展示目的及科学原理
通过自主探究光的色散现象,认识自然光是由七彩光合成的,了解科学证实理论的方法。
操作方式
1666年,牛顿用三棱镜做了这样的实验,找来了一块三棱镜,用来进行分解太阳光的色散实验。他记录道:“把房间遮成黑暗,在窗上开一个小洞,太阳光从外面照进来。我把棱镜放在光线中,折射的光线打到对面的墙壁上。在一开始,这是个愉快的消遣。”然后,他看到了宽度变为原来5倍的光带——红橙黄绿蓝靛紫。
他布置了一个房间作为暗室,只在窗板上开一个圆形小孔,让太阳光射入,在小孔面前放一块三棱镜,立刻在对面墙上看到了鲜艳的像彩虹一样的七彩色带,这七种颜色由近及远依次排列为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。难道白色的阳光是由这七种颜色的光组成的吗?
牛顿假设如果白光通过三棱镜后变成七种颜色的光是由于白光与棱镜的相互作用,那么各种颜色的光经过第二块棱镜时必然会再次改变颜色。于是他又拿来一块三棱镜放在第一块棱镜后面,并在两块三棱镜之间放一带小孔的屏,转动第一块棱镜是各种颜色的光单独穿过这个小孔,透过小孔出来的就是单一颜色的光。再让其通过第二块三棱镜。
实验发现,经过第二块三棱镜光的颜色并没有发生变化,显然上述关于光与棱镜相互作用而变色的说法不成立,接着牛顿开始想,如果白光是其中颜色的光组成的,一块三棱镜能把白光分解,那么再用一块三棱镜也可能使这些颜色的光复原为白光,实验成功了,七色光带又变成了白光。
牛顿的三棱镜分解太阳光实验的成功为他后来的光学研究奠定了基础,牛顿了解了光经过三棱镜会有色散现象,发现了白光的组成。
色散是复色光分解为单色光而形成光谱的现象。色散可以利用棱镜或光栅等作用为色散系统的仪器来实现。如复色光进入棱镜后,由于它对各种频率的光具有不同折射率,各种色光的传播方向有不同程度的偏折,因而在离开棱镜时就各自分散,形成单色光。
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