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色光分解-拇指燈
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光與色的世界(第三冊第四章第五節)
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光與顏色
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40分鐘
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科學學習中心
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能了解白光可分解成不同的色光。
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材料:光柵片、光碟片、拇指燈、紙杯、各色玻璃紙
工具:橡皮筋、剪刀 -
一、 學生學習過光的直進與反射相關概念。
二、 進行實驗的教室需有遮光設施。
- 時間 教學活動流程 教學資源
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5分鐘一、 生活連結與預測
(一)引起動機:
以網路圖片詢問學生這張圖在表達什麼呢?
https://rinakawaei.blogspot.com/2016/01/part83.html
(科學小飛俠戴不同顏色的透光面罩,因此看到的顏色也不同)
(二)生活連結:
1.可向學生說明可見光有不同顏色,而經過不同顏色的面罩,可能會看到不同顏色的畫面,今天我們要學習的就是將這些不同的色光做合成和分解的實驗。
2.詢問學生,除了彩虹以外,是否有在其他地方看過類似彩虹的效果?
3.詢問學生是否知道彩虹如何產生?
(三)舊課程回顧:
複習光的反射與折射基本原理。 -
20分鐘二、 操作與觀察
1. 依據操作步驟進行安裝與實驗。
2. 教學提示:
1.本實驗包住拇指燈的玻璃紙,須能阻隔其他色光露出,以免影響實驗的結果。
2.請學生比較看看,白光、黃光或紫光...等等的混合色光與包三原色玻璃紙的色光,所分解出的光線有何不同。
3.提示學生,操作拇指燈照射光碟片時,需從光碟圓心正中央投射,觀察者視線與光碟片等高。
3. 延伸探究:
1.可利用水盆、平面鏡與及白光拇指燈模擬彩虹,
步驟如下:
(1) 在水盆中加水,並將平面鏡以傾斜角度放入盆中。
(2) 使拇指燈的光線照射在水面下的鏡子上。
(3) 使白紙面對鏡面,將之放在拇指燈上方,接著調整拇指燈與白紙的角度(亦可調整鏡子角度,固定白紙)使彩虹顯現在白紙上。
原理:當光線通過水面時,折射現象會隨之發生,由於白光中每種色光折射的角度略有差異,因此不同的色光會分解開,經過鏡面反射,可觀察到色光再經水面折射到白紙上時的角度亦不相同。(如下圖所示)
2.實驗原理如下:
(參考資料http://scigame.ntcu.edu.tw/light/light-007.html)
國立台中教育大學科學教育與應用學系科學遊戲實驗室
3.比較上述實驗所產生的彩虹,與光碟片上的彩虹有何不同?例如:色光排序、色光弧度等。 -
5分鐘三、 原理說明
(一)光在經過規律形狀變化約波長大小或小於波長的障礙物後,不同位置的光照到相同位置組合在一起,會發生干涉現象。由於各色光波長不同,建設性干涉會出現在不同位置,因此多波長的光源能以此方式分解成多種色光;單一波長的光源則無法分解成不同顏色,呈現出的是單色明暗相間圖案。
(二)光碟片和光柵片上的軌道間距很小,能使可見光產生干涉現象,分解出光源的組成色光。但若光源已經是單波長色光就無法再分解。
(三)使用一維光柵(平行條紋)看一單波長點光源,可以看到數個光點連成一條直線。本活動使用二維光柵(二組互相垂直的平行條紋),看多色光源時,可以看到多色光點分布在平面上,各色光點的間距不同。 -
10分鐘四、 問題與討論
(一)光碟所分出的彩色光排列如何?與彩虹的排列方式是否有不一樣?
(二)使用各種不同的色光進行分光時,哪些色光無法分離出其他色光?為什麼?
(三)除了拇指燈,你認為還可用哪些光源來進行分光實驗?
(四)請你回答本節課一開始的那張圖片,那台車子可能是什麼顏色? -
參考資料網路圖片:科學小飛俠戴不同顏色的透光面罩
https://rinakawaei.blogspot.com/2016/01/part83.html
國立台中教育大學科學教育與應用學系科學遊戲實驗室
http://scigame.ntcu.edu.tw/light/light-007.html