《七色光》一课的主要教学目的是让学生了解日光(白光)是一种复合光,它是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的单色光组成。光的色散实验是本课的一个重点实验。
本实验中,学生应当可以发现,因为三棱镜对紫光的折射率最大,射入的白色太阳光经过三棱镜后,紫光的偏折程度最大,红光偏折程度最小,这样,三棱镜将不同频率的光分开,就产生了光的色散。光照射到的墙面会从上到下呈现由红到紫的美丽光带。这一试验结果呈现的时候,学生往往会发出由衷的赞叹,加深对这一科学现象的认识同时增强对科学学习的兴趣。
但是,在实际的操作中,学生往往老是“造不出”这样的彩虹,往往会对着白光发呆,转而询问老师这是为什么。其实,造成这一实验失败的原因有两种。一是光的入射角度不对,二是所选光源的种类不对。
当我们将光线射入三棱镜后,光线其实经过了空气——玻璃,玻璃——空气的二次折射。根据三棱镜的材质不同,偏折的角度也不同,当入射角过小时,光线经过棱镜第一次折射后,在三棱镜内传播到达另一折射面后,入射角可能会大于全反射的临界角,即光线无法再次经过棱镜折射,此时就会观测不到出射光线了。而当垂直射入三棱镜时,光线不会发生偏折,经过三棱镜后的光线仍是一束白光。学生实验时往往喜欢将三棱镜水平放置,下午的阳光此时往往是零度角或较小入射角进入三棱镜的,所以孩子们老是会发现实验很难做出来。所以,需要实验时提醒学生将三棱镜略微转换角度,这样就可以得到较大的入射角,保证实验效果。
过去,我们在没有阳光的情况下,会采用手电筒照射的方式来进行实验,虽然实验效果不如阳光好,但是依然能看到较为清晰的光带。但采用现在市场上出售的手电筒后,我们发现根本无法形成彩虹。这是因为现在的手电筒,主要采用白光LED灯泡,这种灯泡是用一只单色的LED发光二极管加上相应的荧光粉,就如同日光灯的发光方式一样,采用LED发光二极管激发荧光粉发光。通常有两种方式,一种方式是蓝光LED发光二极管激发黄色荧光粉产生白光,另一种方式是紫外光LED激发RGB三波长荧光粉来产生白光。在这种情况下,我们的确会发现实验不能成功。所以,只有换回白炽小灯泡,才能实验。
时代在不断进步,我们身边的产品也在不断更新换代。教师选用实验器材时也要注意其性质的改变,这样才能对实验效果有充分预计。