你知道嗎,我們所熟悉的太陽光其實(shí)是由各種顏色的光復(fù)合而成的,其本質(zhì)是波長為380nm至780nm的電磁波?
當(dāng)電磁波在真空中傳播時,其波長與頻率的乘積是固定的,為3×108m/s,就是光速。也就是說,光的波長越長,頻率越低。而光本身是沒有顏色的,我們所看到的“紅光”或“藍(lán)光”其實(shí)是人眼對不同波長的光的不同感覺。
當(dāng)光從一種透明介質(zhì)斜射入另一種透明介質(zhì)時,會發(fā)生偏折,不同頻率的光偏折程度不同,這樣它們就會分解開來,即發(fā)生色散現(xiàn)象。彩虹就是一種色散現(xiàn)象,我們可以在雨后的天空、瀑布等場景中看到彩虹。早在戰(zhàn)國時期就有對彩虹的記載,到唐代還有人用噴水的方法來制造彩虹,在《玄真子》中有“背日噴乎水成虹霓之狀”的記載。
真正開始通過實(shí)驗(yàn)探究光的色散現(xiàn)象的是科學(xué)家牛頓。1666年初,他用三棱鏡將折射的太陽光投射到白色的墻上,發(fā)現(xiàn)出射光按照紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色排布。他將這種按顏色排布的光帶命名為光譜。
準(zhǔn)備一個三棱鏡,調(diào)整角度,讓太陽光從棱鏡的一個側(cè)面射入,從另一個側(cè)面射出,如圖1所示,我們很容易就能觀察到光的色散現(xiàn)象。那么,如果使用兩個三棱鏡又會發(fā)生什么現(xiàn)象呢?如圖2所示,我們可以看到部分色光發(fā)生了更復(fù)雜的折射現(xiàn)象,而部分色光又復(fù)合成了白光。
如果沒有三棱鏡,我們也可以將平面鏡放入水中來做光的色散實(shí)驗(yàn)。如圖3所示,將平面鏡的鏡面朝上斜插在裝有水中的容器中,這樣鏡面上方的水就變成了“水棱鏡”。太陽光首先經(jīng)過“水棱鏡”發(fā)生色散,色散光經(jīng)平面鏡反射后又從水中進(jìn)入空氣中。如圖4所示,調(diào)整平面鏡角度,我們就能在水面上方的光屏上看到彩色的光帶了。
利用“水棱鏡”做光的色散實(shí)驗(yàn)時,水面的微小晃動都能在光屏上顯現(xiàn)出來,陽光的角度也會影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。其實(shí),其中的光路并不復(fù)雜,同學(xué)們能幫我把光路畫出來嗎?
(指導(dǎo)教師:張軍)