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4.5　光的色散
@学习目标
课程标准(2022年版) 本节要点
2.3.6　通过实验，了解白光的组成和不同色光混合的现象. 1.知道什么是光的色散，知道太阳光是由七种色光组成的.(重点) 2.知道色光的三原色.(重点) 3.了解红外线与紫外线的特点及应用. 4.了解不同颜色的物体的透光和反光特点.(难点)
@集慧解惑
光的色散
1.色散现象的发现：1666年，英国物理学家　牛顿　用三棱镜分解了太阳光，发现了光的色散现象.
2.光的色散实验
演示实验：将一束白色的太阳光照到三棱镜上，如图所示.
实验现象：在另一侧的白屏上看到了　红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫　七种颜色的光，这种现象叫作　光的色散　.
结论：太阳光不是　单　色光，而是由七种颜色混合而成的　复　色光.
典例1 [传统文化]古诗词中很多名句蕴含着丰富的物理知识，下列诗句解释物理知识正确的是 (　D　)
A.池水映明月，潭清疑水浅——“水浅”是由光的反射造成的
B.大漠孤烟直，长河落日圆——诗人看到的“落日”是光经过大气发生反射而成的像
C.绿树阴浓夏日长，楼台倒影入池塘——“阴浓”是光的色散形成的
D.朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还——“彩云”是光的色散形成的
变式1　(2024·济宁中考改编)用一块平面镜将室外的阳光照射到室内，这是光的　反射　现象.如图所示，把一块平面镜斜插在水中，让镜面对着阳光，在对面的白色墙壁上看到一条七彩光带，这是光的　色散　现象，说明白光是由　各种色光　混合而成的.
　1.色散的本质：光的折射.
2.色散发生的原因：不同色光折射时的偏折程度不同，红光的偏折程度最小，紫光的偏折程度最大.
注意：实验中三棱镜的作用是让光发生多次折射.但要发生色散不一定非得用三棱镜，只要能让光发生多次折射，色散就有可能发生.如彩虹是光被小水珠、小冰晶色散的结果.
色光的混合
1.色光的三原色：　红　、　绿　、　蓝　.
2.如图所示，通过将红、绿、蓝这三种颜色的光按不同比例混合，可得到各种颜色的光，称为色光的混合.
3.讨论：如何才能得到白光？答：　将红、绿、蓝三种色光等比例混合　.
典例2 (2024·揭阳一模)如图所示，2024年3月29日，揭东地区的人们看到太阳的周围出现一个彩色的光圈，仿佛祥瑞降临.这是一种罕见的天象——日晕，它是光透过高空云层中的冰晶　折射　(选填“直线传播”“反射”或“折射”)形成的，这种现象说明太阳光　不是　(选填“是”或“不是”)单色光.光的三原色为红、　绿　、蓝.
看不见的光
阅读教材中“看不见的光”的内容，完成下面的表格.
看不见的光 红外线 紫外线
概念 光谱中，　红端以外　的辐射. 光谱中，　紫端以外　的辐射.
相同点 都是　看不见　的光，都　遵循　光的直线传播、反射定律和折射规律.
看不见的光 红外线 紫外线
不同点 ①一切物体都在不停地向外辐射红外线；物体的温度越高，辐射的红外线就越　强　； ②它具有较强的　热　效应，常用于红外夜视仪、红外体温计等； ③家电遥控器也是靠红外线工作的. ①具有较强的化学作用，能　杀死微生物　，医院手术室、病房常用紫外线灯灭菌； ②能使　荧光物质　发光，用于验钞； ③适量照射，可促进　骨骼　的生长，但过量照射对人体有害.
典例3 [物理观念](2024·深圳期末)下列关于紫外线与红外线的说法中，正确的是 (　A　)
A.餐馆里常用紫外线来消毒杀菌
B.用紫外线照射人体总是有益的
C.红外线可以传递光能，而紫外线不能
D.夜视仪是利用紫外线来工作的
变式2　 (2024·苏州中考改编)如图甲所示，A、B之间是太阳光经三棱镜色散后在屏上得到的彩色光带.将电子温度传感器分别放在A、B两点外侧，测得温度T随时间t变化的图像如图乙所示.则曲线①对应的光线是　紫外线　，它的应用有　使荧光物质发光(或消毒杀菌，答案合理即可)　；曲线②对应的光线是　红外线　，它的应用有　遥控器(或红外体温计，答案合理即可)　.(应用写出一种即可)
【解析】A、B之间是太阳光经三棱镜色散后在屏上得到的彩色光带，将电子温度传感器分别放在A、B两点外侧(即A、B两点外侧是不可见光)，测得温度T随时间t变化的图像如题图乙所示，题图乙中曲线①说明随着时间的增加，温度传感器测得的温度变化很小，故曲线①对应紫外线，该光线的特点是能使荧光物质发光，还能消毒杀菌等；曲线②说明随着时间的增加，测得的温度升高较快，即该不可见光的热效应强，所以曲线②对应红外线，生活中用来作遥控器、红外体温计等.
物体的颜色(选学)
1.无色透明物体透过所有色光；有色透明物体透过与本身颜色相同的色光，吸收其他色光.
2.白色的不透明物体反射所有色光，黑色物体吸收所有色光；其他颜色的不透明物体，只反射与本身颜色相同的色光，吸收其他颜色的光.
3.物体的颜色：物体反射或透过的色光进入人眼，进入人眼的色光是什么，人们看见的物体就是什么颜色的.
典例4 舞台上的一位演员身穿蓝色上衣、白色裤子.如果灯光师用绿色追光灯照射他，那么观众在台下看到这位演员的服装颜色是 (　D　)
A.上衣和裤子都是绿色 B.上衣是蓝色，裤子是绿色
C.上衣和裤子都是黑色 D.上衣是黑色，裤子是绿色
【解析】不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的；白色的物体反射所有色光显白色，黑色物体吸收所有色光显黑色；当灯光师用绿色追光灯照射演员时，因蓝色的上衣只能反射蓝光，不能反射绿光，所以观众看演员的上衣为黑色；因白色裤子能反射所有色光，因此照射来的绿光会被白色裤子反射，所以观众看演员的裤子为绿色.故选D.
变式3　如图用红色激光笔照射外层无色透明、内层绿色透明的双层气球，观察到绿色气球爆破.说明红光　可以　穿过无色透明气球，　不可以　(前两空选填“可以”或“不可以”)穿过绿色气球，绿色气球会　吸收　红光，使气球被高温灼爆，绿色气球爆破说明光可以传递　能量　.
@慧化亮人
1.光的世界精彩纷呈，绚丽多彩，下列有关光学知识的描述中正确的是 (　C　)
A.光在同种介质中沿直线传播
B.色光的三原色是红、黄、蓝
C.张志和在《玄贞子》中记载“背日喷乎水，成虹霓之状”是光的色散现象
D.莲花湖湿地公园岸边的美景在湖水中的倒影是实像
2.[传统文化](2024·镇江中考)诗句“香炉初上日，瀑水喷成虹”描述了如图所示的情景：太阳刚升起时，从瀑布溅起的水雾中可看到彩虹，此现象属于 (　B　)
A.光的直线传播 B.光的色散
C.光的反射 D.小孔成像
3.(2024·汕头期末)关于红外线和紫外线，下列说法正确的是 (　B　)
①家用消毒柜的灭菌灯是利用红外线进行消毒的
②电视机的遥控器是利用红外线进行遥控的
③验钞机是利用紫外线来鉴别钞票真伪的
④红外线、紫外线均不可以在真空中传播
A.只有①② B.只有②③ C.只有③④ D.只有①④
4.[物理学与日常生活]如图是一种常见的红外感应水龙头，当用手遮挡红外线感应窗时，感应窗发出的红外线照射到手上发生了　漫　(选填“漫”或“镜面”)反射，　遵循　(选填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律，红外线的传播　不需要　(选填“需要”或“不需要”)介质.
专题 一　光现象作图
光学作图的注意事项：
1.实物、实像和实际光线用实线画，画光线时注意用箭头表示光的传播方向.
2.法线、虚像和其他辅助线用虚线画.
3.作图时一般要保留作图痕迹.
光的直线传播作图
典例1 (回归教材)“井底之蛙”这个成语大家都很熟悉，图中M点表示青蛙.请根据光的直线传播知识画图说明为什么“坐井观天，所见甚小”.(温馨提示：必须标出光的传播方向)
光的反射作图
角度1：已知反射面和一条光线，画另一条光线(作图步骤见本书P79)
典例2 [物理观念](2023·广东中考)如图所示，点光源S发出的一束光射向平面镜O点，请画出反射光线(保留作图痕迹).
典例2图
变式1　(2024·泸州中考)图甲是随嫦娥六号一起发射的角反射器的示意图，其三个反射面相互垂直，其中两个反射面如图乙所示，一束光只在这两个反射面上发生了反射，请在图乙中画出这束光反射的光路图.(保留作图痕迹)
变式1图
角度2：已知入射光线和反射光线，画反射面(作图步骤见本书P80)
典例3 (回归教材)如图所示，小明想要利用一块平面镜使此时的太阳光竖直射入井中，请你通过作图标出平面镜的位置.(保留作图痕迹)
典例3图
变式2　如图所示，小明想利用平面镜将一束与水平面成60°角的太阳光水平射入山洞中，请完成该光路，画出平面镜的位置，并标出反射角的度数.
变式2图
平面镜成像作图
角度1：已知物(或像)和镜面，画像(或物)(作图步骤见本书P85)
典例4 请根据平面镜成像的特点，画出物体AB在平面镜中所成的像.
角度2：已知物和像，画镜面(作图步骤见本书P86)
典例5 已知光源S及其在平面镜中的像S'，画出平面镜的位置.
典例5图
变式3　如图所示，A'B'是AB在平面镜中所成的像，请画出平面镜的位置(保留作图痕迹).
变式3图
角度3：已知物(或像)、人眼和镜面，补全光路图(作图步骤见本书P89)
典例6 如图所示，请你在图中作出月亮M在水中所成的像M'，以及人看到水中月亮的光路图.
典例6图
变式4　如图所示，S'为发光点S在平面镜MN中所成的像，请在图中画出发光点S的位置，并画出一条由S点发出，经平面镜反射后通过P点的光线.
变式4图
角度4：已知两条反射(或入射)光线，画光源，补全光路图(作图步骤见本书P89)
典例7 如图所示，A、B是镜前一光源S发出的光线，经平面镜MN反射后的两条反射光线，请在图中画出光源S的位置，并完成光路图.
典例7图
角度5：利用平面镜成像特点及原理确定观察范围
典例8 [科学思维]如图所示，AB为平面镜，MN为水平放置在平面镜上方的遮光板，S为一个发光点，人在哪些区域能看到发光点S在平面镜中成的像呢？请画出在遮光板MN左侧能够观察到发光点S在平面镜中的像的范围.(用阴影表示)
典例8图
光的折射作图
角度1：已知分界面和一条光线，画另一条光线(作图步骤见本书P93)
典例9 如图所示，一条光线从水中斜射向水面时发生了折射，OA为折射光线，请在图中作出大致的入射光线并标出折射角的度数.
典例9图
变式5　如图所示，一条光线垂直界面AC进入玻璃砖后，在界面AB上只发生反射，在图中画出该光线经界面AB反射和从界面BC离开玻璃砖后的光线.
变式5图
角度2：经历多次折射的画图(作图步骤同角度1)
典例10 (回归教材)一束光线斜射到玻璃砖的平面上，请在图中画出该光线进入和离开玻璃砖的大致路径.
典例10图
变式6　如图所示，试画出光通过三棱镜时两次折射的大致光路，并画出相应的法线.
变式6图
角度3：具体实例中，光的折射成像作图
典例11 [科学思维]小明将装有硬币A的空杯放在弟弟面前，弟弟的眼睛在P点看不到硬币，如图甲所示.小明向杯中缓缓注满水，弟弟眼睛在P点看到了硬币在B点，如图乙所示.请你在图乙中画出弟弟看到硬币的入射光线、折射光线，并标出折射角r(保留作图痕迹).
【解析】B点是人眼看到的池底A点像的位置，连接人眼与B点，与水面的交点为入射点，连接A点与入射点为入射光线，入射点到人眼为折射光线，过入射点画出法线，折射光线与法线的夹角为折射角，如图所示.4.5　光的色散
@学习目标
课程标准(2022年版) 本节要点
2.3.6　通过实验，了解白光的组成和不同色光混合的现象. 1.知道什么是光的色散，知道太阳光是由七种色光组成的.(重点) 2.知道色光的三原色.(重点) 3.了解红外线与紫外线的特点及应用. 4.了解不同颜色的物体的透光和反光特点.(难点)
@集慧解惑
光的色散
1.色散现象的发现：1666年，英国物理学家 用三棱镜分解了太阳光，发现了光的色散现象.
2.光的色散实验
演示实验：将一束白色的太阳光照到三棱镜上，如图所示.
实验现象：在另一侧的白屏上看到了 七种颜色的光，这种现象叫作 .
结论：太阳光不是 色光，而是由七种颜色混合而成的 色光.
典例1 [传统文化]古诗词中很多名句蕴含着丰富的物理知识，下列诗句解释物理知识正确的是 (　 　)
A.池水映明月，潭清疑水浅——“水浅”是由光的反射造成的
B.大漠孤烟直，长河落日圆——诗人看到的“落日”是光经过大气发生反射而成的像
C.绿树阴浓夏日长，楼台倒影入池塘——“阴浓”是光的色散形成的
D.朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还——“彩云”是光的色散形成的
变式1　(2024·济宁中考改编)用一块平面镜将室外的阳光照射到室内，这是光的 现象.如图所示，把一块平面镜斜插在水中，让镜面对着阳光，在对面的白色墙壁上看到一条七彩光带，这是光的 现象，说明白光是由 混合而成的.
　1.色散的本质：光的折射.
2.色散发生的原因：不同色光折射时的偏折程度不同，红光的偏折程度最小，紫光的偏折程度最大.
注意：实验中三棱镜的作用是让光发生多次折射.但要发生色散不一定非得用三棱镜，只要能让光发生多次折射，色散就有可能发生.如彩虹是光被小水珠、小冰晶色散的结果.
色光的混合
1.色光的三原色： 、 、 .
2.如图所示，通过将红、绿、蓝这三种颜色的光按不同比例混合，可得到各种颜色的光，称为色光的混合.
3.讨论：如何才能得到白光？答： .
典例2 (2024·揭阳一模)如图所示，2024年3月29日，揭东地区的人们看到太阳的周围出现一个彩色的光圈，仿佛祥瑞降临.这是一种罕见的天象——日晕，它是光透过高空云层中的冰晶 (选填“直线传播”“反射”或“折射”)形成的，这种现象说明太阳光 (选填“是”或“不是”)单色光.光的三原色为红、 、蓝.
看不见的光
阅读教材中“看不见的光”的内容，完成下面的表格.
看不见的光 红外线 紫外线
概念 光谱中， 的辐射. 光谱中， 的辐射.
相同点 都是 的光，都 光的直线传播、反射定律和折射规律.
看不见的光 红外线 紫外线
不同点 ①一切物体都在不停地向外辐射红外线；物体的温度越高，辐射的红外线就越 ； ②它具有较强的 效应，常用于红外夜视仪、红外体温计等； ③家电遥控器也是靠红外线工作的. ①具有较强的化学作用，能 ，医院手术室、病房常用紫外线灯灭菌； ②能使 发光，用于验钞； ③适量照射，可促进 的生长，但过量照射对人体有害.
典例3 [物理观念](2024·深圳期末)下列关于紫外线与红外线的说法中，正确的是 (　 　)
A.餐馆里常用紫外线来消毒杀菌
B.用紫外线照射人体总是有益的
C.红外线可以传递光能，而紫外线不能
D.夜视仪是利用紫外线来工作的
变式2　 如图甲所示，A、B之间是太阳光经三棱镜色散后在屏上得到的彩色光带.将电子温度传感器分别放在A、B两点外侧，测得温度T随时间t变化的图像如图乙所示.则曲线①对应的光线是 ，它的应用有 ；曲线②对应的光线是 ，它的应用有 .(应用写出一种即可)
【解析】A、B之间是太阳光经三棱镜色散后在屏上得到的彩色光带，将电子温度传感器分别放在A、B两点外侧(即A、B两点外侧是不可见光)，测得温度T随时间t变化的图像如题图乙所示，题图乙中曲线①说明随着时间的增加，温度传感器测得的温度变化很小，故曲线①对应紫外线，该光线的特点是能使荧光物质发光，还能消毒杀菌等；曲线②说明随着时间的增加，测得的温度升高较快，即该不可见光的热效应强，所以曲线②对应红外线，生活中用来作遥控器、红外体温计等.
物体的颜色(选学)
1.无色透明物体透过所有色光；有色透明物体透过与本身颜色相同的色光，吸收其他色光.
2.白色的不透明物体反射所有色光，黑色物体吸收所有色光；其他颜色的不透明物体，只反射与本身颜色相同的色光，吸收其他颜色的光.
3.物体的颜色：物体反射或透过的色光进入人眼，进入人眼的色光是什么，人们看见的物体就是什么颜色的.
典例4 舞台上的一位演员身穿蓝色上衣、白色裤子.如果灯光师用绿色追光灯照射他，那么观众在台下看到这位演员的服装颜色是 (　 　)
A.上衣和裤子都是绿色 B.上衣是蓝色，裤子是绿色
C.上衣和裤子都是黑色 D.上衣是黑色，裤子是绿色
变式3　如图用红色激光笔照射外层无色透明、内层绿色透明的双层气球，观察到绿色气球爆破.说明红光 穿过无色透明气球， (前两空选填“可以”或“不可以”)穿过绿色气球，绿色气球会 红光，使气球被高温灼爆，绿色气球爆破说明光可以传递 .
@慧化亮人
1.光的世界精彩纷呈，绚丽多彩，下列有关光学知识的描述中正确的是 (　 　)
A.光在同种介质中沿直线传播
B.色光的三原色是红、黄、蓝
C.张志和在《玄贞子》中记载“背日喷乎水，成虹霓之状”是光的色散现象
D.莲花湖湿地公园岸边的美景在湖水中的倒影是实像
2.[传统文化](2024·镇江中考)诗句“香炉初上日，瀑水喷成虹”描述了如图所示的情景：太阳刚升起时，从瀑布溅起的水雾中可看到彩虹，此现象属于 (　 　)
A.光的直线传播 B.光的色散
C.光的反射 D.小孔成像
3.(2024·汕头期末)关于红外线和紫外线，下列说法正确的是 (　 　)
①家用消毒柜的灭菌灯是利用红外线进行消毒的
②电视机的遥控器是利用红外线进行遥控的
③验钞机是利用紫外线来鉴别钞票真伪的
④红外线、紫外线均不可以在真空中传播
A.只有①② B.只有②③ C.只有③④ D.只有①④
4.[物理学与日常生活]如图是一种常见的红外感应水龙头，当用手遮挡红外线感应窗时，感应窗发出的红外线照射到手上发生了 (选填“漫”或“镜面”)反射， (选填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律，红外线的传播 (选填“需要”或“不需要”)介质.
专题 一　光现象作图
光学作图的注意事项：
1.实物、实像和实际光线用实线画，画光线时注意用箭头表示光的传播方向.
2.法线、虚像和其他辅助线用虚线画.
3.作图时一般要保留作图痕迹.
光的直线传播作图
典例1 (回归教材)“井底之蛙”这个成语大家都很熟悉，图中M点表示青蛙.请根据光的直线传播知识画图说明为什么“坐井观天，所见甚小”.(温馨提示：必须标出光的传播方向)
光的反射作图
角度1：已知反射面和一条光线，画另一条光线(作图步骤见本书P79)
典例2 [物理观念](2023·广东中考)如图所示，点光源S发出的一束光射向平面镜O点，请画出反射光线(保留作图痕迹).
典例2图
变式1　 图甲是随嫦娥六号一起发射的角反射器的示意图，其三个反射面相互垂直，其中两个反射面如图乙所示，一束光只在这两个反射面上发生了反射，请在图乙中画出这束光反射的光路图.(保留作图痕迹)
变式1图
角度2：已知入射光线和反射光线，画反射面(作图步骤见本书P80)
典例3 (回归教材)如图所示，小明想要利用一块平面镜使此时的太阳光竖直射入井中，请你通过作图标出平面镜的位置.(保留作图痕迹)
典例3图
变式2　如图所示，小明想利用平面镜将一束与水平面成60°角的太阳光水平射入山洞中，请完成该光路，画出平面镜的位置，并标出反射角的度数.
变式2图
平面镜成像作图
角度1：已知物(或像)和镜面，画像(或物)(作图步骤见本书P85)
典例4 请根据平面镜成像的特点，画出物体AB在平面镜中所成的像.
角度2：已知物和像，画镜面(作图步骤见本书P86)
典例5 已知光源S及其在平面镜中的像S'，画出平面镜的位置.
典例5图
变式3　如图所示，A'B'是AB在平面镜中所成的像，请画出平面镜的位置(保留作图痕迹).
变式3图
角度3：已知物(或像)、人眼和镜面，补全光路图(作图步骤见本书P89)
典例6 如图所示，请你在图中作出月亮M在水中所成的像M'，以及人看到水中月亮的光路图.
典例6图
变式4　如图所示，S'为发光点S在平面镜MN中所成的像，请在图中画出发光点S的位置，并画出一条由S点发出，经平面镜反射后通过P点的光线.
变式4图
角度4：已知两条反射(或入射)光线，画光源，补全光路图(作图步骤见本书P89)
典例7 如图所示，A、B是镜前一光源S发出的光线，经平面镜MN反射后的两条反射光线，请在图中画出光源S的位置，并完成光路图.
典例7图
角度5：利用平面镜成像特点及原理确定观察范围
典例8 [科学思维]如图所示，AB为平面镜，MN为水平放置在平面镜上方的遮光板，S为一个发光点，人在哪些区域能看到发光点S在平面镜中成的像呢？请画出在遮光板MN左侧能够观察到发光点S在平面镜中的像的范围.(用阴影表示)
典例8图
光的折射作图
角度1：已知分界面和一条光线，画另一条光线(作图步骤见本书P93)
典例9 如图所示，一条光线从水中斜射向水面时发生了折射，OA为折射光线，请在图中作出大致的入射光线并标出折射角的度数.
典例9图
变式5　如图所示，一条光线垂直界面AC进入玻璃砖后，在界面AB上只发生反射，在图中画出该光线经界面AB反射和从界面BC离开玻璃砖后的光线.
变式5图
角度2：经历多次折射的画图(作图步骤同角度1)
典例10 (回归教材)一束光线斜射到玻璃砖的平面上，请在图中画出该光线进入和离开玻璃砖的大致路径.
典例10图
变式6　如图所示，试画出光通过三棱镜时两次折射的大致光路，并画出相应的法线.
变式6图
角度3：具体实例中，光的折射成像作图
典例11 [科学思维]小明将装有硬币A的空杯放在弟弟面前，弟弟的眼睛在P点看不到硬币，如图甲所示.小明向杯中缓缓注满水，弟弟眼睛在P点看到了硬币在B点，如图乙所示.请你在图乙中画出弟弟看到硬币的入射光线、折射光线，并标出折射角r(保留作图痕迹).

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