во время дождя, к нежелательному «окрашиванию» изображений в оптических системах (хроматическая аберрация) и т. д.

Измерения и наблюдения оптических спектров производятся с помощью специальных приборов. Приборы для визуального наблюдения спектров называются спектроскопами, приборы с фотографической регистрацией спектров — спектрографами (применяются в различных областях спектра с соответствующей чувствительностью фотоматериалов), приборы с фото -электрическими и тепловыми приемниками излучения — спектрометрами или спектрофотометрами (рис. 98).

Первый спектроскоп сконструировал в 1815 г. немецкий физик Иозеф Фраунгофер.

Любой спектральный прибор имеет входной коллиматор, диспергирующий элемент (призма, дифракционная решетка) и выходной коллиматор.

Входной коллиматор (рис. 99) представляет собой трубу, на одном конце которой имеется ширма с узкой щелью, а на другом — собирающая линза 4. Входная щель, освещенная исследуемым излучением, устанавливается в фокусе собирающей линзы 4, которая образует параллельный пучок света и направляет его на диспергирующий элемент 2.

Диспергирующий элемент преобразует исходный пучок в систему параллельных монохроматических пучков, выходящих из элемента под разными углами, зависящими от длины волны излучения. Собирающая линза 5 выходного коллиматора 3 (см. рис. 99) создает на экране (фотопластинке), расположенном в фокальной плоскости линзы, совокупность монохроматических изображений входной щели. В итоге на экране получается пространственное разложение излучения в спектр.

Назначение спектральных приборов — регистрировать зависимость интенсивности спектральных линий от частоты (длины) волны излучения, т. е. фактически определять, из каких монохроматических волн состоит данное излучение.

Напомним, что в качестве диспергирующих элементов спектральных приборов используются призма или дифракционная решетка, причем в наиболее совершенных спектральных приборах используются именно дифракционные решетки.

Итоги:

Оптика — раздел физики, в котором изучают свойства света, его физическую природу и взаимодействие с веществом.

Под светом понимают электромагнитные волны с частотами от до (длины волн изменяются в диапазоне, соответствующем инфракрасному, видимому и ультрафиолетовому излучению).

Электромагнитные волны распространяются в вакууме с максимально возможной в природе скоростью переноса энергии —

Скорость распространения света в веществе определяется соотношением

Абсолютный показатель преломления вещества равен отношению модуля скорости света в вакууме к модулю скорости света в веществе:

Длина волны в веществе определяется соотношением:

где длина волны в вакууме, — абсолютный показатель преломления вещества.

При переходе световой волны из вакуума в вещество или из одного вещества в другое частота света остается неизменной.

Интерференция света — явление возникновения устойчивой во времени картины чередующихся максимумов и минимумов амплитуд результирующей волны при сложении двух (или нескольких) когерентных волн.

Оптическая разность хода волн разность расстояний, пройденных волнами, с учетом их различных модулей скоростей распространения в этих средах с показателями преломления

Условие максимумов интерференции:

Условие минимумов интерференции:

Устойчивое во времени распределение амплитуд колебаний в пространстве при интерференции называется интерференционной картиной.

Принцип Гюйгенса — Френеля:

все вторичные источники, расположенные на волновом фронте, когерентны между собой. Огибающая волна, получающаяся в результате интерференции вторичных волн, совпадает с волной, испускаемой источником.

Явление огибания волнами препятствий, которое проявляется в отклонении направления распространения волн от прямолинейного, называется дифракцией.

Дифракционной решеткой называют оптический прибор, предназначенный для разложения света в спектр и точного измерения длин волн. Он состоит из большого числа равноотстоящих параллельных штрихов, нанесенных на стеклянную или металлическую поверхности.

Под лучом понимают линию, вдоль которой переносится энергия электромагнитной волны.

Геометрической оптикой называют раздел оптики, в котором изучаются законы распространения света в прозрачных средах на основе представления о нем как о совокупности световых лучей.

Изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух сред называется преломлением света.

Закон преломления света:

отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред и равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой;

лучи, падающий и преломленный, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным в точке падения луча к плоскости границы раздела двух сред:

Явление полного отражения падающего луча от границы раздела сред называется полным отражением света. Наименьший угол, с которого начинается полное отражение, называется предельным углом полного отражения:

Формула тонкой линзы:

Правило знаков:

в случае собирающей линзы, действительных источника и изображения знаки перед величинами следует выбирать положительными; в случае рассеивающей линзы, мнимого источника и изображения знаки выбирают отрицательными.

Линейным (поперечным) увеличением называется отношение линейного размера изображения к линейному размеру предмета

Цифровой фотоаппарат — оптический прибор, предназначенный для получения и записи оптического изображения на электронные носители (флэш-карты, диски и т. д.).

Лупа — оптический прибор (собирающая линза), позволяющий увеличить угол зрения.

Микроскоп — оптический прибор для получения сильно увеличенных изображений объектов или деталей их структуры, не видимых невооруженным взглядом.

Спектр — распределение энергии, излучаемой или поглощаемой веществом, по частотам или длинам волн.

Измерения и наблюдение оптических спектров производятся с помощью спектральных приборов. Назначение спектральных приборов — регистрировать зависимость интенсивности спектральных линий от частоты (длины) волны излучения, т. е. определять, из каких монохроматических волн оно состоит.

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Telegram и логотип telegram являются товарными знаками корпорации Telegram FZ-LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Тема урока: "Дисперсия света"

Явление дисперсии света было открыто И.Ньютоном и считается одной из важнейших его научных заслуг. Недаром на его надгробном памятнике, поставленном в 1731 году и украшенном фигурами юношей, которые держат в руках эмблемы его главнейших открытий, одна фигура держит призму, а в надписи на памятнике есть слова: «Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства цветов, чего ранее никто не подозревал». Последнее утверждение не совсем точно. Дисперсия была известна и ранее, но обстоятельно она не изучалась.

Урок изучения нового материала «Дисперсия света» проводится в виде лекции. Объяснение данного явления с точки зрения электромагнитной теории с использованием проблемных ситуаций и современной технологии с презентацией.

Тема: Дисперсия света. (Слайд 1)

• дать понятие о дисперсии света и объяснить ее с точки зрения электромагнитной теории.
• способствовать обучению школьников умению устанавливать взаимосвязи в изучаемых явлениях;
• выдвигать гипотезы и проверять их, используя физический эксперимент;
• делать обобщения.
• воспитание организованности, уверенности в себе, самостоятельности, взаимопроверки, ответственности.

ТСО: компьютер, мультимедийный проектор, приборы и материалы к проведению эксперимента.

План урока:

Изложение нового материала. (Слайд 2)

Дисперсия – звучит прекрасно слово,
Прекрасно и явление само
Оно нам с детства близко и знакомо,
Мы наблюдали сотни раз его!
Гром отгремел, стих летний ливень быстрый,
И над умытой свежею землей
Мостом бесплотным радуга повисла,
Пленяя нас своею красотой
Дисперсия здесь «руку приложила».
Обычный белый лучик световой
Она как будто в призме разложила
Во встреченной им капле дождевой.

1. Дисперсия света.

Перед изучением данной темы учащиеся повторяют материал о преломлении волн, в том числе световых, и ход лучей в треугольной призме.

Вспоминаем, как преломляет электромагнитные волны призма из диэлектрика и световые монохроматические пучки стеклянная призма. (опыт проводят учащиеся)

Опыт по преломлению монохроматического пучка ставим дважды, используя призмы из разного стекла (флинт и крон). Строим падающий и преломленный лучи и записываю соотношение sin/sin=n₂/n₁₌c₂/c₁, где с_1, с₂ – скорость электромагнитных волн, в первой и второй средах соответственно.

Вывод: скорость электромагнитных волн зависит от среды.

Радугу в комнате получают при помощи призмы. (Слайд 3,4)

Именно опыт с призмой позволил Исааку Ньютону заключить в «Лекциях по оптике» в 1669 году и в мемуаре «Новая теория света и цветов», написанном в 1672 году: «Световые лучи различаются в их способности показывать ту или иную особую окраску, точно так же, как они различаются по степени преломляемости.

…Свойственные какому-либо роду лучей, они не могут быть изменены ни преломлением, ни какой-либо иной причиной…Поэтому мы должны различать два рода цветов: одни первоначальные и простые, другие же сложенные из них…В этом причина того, почему свет обыкновенно имеет белую окраску; ибо свет – запутанная смесь лучей всех видов и цветов, выбрасываемых из различных частей светящихся тел».

Если в темной комнате толстую стеклянную пластину осветить пучком света от лампы накаливания, то присмотревшись, можно заметить, что в стекле на границе с воздухом пучок белого света расщепляется на множество плавно переходящих друг в друга цветных пучков. Это явление свидетельствует о дисперсии световых волн (от лат. disperqo – разбрасываю)

Явление дисперсии света первым начал изучать И.Ньютон (1666 год).

Замечательно, что этот опыт пережил столетия, и его методика без существенных изменений используется в физических лабораториях до сих пор. (Слайд 6)

Ньютон в темной комнате направил пучок солнечного света, прошедшего через отверстие в ставне, которым закрывалось окно, на треугольную призму. На противоположной стене Ньютон увидел яркую цветную полосу, состоящую из множества разноцветных полос, цвета которых, изменяясь плавно переходили от красного к оранжевому к желтому и до фиолетового.

Наблюдаемую на стене картину Ньютон назвал – спектром (от лат. spectrum – видение).

Если внимательно присмотреться к прохождению света через треугольную призму, то можно увидеть, что разложение белого света начинается сразу же, как только свет переходит из воздуха в стекло. В описанных опытах использовались пластина и призма, изготовленные из стекла. Вместо стекла можно взять и другие прозрачные для света материалы. Чем больше показатель преломления материала, тем ярче проявляется дисперсия света.

Среды, в которых наблюдается явление дисперсии называются – диспергирующими.

2. О чем свидетельствует явление дисперсии?

Белый свет имеет сложный состав, но это не ново. При изучении явления дифракции было установлено, что длины волн и их частоты различны для каждого цвета.

Явление дисперсии свидетельствует о том, что фазовые скорости волн входящих в состав белого света в стекле различны.

Фазовая скорость – скорость распространения фазы волны.

Действительно, непосредственно из опыта вытекает, что для показателей преломления справедливо следующее неравенство:

Но показатель преломления равен отношению скоростей света в воздухе к фазовой скорости в стекле. Поэтому показатели преломления цветовых пучков можно выразить через их фазовые скорости:

n=c/к; n=c/о; n=c/ж…; n=c/ф

Подставив найденные значения показателей преломления в предыдущее неравенство получим:

с/_к< с/_о <с/_ж < ….< с/_ф или _к>_о>_ж>….>_ф

Таким образом, из явления дисперсии следует, что волны входящие в состав белого света, в веществе распространяются с различными скоростями: с наибольшей скоростью распространяются волны, которые мы воспринимаем как красный свет. И с наименьшей волны, воспринимаемые нами как фиолетовый свет.

Но восприятие цвета зависит от длины волны, а следовательно, и от частоты колебаний. Следовательно, фазовые скорости распространения световых волн зависят и от их частоты.

Дисперсией называют зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или дины волны).

Итак, распределение какого-либо излучения по длинам волн (частотам колебаний) называется спектром этого излучения.

Спектр (лат слово «видимый») в котором монохроматические лучи непрерывно следуют друг за другом, называют сплошным. Примером сплошного спектра является спектр белого света.

В сплошном спектре видимого света условно принято различать семь основных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Резкой границы среди них нет.

Каждой цветности соответствует своя длина и частота волны, такой одноцветный свет называют – монохроматическим. (Слайд 9)

Качественное представление о причине возникновения дисперсии.

Электромагнитная волна возбуждает в веществе вынужденные колебания электронов в атомах и молекулах. Колеблющиеся электроны становятся вторичными излучателями электромагнитных волн такой же частоты, но со сдвигом фазы. Поскольку первичная и вторичная волны когерентны, они интерферируют, и результирующая волна распространяется со скоростью, отличной от скорости света в вакууме.

Учащиеся наблюдают разложение и синтез белого света с помощью призм осуществленный И.Ньютоном. (Слайд 10)

В последующих опытах Ньютону удалось соединить цветные лучи в белый свет. Для этого пропустим лучи солнечного света сквозь призму, а затем вышедшие из нее цветовые лучи соберем с помощью собирающей линзы. В месте соединения цветовых лучей, луч стал белого цвета.

В 1807 году Томас Юнг сделал столь же важное открытие, что белый свет можно получить сложением красного, зеленого, голубого.

Продемонстрировать можно при помощи вращающего круга, представляющего собой комбинацию основных спектральных цветов. (Слайд 11)

Сочетание различных цветов играет важную роль в жизни человека: одежда, мебель и т.д.

1. Цвета должны быть родственные.
2. Один цвет господствующий.

Задание: Какая рубашка гармонирует к голубому костюму. (По аппликациям находят более удачное решение).

• Многообразие цветов и оттенков в окружающем нас мире объясняет явление дисперсии.
• При взаимодействии с различными телами лучи света разного цвета по-разному отражаются и поглощаются этими телами.
• Тела, окрашенные в белый цвет, отражают лучи света разных частот одинаково хорошо.
• Тела, окрашенные в черный цвет, поглощают лучи света разных частот одинаково хорошо.
• Непрозрачные тела окрашиваются в тот цвет, лучи света которого они хорошо отражают.
• С помощью дисперсии света можно объяснить такое явление, как радуга.

• Цвет прозрачного тела определяется составом того света, который проходит через него.
• Если прозрачное тело равномерно поглощает лучи всех цветов, то в проходящем белом свете оно бесцветно, а при цветном освещении имеет цвет тех лучей, которыми освещено.
• При пропускании белого света через окрашенное стекло оно пропускает тот цвет, в который окрашено.
• Это свойство используется в различных светофильтрах.

• Дисперсия света – явление разложения белого света в спектр при помощи призмы. Порядок следования цветов в спектре не меняется.
• Дисперсия света происходит из-за того, что показатель преломления среды зависит от цвета света.
• Дисперсия света доказывает, что белый свет – сложный ,состоит из простых – монохроматических цветов.
• Дисперсия позволяет объяснить цвета непрозрачных тел, тем что тела по- разному отражают и поглощают свет различных частот.

Закрепление

1.Пронаблюдать образование цветных кругов вокруг лампочки уличного фонаря и объяснить данное явление, отметить последовательность расположения кругов. (Объяснение связать с показателем преломления цветных лучей со скоростью распространения ?кр.> ?ф)

2.Почему видим белое – белым, черное – черным, красное – красным?

3.Пронаблюдать белый лист бумаги через цветное стекло и объяснить почему бумага принимает цвет стекла?

4.На тетради написано красным карандашом «отлично» и зеленым «хорошо». Имеются два стекла красное и зеленое, через какое надо смотреть, чтобы увидеть оценку «отлично»?

5.На сером фоне сцены находится фигура в красном. Каким светом её надо осветить, чтобы создать видимость исчезновения?

6.Из рассказа Жюля Верна «Зеленый луч»: «Видели ли вы когда-нибудь заходящее солнце на горизонте? – Да, конечно! -…Но заметили ли вы, как появляется и гаснет последний солнечный луч, когда воздух освобождается от тумана и становится прозрачным? – Вероятно, нет! И так, если представится видеть это явление – оно бывает очень редко, — то обратите внимание на то, что этот последний луч будет не красным, а зеленым. Да, да, будет иметь чудесный зеленый цвет, то есть такой зеленый, который не сможет создать ни один художник на своей палитре. Подобный зеленый цвет не удается встретить нигде в природе, ибо его нельзя найти в растительном мире, несмотря на все множество и разнообразие и у самых ярких морей»

Чем объясняется дисперсия белого света укажите все правильные утверждения

Задания Д12 B23 № 4429

К источнику тока подключены реостат, амперметр и вольтметр (рисунок 1). При изменении положения ползунка реостата в результате наблюдения за приборами были получены зависимости, изображённые на рисунках 2 и 3 (R — сопротивление включённой в цепь части реостата).

Выберите верное(-ые) утверждение(-я), если таковое(-ые) имеется(-ются).

А. Внутреннее сопротивление источника тока равно 2 Ом.

Б. ЭДС источника тока равна 30 мВ.

Согласно закону Ома для полной цепи, ток равен Вольтметр показывает напряжение на реостате, то есть Если положить в первой формуле то мы получим ток короткого замыкания, из первого графика он равен 15 мА: С другой стороны, если устремить сопротивление реостата к бесконечности, в знаменателе второй формулы можно будет пренебречь внутренним сопротивлением по сравнению с сопротивлением реостата и показания вольтметра будет стремиться с ЭДС источника. Из второго графика видно, что напряжение на реостате стремится к 30 мВ. Таким образом, внутреннее сопротивление источника равно

Таким образом, верны оба утверждения.

Задания Д12 B23 № 4464

К источнику тока подключены реостат, амперметр и вольтметр (рисунок 1). При изменении положения ползунка реостата в результате наблюдения за приборами были получены зависимости, изображённые на рисунках 2 и 3 (R — сопротивление включённой в цепь части реостата).

Выберите верное(-ые) утверждение(-я), если таковое(-ые) имеется(-ются).

А. Внутреннее сопротивление источника тока равно 2 Ом.

Б. ЭДС источника тока равна 15 мВ.

Согласно закону Ома для полной цепи, ток равен Вольтметр показывает напряжение на реостате, то есть Если положить в первой формуле то мы получим ток короткого замыкания, из первого графика он равен 30 мА: С другой стороны, если устремить сопротивление реостата к бесконечности, в знаменателе второй формулы можно будет пренебречь внутренним сопротивлением по сравнению с сопротивлением реостата и показания вольтметра будет стремиться с ЭДС источника. Из второго графика видно, что напряжение на реостате стремится к 15 мВ. Таким образом, внутреннее сопротивление источника равно Таким образом, верно только утверждение Б.

Аналоги к заданию № 4429: 4464 Все

Задания Д9 B15 № 4739

Дисперсией света объясняется

А. фиолетовый цвет обложки книги.

Б. фиолетовый цвет белого листа из тетради, если его рассматривать через цветное стекло.

Дисперсией называется зависимость абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света.

Объекты, которые сами не излучают видимый свет, мы видим в рассеяном свете. Фиолетовый цвет обложки книги объясняется тем, что из всего спектра видимого света, рассеивается преимущественно фиолетовый, все остальные цвета поглощаются. Фиолетовое цветное стекло пропускает через себя только свет фиолетового цвета, волны других частот поглощаются.

Таким образом, оба утверждения ошибочны.

Физика 11 Мякишев и др., стр.205 «Зная, что белый цвет имеет сложную структуру, можно объяснить удивительное многообразие красок в природе. Если предмет, например, лист бумаги, отражает все падающие на него лучи различных цветов, то он будет казаться белым. Покрывая бумагу слоем красной краски, мы не создаём при этом свет нового цвета, но задерживаем на листе некоторую часть имеющегося. Отражаться теперь будут только красные лучи, остальные поглотятся слоем краски. Трава и листья деревьев кажутся нам зелёными потому, что из всех падающих на них солнечных лучей они отражают лишь зелёные, поглощая остальные. Если посмотреть на траву через красное стекло, пропускающее лишь красные лучи, то она будет казаться почти чёрной.»

Исходя из этого правильным будет утверждение А. Обложку видим фиолетовой, значит она окрашена краской, отражающей фиолетовые лучи. А это — дисперсия. Ответ Б неправильный, т.к. сказано, что «если смотреть через цветное стекло». Не указан цвет стекла.

Дисперсия света — это зависимость абсолютного показателя преломления вещества от длины волны света.

В широком смысле под дисперсией можно понимать расхождение свойств при изменении какого-то параметра. Для фиолетовой обложки красная часть спектра белого освещения поглощается, фиолетовая рассеивается (отражается) — есть расхождение (дисперсия) свойств, но это зависимость альбедо от длины волны, а не показателя преломления. Для цветного стекла аналогично красная часть спектра рассеянного (отражённого) от бумаги белого освещения поглощается, фиолетовая пропускается — опять же есть расхождение (дисперсия) свойств, но это зависимость коэффициента поглощения, а не показателя преломления, от длины волны.

В общем, если проще, там где есть разложение света на составляющие при преломлении — это всё объясняется дисперсией. Так?