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初中物理实验教学指导:光的色彩与颜色

时间:2023-12-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:3.将柱形凸透镜放置在三原色光栅片的前方光路上,调节光屏与柱形凸透镜之间的距离,观察到光屏上三色光重叠的区域呈现白色光斑。2.用另一块平面镜将太阳光引入室内,通过狭缝射向水盆里的镜面,这样在教室的白色墙壁上就会呈现出一条鲜艳的七色光带。

初中物理实验教学指导:光的色彩与颜色

(一)光的色散

实验一 用三棱镜观察太阳光的色散现象

实验器材:

平面镜一只,三棱镜及支架一套,光屏及支架一套,如图3-68。

实验步骤:

1.如图3-69,利用平面镜将教室外的阳光反射到三棱镜上。

2.调整光屏的位置可以观察到太阳光经过三棱镜折射后形成的彩色光谱

3.适当调整三棱镜的位置,调节三棱镜与光屏间的距离,可以更清晰地观察光色散后形成的光谱。

实验结论:

太阳光是由多种色光组成的。

图3-68

图3-69

实验二 用白炽灯为光源观察光的色散现象

实验器材:

白炽灯及光具座一套,凸透镜一只,三棱镜一只,光屏及支架一套,遮光板一个,低压电源一台,如图3-70。

实验步骤:

1.如图3-71,将遮光板套在白炽灯及光具座上的凸透镜前面,以便获得条状光源。

2.接通电源让白炽灯发光,让发出的白光射到三棱镜的一个侧面上。

3.调整光屏的位置可以观察到白光光经过三棱镜折射后形成的彩色光谱。

4.适当调整三菱镜的位置,调节三棱镜与光屏间的距离,可以更清晰地观察光色散后形成的光谱。

实验结论:

白光是由多种色光组成的。

图3-70

图3-71

实验三 制作水三棱镜观察色散现象

实验器材:

平面镜一只,水槽,水,光屏一个(或白纸一张),如图3-72。

实验步骤:

1.如图3-73,向水槽中注入适量的水。

2.将平面镜倾斜放在水槽上,并部分浸没在水中。

3.调整平面镜的位置。可以用课本等适当垫高平面镜的高度,使平面镜与水面成合适的角度。

4.让太阳光射到装置上。

5.在装置的前上方,调节光屏的位置,可以清晰地观察光色散后的光谱。

实验结论:

白光是由多种色光组成的。

图3-72

图3-73

注意事项:

该方法是利用水槽壁、平面镜及空气形成“水三棱镜”。

(二)色光的混合

实验一 利用光的三原色合成器演示色光的混合现象

实验器材:

低压电源一台,三色光混合器一套,光屏及支架一套,导线若干,如图3-74。

实验步骤:

1.如图3-75,安装好三色光混合器。把白色光屏放置在距离光管顶端14cm左右的地方。

2.连接三色光混合器的灯管的发光二极管的电路。

3.连接光具座的电路。连接低压电源,选择直流电压6V挡。

4.连接发光二极管电路,让发光二极管发光,调节光具座中的透镜位置,使发光二极管发出的光在光屏上形成边缘清晰的像。

5.用同样的方法,调节好另两根发光管。

6.调节两根发光管的倾斜角度,观察两种色光混合的情况。

7.调节三根发光管的倾斜角度,观察三种色光混合的情况。

实验结论:

白光是由多种色光组成的;当红、绿、蓝三种色光的强度合适时,其合成的颜色是白光。

图3-74

图3-75

实验二 用自制的色光混合转板演示色光的混合现象

实验器材:

圆形硬纸板一块(厚约2mm、直径约170mm、中心钻一个直径约3mm的孔),转轴一根(可用M4×30mm的螺丝代替),M4螺母一个,垫片两个,电钻一把,红、绿、蓝色卡纸各一张,如图3-76。

实验步骤:

1.如图3-77,将红、绿、蓝色卡纸分别制成直径170mm的圆盘,并在圆心处钻一个直径为5mm的圆孔,沿半径方向开一个细槽。

2.将三个圆盘及圆板整齐叠放,在中心孔处插入转轴。

3.沿着槽口将三个圆盘交错起来,以便调整三种颜色露出的面积。

4.改变三种颜色的比例,将电钻接通电源,让圆盘旋转起来,观察红、绿、蓝色卡纸按不同比例混合后的颜色。

实验结论:

红、绿、蓝色卡纸按不同比例混合会呈现出不同的颜色。

图3-76

图3-77

实验三 利用柱面凸透镜演示色光的混合现象

实验器材:

低压电源一台,坐标板,柱面透镜,三原色光栅片,光源,光屏,如图3-78。

实验步骤:(www.xing528.com)

1.如图3-79,在坐标板上放置光源和光屏。

2.将三原色光栅片插在光源前的插槽中,打开光源,使三原色光射向光屏,光屏上呈现红、绿、蓝三个区域。

3.将柱形凸透镜放置在三原色光栅片的前方光路上,调节光屏与柱形凸透镜之间的距离,观察到光屏上三色光重叠的区域呈现白色光斑。

图3-78

实验结论:

白光是由多种色光组成的;当红、绿、蓝三种色光的强度合适时,其合成的颜色是白光。

图3-79

实验四 利用三棱镜演示白光的色散和色光的混合现象

实验器材:

三棱镜2个,教学投影器,开有狭缝的硬纸板(面积跟投影器的书写玻璃等大,缝宽2~5mm,缝长与棱镜相近),幕布等。

实验步骤:

1.如图3-80,把硬纸板覆盖在教学投影器的书写玻璃上,开启投影器,调好平面反射镜的角度并转动调节手轮,使幕布上出现一条白色光带(教学投影器发出的光近于白光)。

2.将棱镜A放在平面反射镜前恰当的位置,从幕布上可看到一条七色光带。说明白光通过棱镜分解成单色光,发生了色散现象。

3.在棱镜A前倒置另一块相同的三棱镜B,仔细调整B的方位,能从幕布上看到白光的再现,可见白光是由七种单色光合成的。

实验结论:

白光是由多种色光组成的。

图3-80

注意事项:

1.狭缝的宽度不能过大或过小。过大时,彩色光带的中部会出现复色光;过小时,又会使色光强度太弱。幕布离棱镜可适当远一些,这样彩色光带可宽些,便于观察。

2.为提高彩色光带的可见度,应设法让光线靠近棱镜的顶部折射,以缩短光在棱镜中通过的路程,减少光能损失。

3.演示色光合成时,两个棱镜要尽量靠近。如果两者距离太大,会使各色光在入射到棱镜B前已分得较开,以致在幕布处不能很好汇合,影响实验效果。

实验五 利用平面镜和水槽演示白光的色散和色光的混合现象

实验器材:

平面镜2块,盛清水的脸盆,橡皮泥,开有狭缝的纸屏等。

实验步骤:

1.如图3-81所示,在盛水的脸盆里斜靠一块平面镜,镜的下边用橡皮泥粘于盆底。

2.用另一块平面镜将太阳光引入室内,通过狭缝射向水盆里的镜面,这样在教室的白色墙壁上就会呈现出一条鲜艳的七色光带。

3.激发水面,使它迅速地作微小振动,在墙壁上又可观察到白光的再现。

实验结论:

白光是由多种色光组成的。

注意事项:

1.在阴雨天,可利用幻灯机或其他较强的平行光源(白炽灯)发出的光进行演示。

2.操作②的原理跟白光经三棱镜发生色散相似。因白光进入水中经平面镜反射再由水面射出,同样发生了两次折射。

3.在操作③中,由于各种色光迅速地复合,加上“视觉暂留”的作用,所以会在原来呈现彩色光带的地方看到白光,其原理跟旋转“七色板”相似。

图3-81

(三)物体的颜色

实验一 观察红、黄、蓝颜料原色片叠加时的现象

实验器材:

白光光源,白色坐标板,颜料三原色(红片、黄片、蓝片),如图3-82。

实验步骤:

1.如图3-83,将颜料原色红片、黄片置于白色坐标板上,当白光照射到它们的表面时,分别看到红色和黄色,将这两种色片叠加时可以看到橙色。

图3-82

2.将颜料原色红片、蓝片置于白色坐标板上,当白光照射到它们的表面时,分别看到红色和蓝色,将这两种色片叠加时可以看到紫色。

3.将颜料原色红片、黄片置于白色坐标板上,当白光照射到它们的表面时,分别看到红色和黄色,将这两种色片叠加时可以看到橙色。

4.将颜料原色蓝片、黄片置于白色坐标板上,当白光照射到它们的表面时,分别看到蓝色和黄色,将这两种色片叠加时可以看到绿色。

5.将颜料原色红片、黄片、蓝片置于白色坐标板上,当白光照射到它们的表面时,分别看到红色、黄色、蓝色,将这三种色片叠加时可以看到黑色。

实验结论:

不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。

图3-83

实验二 用手电筒照射暗箱中的彩色卡片探究物体颜色的成因

实验器材:

彩色图片,暗箱,手电筒。

实验步骤:

1.如图3-84,将彩色图片置于暗箱内,没有光照射到图片上时,看不清楚画中的颜色。

2.用手电筒发出的白光照射到图片上时,可以看到彩色图片不同的区域呈现不同的颜色。

实验结论:

不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。

图3-84

实验三 用滤色镜片探究物体颜色的成因

实验器材:

彩色图片,红、绿色滤色镜各一个,如图3-85。

实验步骤:

1.如图3-86,将彩色图片放在白光下照射,呈现出正常的色彩,观察时记住各部分的颜色。

2.透过红色滤色镜观察彩色图片时,原来图片上红色的区域呈现红色,白色的区域呈现红色,绿色、蓝色及其他颜色的区域呈现黑色。

3.透过绿色滤色镜观察彩色图片时,原来图片上绿色的区域呈现红色,白色的区域呈现绿色,其他颜色的区域呈现黑色。

4.当红色和绿色滤色镜叠加时,重叠区域呈现黑色。

实验结论:

透过有颜色的玻璃观察彩色图片时,玻璃可以透过与其同颜色的光,滤去其他颜色的光。

图3-85

图3-86

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