版块4 光现象 专题4-4 光的色散 （教师版） 初中物理尖子生自主招生培优讲义83讲

专题4-4 光的色散 知识·解读 光的色散 看不见的光 1、光的色散 太阳光通过棱镜折射后分解，在承接的白屏上形成一条彩色的光谱，颜色依次是红、 橙、黄、绿、蓝、靛、紫，这种现象叫光的色散，表明白光是复色光。 2、三原色 色光的三原色是红、绿、蓝；颜料的三原色是品红、黄、青。色光三原色混合为白光， 颜料三原色混合为黑色。 3、物体的颜色 ①透明物体的颜色：无色透明体(如空气、水等)可以让各种色光透过；有色透明体只 允许跟它同样颜色的色光透过，其他色光几乎都被吸收，如红色玻璃只能透过红光， 而吸收其他色光。即透明体的颜色由它透过的色光决定。 ②不透明物体的颜色：不透明体的颜色由它反射的色光决定。如红色物体只反射红光， 而吸收其他色光。白色物体可以反射各种色光；黑色物体吸收各种色光。 4、红外线 光谱上红光以外的部分叫红外线，主要特性是热效应显著，主要应用有：红外测温仪、 红外夜视仪、红外烤箱、红外遥控等。 5、紫外线 光谱上紫光以外的部分叫紫外线，主要特性是：化学作用强，易使底片感光；生理作 用强，能杀菌；具有荧光效应，可以识别防伪标记。 典例·解读 例1、如图，让一束太阳光照射三棱镜，射出的光射到竖直放置的白屏上．以下说法正确 的是（ ） ．如果在白屏与棱镜之间竖直放一块红色玻璃，则白屏上其他颜色的光消失，只留下红 色 B．如果在白屏与棱镜之间竖直放一块蓝色玻璃，则白屏上蓝色光消失，留下其他颜色 的光 第 1 页 / 共 10 页 ．如果把一张红纸贴在白屏上，则在红纸上看到彩色光带 D．如果把一张绿纸贴在白屏上，则在绿纸上看到除绿光外的其他颜色的光 【答】． 【解析】如果在白屏与棱镜之间竖直放一块红色玻璃，则白屏上其他颜色的光消失，只留下红色，正 确。B 如果在白屏与棱镜之间竖直放一块蓝色玻璃，应是白屏上其他的色光消失，只留下蓝色，则错 误。如果把一张红纸贴在白屏上这是不透明的物体，则在红纸上只能看到红光，则错误。D．如果把 一张绿纸贴在白屏上，同样是不透明的物体，则在绿纸上看到的只有绿光，则错误。 例2、如图所示，只含红光和紫光的复色光束P，沿半径方向射入空气中的 玻 璃半圆柱后，如果被分成、B、三光束沿图示方向射出，则（ ） ．为红光，B 为紫光 B．为紫光，B 为红光 ．为红光，为复色光 D．为紫光，为红光 【答】B． 【解析】本题与上一题不同，本题给出的是光路图，让同学们来判断对应着正确的光是哪一种。首先 同学们要清楚什么是复色光及光的色散现象中7 种色光的偏折情况。白光不是单色光，而是由各种单 色光组成的复色光，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。根据上述的分析，与P 一样都是含有红光和紫光的复色光束，与B 相比，的偏折程度 更大一些，所以是紫光，B 是红光。答是B。 总结： 1、光的色散现象：一束太阳光通过三棱镜，被分解成七种色光从上至下依次排列为红、橙、黄、绿、 蓝、靛、紫。 2、物体颜色的判断 ①透明物体的颜色由通过它的色光决定②不透明物体的颜色由它反射的色光决定 例3、一个演员在舞台上演出．当舞台上方的红色追光灯照射到她时，观众看到她一身艳 丽的红色服装；当灯光操作员改用绿色追光灯照射她时，观众看到她上装为绿色而裙子 为黑色．那么，这位演员服装的实际颜色是（ ） ．上装和裙子都是红色 B．上装和裙子都是绿色 ．上装为绿色，裙子为黑色 D．上装为白色，裙子为红色 第 2 页 / 共 10 页 【答】D． 【解析】一个演员在舞台上演出．当舞台上方的红色追光灯照射到她时，观众看到她一身艳丽的红色 服装；当灯光操作员改用绿色追光灯照射她时，观众看到她上装为绿色而裙子为黑色，说明她的 上装机能反射红光，又能反射绿光，则她的上装是白色的；她的裙子能反射红光而不能反射绿光， 所以她的裙子是红色的．故选D． 培优·训练 一、选择题 1、在没有任何其他光照的情况下，舞台追光灯发出的绿光照在穿白上衣、蓝裙子的舞蹈 演员身上，观众看到她( ) ．全身呈绿色 B．上衣呈绿色，裙子呈黑色 ．上衣呈绿色，裙子不变色 D．上衣呈绿色，裙子呈青色 2、细心的小明注意到这样一个现象：如果打开窗户，直接看远处的高架电线，电线呈规 则的下弯弧形；而如果隔着窗玻璃看，电线虽然整体上也呈弧形，但电线上的不同部位 有明显的不规则弯曲，当轻微摆动头部让视线移动时，电线上的不规则弯曲情景也在移 动。产生这种现象的主要原因是（ ） ．玻璃上不同部位对光的吸收程度不同 B．玻璃上不同部位的透光程度不同 ．玻璃上不同部位的厚度不同 D．玻璃上不同部位对光的反射不同 3、在太阳光下，我们能看到鲜艳的黄色的花是因为( )。 ．花能发出黄色的光 B．花能反射太阳光中黄色的光 ．花能发出白色的光 D．花能吸收太阳光中的黄色光 4、同学们在学习光现象过程中有许多说法。而我国的古诗词文化很多名句蕴含着丰富的 物理知识，下列诗句从物理学的角度解释不正确的是（ ） 、“绿树阴浓夏日长，楼台倒影入池塘”句中“浓阴”是光的直线传播形成的 B、“大漠孤烟直，长河落日圆”，诗人看到的“落日”是光线经过大气发生折射而成 的像 、“池水映明月，潭清疑水浅”句中“水浅”是由于光的反射造成的 D、“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还”句中的“彩云”是由于光的色散形成的 5、科学家用仪器观察星系发出的光，可以看到它的光谱，如图所示为某次观察到的太阳 光谱．上世纪20 年代，天文学家哈勃发现星系的光谱向长波方向偏移，称之为“谱线 红移”．这一现象说明宇宙在膨胀，即别的星系与我们 （ ） 第 3 页 / 共 10 页 、逐渐靠近 B、逐渐远离 、距离不变 D、无法判断 6、下列关于光学知识的说法，正确的是（ ） 、光从空气斜射入水中时，折射角大于入射角 B、光发生漫反射时，也遵循光的反射定律 、光在介质中沿直线传播 D、红外线能使钞票上的荧光物质发光 7、关于不可见光的说法错误的是（ ） 、所有的物体都能辐射红外线 B、青藏高原的白内障疾病发病率很高，与该地区太阳的紫外线辐射很强有关 、适当接受紫外线照射对人体有益 D、视机遥控机运用了紫外线，可以起到杀菌消毒作用 8、如图所示，将一束太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧光屏上的B 范围内观察到了不同颜色的光，则 （ ） 、处应是紫光 B、只有B 之间有光 、将温度计放到B 范围的外侧温度会升高 D、将100 元人民币放到B 范围B 的外侧，人民币上的荧光物质不会发光 9、下列说法正确的是( ) 、白光是单色光 B、五星红旗是红色的，因为它能吸收红光，反射其它色光 、我们能看到投影屏幕上的画面，因为屏幕是光源 D、红外线烤箱是利用了红外线的热效应 10、下列属于三原色光的是 ( ) 白光 B 绿光 紫光 D 橙光 11、如图为光的三原色的示意图,图中1 和2 两个区域应标的颜色分别是( ) 蓝色、白色 B 黄色、黑色 绿色、白色 D 黄色、白色 第11 题图 第12 题图 第 4 页 / 共 10 页 12、让一细束阳光射到一个三棱镜上,经折射后发生色散,使这些已经发生色散的光再照射 到另一个倒放的三棱镜上,如图所示。这两个三棱镜是完全相同的,并且底边互相平行,那 么经过第二个三棱镜后,照射到光屏上的是( ) 一束白光 B 彩色光带,上面是红色,下面是紫色 彩色光带,上面是紫色,下面是红色 D 条件不足,无法判定 13、小红洗手时不小心将水滴到了彩色的手机屏幕上,透过水滴她惊奇地看到屏幕上出现 多个不同颜色的小格子。当水滴滴到哪个区域时能同时看到红、绿、蓝三种颜色的小格 子( ) 红色 B 绿色 蓝色 D 白色 第13 题图 第14 题图 14、如图所示,将半圆形玻璃砖放在竖直面内,它左方有较大的光屏P,线光源S 可沿玻璃砖 圆弧移动,它发出的光束总是射向圆心。若S 从图中向B 处移动,在P 上先看到七色光带, 以后各色光陆续消失。则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是( ) 红光→紫光,红光 B 紫光→红光,红光 红光→紫光,紫光 D 紫光→ 红光,紫光 15、“万物生长靠太阳”，绿色植物的生长需要阳光。物理学研究表明，不透明物体的颜 色是由它反射的色光决定的，由此可以推测，不利于绿色植物生长的光是 （ ） 红光 B 黄光 绿光 D 紫光 二、填空题 1、钞票的某些位置用荧光物质印上了标记，在紫外线下识别这些标记，是一种有效的防 伪措施。某同学在较暗的环境中做了下列三次实验： (1)如图甲所示，他用紫外线灯照射面值为100 元的钞票，看到“100”字样发光。这表 明紫外线能使________发光。 第 5 页 / 共 10 页 (2)如图乙所示，他用紫外线灯照射一块透明玻璃，调整透明玻璃的位置和角度，看到钞 票上的“100”字样再次发光。这表明紫外线能被透明玻璃________。 (3)如图丙所示，他把这块透明玻璃放在紫外线灯和钞票之间，让紫外线灯正对玻璃照射， 在另一侧无论怎样移动钞票，“100”字样都不发光。他做这次实验是为了探究________ ___。 2、如图甲所示，让一束太阳光通过棱镜射到白屏上，在光屏上就形成一条彩色光带，其 颜色自上而下依次是________________不同颜色的光。若在白屏上贴一张红纸(图乙)， 则光屏上就出现_______。 甲 乙 3、在宾馆里有“手一伸水自来,手一收水自停”的全自动感应水龙头。如图所示,这是利用 ___________进行自动控制的。 4、阅读短文,回答问题。 彩 虹 彩虹是大气中一种光学现象,当阳光照射到半空中的水珠时,光线被折射和反射,在天空 形成弧形彩带。 研究光线经过水珠的传播规律,可揭示彩虹形成的原因,如图甲所示,光线从点进入半径 为R 的水珠,经点D 反射,再从点E 射出,B 是通过水珠球心且与入射太阳光平行的直线,用x 表示进入水珠的光线距B 的距离,α 表示射出光线与B 的夹角,画出过入射点和球心的直线 (即该入射点的法线),进一步研究可以得出α 与x 的关系如图乙所示,入射的太阳光分布是均 匀的,但射出的光线分布是不均匀的,在α 最大时强度最大,能被地面上的人观察到。 牛顿发现,太阳光通过三棱镜后被分解成七种单色光。当太阳光进入水珠时,也产生类 似效果。从同一点进入水珠的不同色光在水珠中沿不同路径传播,致使不同色光的α 的最大 值略有不同。 由于不同色光的α 最大值略有不同,对某一水珠来讲只能有一种颜色的光被地面上的人 看到,进入人眼的不同颜色的光来自内外不同弧线的水珠,所以人眼看到的彩虹由外圈至内 圈呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色。 第 6 页 / 共 10 页 (1)在图甲中,如果连接D,则∠D__________(选填“>”“=”或“<”)∠DE。 (2)根据图乙可知,x 从0 增加到R 的过程中,α 的变化情况是_______。 增大 B 先增大后减小 减小 D 先减小后增大 (3)如图甲所示,光线从空气进入水珠的折射角随x 增大而_______。 (4)图乙给出的是红光的α-x 图像,其α 最大值是42°,则紫光的α 最大值_______(选填 “大于”“等于”或“小于”)42°。 (5)图丙中画出了红光通过小水珠时α 最大值的光路。请在图丁中画出红光通过大水珠 (虚线圈)时α 最大值的光路。(图丁中已画出小水珠的光路) 5、阅读短文,回答问题。 白光LED 灯 目前，常用的白光LED 以蓝光LED 为芯片，其上涂有黄色荧光粉通电后，LED 芯片 发出蓝光，其中一部分照射到荧光粉上，荧光粉发出波长比蓝光长的黃光，该黄光与另部 分蓝光混合射出，人眼便感觉到白光。生活中常用的白光LED 灯是将多个白光LED 连接 而成的。 实验表明，白光LED 的发光强度与其通过电流的占空比成正比。通常通过LED 的电 流随时间变化的规律如图所示，电流的占空比D= 。在电流周期T 小于人眼视觉暂留时 阃（约01s）的情形下，人眼便感觉不到灯的闪烁。 人眼对亮度的感觉（即“视觉亮度”）与LED 发光强度变化并不一致。当光强度均匀 增大时，视觉亮度并非均打增加。弱光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加多于一倍;强光 时，光强增大一倍，视觉亮度的增加不足一倍。 生活中，白光LED 调光台灯的电流设置了恰当的占空比变化規律，使视觉亮度均匀变 化。 （1）文中所述人眼感觉到的白光是由____________混合而成的。 （2）文中所述白光LED 发出的两种色光___________。 第 7 页 / 共 10 页 均由荧光粉产生 B 均由LED 芯片产生 波长短的由LED 芯片产生，波长长的由荧光粉产生 D 波长短的由荧光粉产生，波长长的由LED 芯片产生 （3）白光LED 灯通入图中所示电流时，在0~2T 时间内，不发光的时间段为________ _和__________。 （4）下列是四种电流的t0 和T 值，它们的0 均相同。分别用它们对同一白光LED 灯供 电其中人眼感觉不到闪烁，且发光强度最大的是___________。 t0=18s，T=2s B t0=08s，T=10s t0=005s，T=01s D t0=002s，T=003s （5）某白光LED 调光台灯共有5 级亮度，要使人眼对1~5 级的“视觉亮度”均匀增大， 下图像中电流的空比设置符合要求的是__________。 专题4-4 光的色散 例1、【答】． 【解析】如果在白屏与棱镜之间竖直放一块红色玻璃，则白屏上其他颜色的光消失，只留 下红色，正确。B 如果在白屏与棱镜之间竖直放一块蓝色玻璃，应是白屏上其他的色光消 失，只留下蓝色，则错误。如果把一张红纸贴在白屏上这是不透明的物体，则在红纸上只 能看到红光，则错误。D．如果把一张绿纸贴在白屏上，同样是不透明的物体，则在绿纸 上看到的只有绿光，则错误。 例2、【答】B． 【解析】本题与上一题不同，本题给出的是光路图，让同学们来判断对应着正确的光是哪 一种。首先同学们要清楚什么是复色光及光的色散现象中7 种色光的偏折情况。白光不是 单色光，而是由各种单色光组成的复色光，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。根据上述的分析，与P 一样都是含有红光 和紫光的复色光束，与B 相比，的偏折程度更大一些，所以是紫光，B 是红光。答是B。 例3、【答】D． 【解析】一个演员在舞台上演出．当舞台上方的红色追光灯照射到她时，观众看到她一身 艳丽的红色服装；当灯光操作员改用绿色追光灯照射她时，观众看到她上装为绿色而裙 第 8 页 / 共 10 页 子为黑色，说明她的上装机能反射红光，又能反射绿光，则她的上装是白色的；她的裙 子能反射红光而不能反射绿光，所以她的裙子是红色的．故选D． 培优·训练 一、选择题 1、B 2、 【解析】一隔着窗玻璃看，电线上的不同部位有明显的不规则弯曲，说明玻璃上不同部位 的厚度不同，选项正确。 3、B 4、 5、B 6、B 7、D 8、 9、D 10、B 11、 12、 13、D 14、 15、 专题提升训练 1、(1)荧光物质 (2)反射 (3)紫外线能否透过玻璃(玻璃对紫外线的吸收能力；玻璃对紫外线的反射能力等) 【解析】紫外线能使荧光物质发光。钞票或商标的某些位置用荧光物质印上标记，在紫外 线下识别这些标记，这是一种有效的防伪措施。图乙现象说明：紫外线能被透明玻璃反射 图丙实验现象是为了验证紫外线能否透过玻璃。 1、红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 红色的色带 3、人体辐射的红外线 4、【答】(1)= (2)B (3)增大 (4)小于 (5)如图所示 5、(1) 蓝光与黄光 (2) (3) t0-T (4) （t0+T）-2T (5) D (6) B 第 9 页 / 共 10 页 第 10 页 / 共 10 页