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高二选修物理光的衍射实验在实验中,为什么靠近中央亮纹处是紫光,而远离中央处是红光?为什么正好与色散实验那个顺序反过来了?
更新时间:2024-03-29 22:44:33
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问题描述:

高二选修物理光的衍射实验

在实验中,为什么靠近中央亮纹处是紫光,而远离中央处是红光?

为什么正好与色散实验那个顺序反过来了?

邵立平回答:
  这是一个细心观察、善于思考才发现的好问题.   1、按高中已有的知识来理解,衍射是光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象.当光的波长比孔或障碍物小得多时,光可看成沿直线传播(一种近似的规律);在孔或障碍物可以跟波长相比,甚至比波长还要小时,衍射就十分明显.   由于紫光的波长比红光的波长要小得多,所以和孔或障碍物的尺寸相比,红光受到的影响更大(波长比较长,更易于比孔或障碍物的尺寸小),发生的衍射现象也更明显——红光远离中央.   2、色散实验和折射率有关.光从真空射入介质发生折射时,入射角i的正弦值与折射角r正弦值的比值(Sini/Sinr)为n,叫做介质的“绝对折射率”,简称“折射率”.   色散问题与折射率n和单色光的频率f有关.必修课本第二册第199页的表中数据可以得出结论:对于同种介质,色光的频率f越高,其折射率n越大(这是正常色散的规律).所以,频率大的紫光就偏折得更远,这与衍射现象情况相反,但产生的原理是不一样的.   拓展知识:如果频率大的光感受的折射率大,那么这样的介质叫做正常色散的介质.反之就是反常色散介质.   3、组成自然光的单色光,按波长(从长到短)顺序:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫.(频率逐渐增加)   有意思的推导:设光在某种媒质中的速度为v,由于真空中的光速为c,所以这种媒质的绝对折射率公式:n=c/v.那么f=v/λ=(c/n)/λ=c/(nλ).即有c/n=fλ=v,结果推出不“色光的频率f越高,其折射率n越大”的关系,因为这里有三个变量,fλ是共同作用的.可见,高中还不要求这方面规律的推导,只要求了解这一结论而已.
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