新浪博客

第六篇 光的故事(二)

2016-09-26 08:24阅读:
第一节 研究光学现象:太阳光是由无数的色光组成
今天的物理课,课代表通知到光学实验室上。王鹏高兴地对石磊说,今天张老师又要做演示实验了。
光学实验室的窗户上挂着红布黑布两层窗帘,从窗户里透不出光来。前面的灯亮着,同学们都坐好看着张老师。张老师说,“上次咱们已经讲了一些常见的光学现象,讲到分析这些光学现象用到的反射定律和折射定律,今天我们要用这些规律研究一些光学现象,第一个实验分解太阳光。”
说着张老师指着前边窗帘,“这块大窗帘上还加了一块小窗帘。拿开这块小窗帘,露出这块贴有黑纸的玻璃窗,玻璃窗上有一个手指粗细的洞,待会儿我把灯关掉,只留下讲台下边这一盏很小瓦数的微弱的灯亮着。以便能够实行咱们的操作。你们注意观察每一个现象,关掉灯以后,咱们能够看到从窗户上的这个小孔里有一束太阳光进来”。
张老师关掉天花板上的灯,实验室里很黑,大家看见从窗户的小孔里有一束光射了进来,照在对面墙上,呈现出一个圆圆的光影。石磊注意到,从窗户上的小孔到墙的这段距离,能够清楚地看到圆锥形的光束。石磊想,平日里阳光射进屋子,在地板上、在墙上留下光影,但是并看不到光路上的光。为什么呢?
张老师拿起一个三棱镜,告诉大家,这是一个三等边的三棱镜。张老师把三棱镜靠近小孔,调整好一个角度说,“你们仔细观察,这束太阳光经过三棱镜后,发生了什么?”大家看到太阳光经过三棱镜后,打在白色屏幕上的是一个圆形的彩色带,是一条从红橙黄绿青蓝紫散开的色带,非常鲜艳漂亮。图一。石磊注意到,颜色的排开是越靠近紫色一端,颜色散开的越远。
第六篇 <wbr>光的故事(二)


图一 太阳光谱 (《科学世界》2007-7期截图)
“太阳光是白色的,通过棱镜后,变成了色光的排列,这说明什么呢?”张老师问大家。
“说明太阳光是由七种颜色组成的”,有同学回答。
“应该说是由很多种颜色组成的”,有同学说。
“对!红橙黄绿青蓝紫的每个色带里还包含有很多种颜色。这个色带就叫做太阳光谱。”张老师肯定了同学们的回答,又继续问,“现在大家再注意看太阳光射入三棱镜的方向与这几种颜色有什么关系呢?”
“太阳光谱中,红色偏离光的入射方向较少,紫色偏离的较多。”石磊回答道。
“红色偏的少,紫色偏的多”,有同学附和。
“对!大家都观察到了这个现象。为什么会发生这个现象呢?太阳光从棱镜中射出来,咱们学过光的折射定律,能够解释这个原因吗?
“距今三百多年前,伟大的物理学家牛顿最先做了这个光的分解实验,得出太阳光是由很多种色光组成。这个结论正确吗?牛顿想,三棱镜能够把白色的太阳光分解成色光,那么再用一块三棱镜,应该能把分解的色光合成为白光。于是,我们现在就继续做光的合成实验。现在,我用另一块三棱镜,放在距第一块三棱镜后面不远处,转动角度,让色光全部进入第二块棱镜,大家观察会不会出现我们预期的现象。”
张老师把一块三棱镜放在光路上,调整角度,大家看到墙上的圆形的光影又变成白色的——光的合成实验!这样一来,太阳光是由无数色光组成的更是确定无疑的了。张老师说,“下面我要开灯,就这个实验谁还有问题?”
石磊提出他的疑问,“为什么能够看清楚光路?很多时候,比如太阳光射进房间,只能在地上看到光影,看不到光路?”
张老师指着从窗户小孔射进的光后面的光路说,“发生这个现象,需要两个条件,一是在黑暗的环境内,二是空气中有灰尘微粒。你们能够看到的光路,是灰尘微粒散射了光。你们在电影院里,能够非常清楚地看到从放映机窗口射出的光路,就是这个道理。”
看见没有人再提问,张老师打开灯,霎那间还有刺眼的感觉。张老师说,“要想做成功这个光的分解与合成实验,要求是平行光,太阳距离我们很远,所以太阳光基本上是平行光。第二点,光强足够强,不然从窗户小孔射入的光束,经过棱镜后光强损失,再经过空气,呈现在墙上的光影就很模糊。现在我再做这个实验,不用暗室。”
张老师拉开实验室前面的窗帘,打开窗户,手拿一块棱镜放在窗台上,边旋转角度边看着地上的光影到墙上。调整到合适的位置,墙上看到了红橙黄绿青蓝紫的色带。有的同学不自主地“啊”出声来。张老师说,“这个光谱图的清晰度要差多了。你们想一想,有这么‘快捷’的方法,是否可以替代牛顿的方法?”石磊想,牛顿用的方法有什么好处呢?光路看得很清楚,实验装置简单固定,光的分解、光的合成的结论有说服力。光的色散很清楚地看到不同色光的偏转角度。牛顿的方法作为研究是必须的。

第六篇 <wbr>光的故事(二)
图二 太阳光谱
张老师继续说,“牛顿在1704年出了一本名著《光学》,其中有这个实验的方法、注意事项、结论的详细介绍。牛顿的这个实验,在科学上的意义是很重大的。一是开创了光谱学这个检测手段,后来的科学技术人员制作光谱仪,研究物质的原子结构,通过太阳光谱,知道太阳的组成成分。二是揭开了颜色之谜,知道了红绿蓝三原色采用不同的比例,可以合成各种颜色。彩色电视机就用到三原色的原理。咱们讲过的LED 灯也用到三原色的原理。”
张老师眼睛扫视了全班说,利用暗室能够看清楚光路,我们再做几个面镜、透镜的实验。

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳

APP专享