【初中物理進階】124集全，小升初同步課堂學物理 P17 - 174.5光的色散 -

雨過天晴,天空有時候會出現美麗的彩虹。 以前,人們不知道該如何解釋這樣的現象,於是創造了很多關於彩虹的傳說。 其中有一個民間傳說講的是,一位叫做花邊姐姐的仙女為了繡花給人間的村民觀賞,就在天上繡出了美麗的彩虹。 不過,這個傳說終究是傳說,是沒有科學依據的。 那麼,彩虹究竟是怎麼來的呢? 相信大家學完這節課的內容就會明白了。 我們都知道,太陽發出的光芒傾瀉在大地上,讓萬物生輝。 17世紀以前,人們一直以為白色是最單純的顏色,直到1666年,英國物理學家牛頓用玻璃三棱鏡分解了太陽光, 發現太陽光雖然是白光,但它通過棱鏡後被分解成了各種顏色的光,這種現象叫做光的色散。 而牛頓這一實驗也被評為十大最美物理實驗之一。 如果說你沒有或者找不到三棱鏡,則用一些簡單的工具也是可以進行光的色散實驗的。 我們只需如圖所示的裝置,在深盤中盛入一些水,盤邊斜放一面平面鏡,使得鏡的下部分進入水中。 這像不像是一個簡易的三棱鏡呢?目的就是讓光發生折射。 接著我們讓一束陽光照射在水下的平面鏡上,並反射到白紙上,我們能在白紙上得到一條彩色的光帶, 顏色依次為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。 這說明白光是由各種顏色的色光混合而成的,所以白光是負色光。 而由白光分解出來的紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫,這七種色光,我們稱其為單色光。 之所以牛頓的棱鏡實驗和我們的這個實驗能夠成功, 就是因為不同的單色光通過棱鏡時,偏折的程度是不同的。 紅光的偏折程度最小,紫光的偏折程度最大。 隨著人們對光學知識的不斷深入瞭解,人們慢慢地發現, 在紅、綠、藍三種色光中,任何一種色光都不能由另外兩種光合成。 但紅、綠、藍三種色光按照不同的比例混合,可以產生各種不同顏色的光。 因此,人們將這三種色光叫作色光的三原色。 人類運用色光的混合原理,發明瞭彩色電視機,結束了黑白電視機的時代。 現在我們來解釋下課程開頭關於彩虹形成的問題。 之所以雨過天晴後會出現彩虹,是因為下過雨之後,空氣中有許許多多的小水滴。 白色的太陽光進入空氣中漂浮的水滴,經反射折射後,就產生了我們看到的彩虹。 外表看似單一的太陽光內心卻七彩繽紛,三棱鏡把太陽光分解成不同顏色的光。 它們依次按照紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的順序排列,形成可見光譜。 可見光譜之外的光,人眼是看不見的。 所以從哲學的角度上來講,我們看到的世界並不完全是一個真實的世界。 在可見光譜的紅光之外,存在一種人眼看不到的光,我們將其稱為紅外線。 一切物體都在不停地輻射紅外線,物體的溫度越高,輻射的紅外線越強。 有些動物,例如響尾蛇,就是通過感應紅外線來捕食的。 由於紅外線的熱作用強,它可以用來烘烤、取暖、醫療診斷。 紅外線穿透雲霧的能力也很強,可以用紅外線搖桿技術來勘測地熱。 紅外線還可以用來遙控家用電器,生活中處處都離不開它呢。 在可見的光譜紫光之外,也存在著人眼看不見的光,我們將其稱為紫外線。 我們對紫外線的利用也體現在生活的很多方面。 我們要適當地曬曬太陽,是因為陽光中的紫外線可以促進人對鈣的吸收。 適量的紫外線照射對於骨骼的生長和身體健康的許多方面都有好處。 我們還可以利用紫外線的螢光效應來鑑別人民幣的真偽。 紫外線很容易使照相底片感光,因為紫外線的化學作用很強。 紫外線的生理作用也很強,可以殺菌消毒。 所以我們會定期曬被子,以達到殺菌消毒的目的。 也正是因為紫外線對生物會造成傷害,所以我們盡量不要讓太陽光直射太久。 過量的紫外線照射對人體有害,輕則使皮膚粗糙,重則引起皮膚癌。 所以說紫外線既有好處也有壞處,是一把雙刃劍。 好了,這節課的內容我們介紹的差不多了。 最後來總結一下,課程的前面我們講了光的色散現象。 極白光其實是一種複色光,通過棱鏡後會被分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種單色光。 其中紅、綠、藍是三種最基本的單色光,它們都不能由另外的兩種光合成。 它們按照不同的比例混合,可以產生各種不同顏色的光。 因此人們將這三種色光叫做色光的三原色。 課程的後半部分我們主要提到了紅外線和紫外線的特性和應用。 這兩者雖然人類用肉眼無法看見,但它們確合我們的生活。