第5节 光的色散
本节学习光的色散。学习本节内容需要光的反射、光的折射等知识为基础，进一步学习因不同单色光折射本领不同引发的光的色散现象、三原色光、看不见的光。
学生在日常生活中见到过各种颜色，而对彩虹类的现象见之不多，对其成因较难理解。通过小组实验、讨论、交流，知道有复色光与单色光的区别，并尝试解释彩虹形成的原因，体会三原色组合应用，了解看不见的光。看不见的光，其内容抽象，在理解方面难度较大，找准切入点是关键。本课采用先从生活入手，抓住生活中常见的现象，从而让学生探究其特征和原因，进而再回到生活中寻找实际应用。在探究过程中，让学生领略到光学的巨大魅力，感悟自然现象的多样性和自然规律之间和谐完美的统一，培养他们理性的逻辑思维能力和辩证的判断能力。
本节课的教学要求学生主动参与，体验学习过程中的动手乐趣及学习活动中的实际操作，激发学习物理的兴趣，提高学习的能力层次，感受透过现象看本质的思维方法，感悟观察、实验、推理对形成概念和发现规律的重要作用。
三维目标
知识与技能
1．了解光的色散现象，知道白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成的。
2．知道色光的三原色和颜料的三原色。
3．初步了解太阳光谱和看不见的光。
4．初步认识红外线和紫外线及其作用。
过程与方法
1．通过演示实验，了解白光的色散现象。
2．探究色光的混合，获得有关知识，体验探究的过程和方法。
3．通过收集、交流关于红外线、紫外线的资料，获得处理信息的方法。
情感、态度与价值观
1．通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的喜悦，乐于参加物理学习活动。
2．初步认识科学技术对社会发展和自然环境及人类生活的影响。
3．初步建立可持续发展的意识，有保护人类生存环境的意识。
教学重点
1．光的色散现象。
2．光的三原色。
教学难点
1．光的色散演示实验。
2．光的三原色的混合实验演示。
课时安排
1课时
课前准备
三棱镜、白纸、手电筒、红色和蓝色塑料片、多媒体资料、平面镜。
导入新课
问题：白天我们看到的光从何而来？太阳光是什么颜色的？
引入：以前人们一直认为白色是最单纯的颜色，白光是最单纯的光，不能分解，到17世纪英国的科学家牛顿通过一个实验发现了一种极为奇妙的现象，让人们对于上面的问题有了明确的认识。那么大家想知道他的实验是怎么做的吗？白光到底能不能分解呢？
设计意图：这样设计给了基础差的学生一定提示，使其能参与到教学活动中来。利用学生对科学家的崇拜感激发学生的学习兴趣，这样便于学生更新已有经验，接受新知识，诱导学习动机，丰富感知。
播放关于彩虹传说的动画，提出“为什么天空中会有彩虹呢？”，引出课题。
说明：也可通过播放与光的色散有关的自然现象的图片来引入课题。
实验导入
演示：用平面镜引入一束日光，让阳光通过透明的圆珠笔笔杆射到白纸上，小心地转动笔杆，白纸上就会出现“彩虹”了。用多媒体投放到屏幕上。把白纸放在笔杆前，让学生看到照到笔杆上的光是白光，由此得知白光通过棱镜折射后分解成各种颜色的色光。引入新课。
推进新课
一、色散
情景介绍：17世纪以前，人们一直认为白光是最单纯的颜色。直到1666年，英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜使太阳光发生了色散(dispersion)，这才解开了光的颜色之谜。
牛顿是怎样让太阳光色散的呢？我们一起来做一下。
出示三棱镜让大家观察一下它有什么特点。
点评：透明的，有三条棱。
演示：让一束太阳光照射到三棱镜上，调节，另一边用白屏承接，引导学生认真观察，太阳光通过三棱镜后发生了什么？
在黑板上画示意图，播放色散图片：
设计意图：通过实验来解释，更加直观，易于学生理解和识记。
结论：让一束太阳光照射到三棱镜上，会被分解成各种颜色的光，如果用一个白色的光屏来承接，在白色光屏上就形成了一条彩色的光带，颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
我们把白光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫几种颜色叫做色散。
问题：根据光路可逆原理，被分解出来的七种色光如果逆着原来出射的方向入射到三棱镜，将会出现什么现象呢？
点评：七种色光如果逆着原来出射的方向入射到三棱镜，会复合成白光。[来源:Z|xx|k.Com]
设计意图：引导学生思考，激发兴趣。
扩展：雨后的彩虹就是由色散现象引起的。
下雨过后，有很多小水滴，由于重力的作用，它的下半部分较大，上半部分较小。
水滴像三棱镜，太阳光经水滴后也会发生色散，空中有很多水滴聚在一起，正因如此，我们在雨过天晴会看到彩虹。
设计意图：从生活走向物理，用物理知识来解释生活中的现象，从而将生活和物理紧密地联系起来。
二、色光的混合
问题：阳光可以分解为七种单色光，但我们看到大自然的色彩远比红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色来得丰富多彩，这又是怎么回事呢？
点评：一些色光混合后会产生许多丰富多彩的颜色。
问题：白光色散后的各种色光混合后又复合成了白光，那么七种单色光中的任意两种或几种混合后又将得到什么颜色呢？[来源:学|科|网]
[播放色光的混合视频]学生观看
点评：人们发现，把红、绿、蓝三种色光混合能产生各种色彩。因此把红、绿、蓝三种色光叫做色光的三原色。
值得注意的是，颜料也有三原色：红、黄、蓝，拿红、黄、蓝这三种颜料混合也可以得到各种颜色的颜料。它跟色光的三原色是不同的。
扩展：彩色电视机的制成原理。电视屏幕上显现出的画面，丰富多彩的颜色，都是由红、绿、蓝三种色光组成的。如果用放大镜观察彩色电视机画面就会观察到这一现象了。
三、看不见的光
1．光谱
白光通过三棱镜后在光屏上形成一条彩带，自上而下分别是什么颜色的光？
点评：白光通过三棱镜后在光屏上形成一条彩带，自上而下是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
三棱镜可以把太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫几种不同颜色的光，把它们按这个顺序排列起来，就是光谱(spectrum)。如课本图。
设计意图：在对比中学习，培养学生的扩展思维。
问题：我们在前面学过，人耳有听不见的声音，同样的，是否存在人眼看不到的光呢？
点评：在光谱上看的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光，称为可见光。
扩展：英国天文学家赫歇尔在1800年研究光谱中各种色光的热效应时，把温度计移到光谱的红光区域的外侧，结果温度上升得很快，说明那里有看不见的射线射到温度计上，于是发现了红外线。
德国化学家里特1801年在光谱的紫光区域外侧放置了一张照相底片，结果底片感光了，于是紫外线被找了出来。
在光谱上，红光以外是红外线，紫光以外是紫外线，都是人眼看不见的，称为不可见光。
2．红外线的应用
学生阅读教材，了解红外线的应用。
问题：红外线有什么应用？
点评：热作用、红外线夜视仪、遥控器。
问题：一切物体都在不停地辐射红外线，温度越高的物体，辐射的红外线越强。
这桌子在辐射红外线吗？我们人呢？
点评：辐射；都在辐射。
设计意图：通过阅读课本提高学生总结归纳的能力。
展示：多媒体图片，引起学生兴趣。
扩展：物体在温度升高时，它辐射的红外线会大大增强。人体生病时，局部皮肤的温度异常，如果在照相机里装上对红外线敏感的胶片，给皮肤拍照并与健康人的照片对比，有助于对疾病做出诊断。
夜间人的体温比野外草木、岩石的温度高，人体辐射的红外线比它们强，人们根据这个原理制成了红外线夜视仪，可以用在步枪的瞄准器上。
一切物体都在不停地辐射红外线，其实也在不停地吸收红外线，吸收红外线后物体温度会上升，按照这个原理制成了红外线烘烤炉。
红外线还可用来进行遥控。如电视机遥控器的前端有一个发光二极管，按下不同的键时，可以发出不同的红外线，来实现电视机的遥控。
问题：把遥控器对准电视周围墙壁按按钮，有时也可以控制电视，说明什么？
点评：红外线可以反射。
3．紫外线的作用及应用
问题：我们平时拿到一张钞票，是怎么辨别它的真伪的？
点评：对着光看，摸一下，看手感对不对。
问题：我们去银行，银行的员工是怎样检验钞票的？
点评：他们把钞票放到验钞机去。[来源:学科网ZXXK]
说明：原来紫外线能使荧光物质发光，钞票或商标的某些位置用荧光物质印上标记，在紫外线的照射下则会发出可见光，这是一种有效的防伪措施。
在医院有很多病菌，可是如果用消毒水来消毒，它成本高，又比较难闻。紫外线有化学作用，能杀死微生物，所以医院和食品店常用紫外线消毒。太阳光是天然紫外线的重要来源，衣服、被子经常在阳光下晾晒可以灭菌消毒。
适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D，促进身体对钙的吸收，对骨骼的生长和身体健康有好处，紫外线有生理作用。
问题：太阳光是天然紫外线的重要来源，适当地晒太阳对身体有好处，但是不是晒的越多越好呢？在阳光下，时间长了会怎样？
点评：头晕，皮肤很烫，会变黑。
说明：过量的紫外线照射对人体有害，地球的周围包围着厚厚的大气层，阳光中的紫外线大部分被大气层上部的臭氧层吸收，不能到达地面，这才使地球上的生物得以生存。
近年来，臭氧层正在受到空调、冰箱里面放出的氟利昂等物质的破坏，臭氧层出现“空洞”。为了保护臭氧层，保护我们的家园，同学们有什么好的建议？
点评：停止生产氟利昂，研制出氟利昂的替代品，少用空调。[来源:Zxxk.Com]
设计意图：通过学习，让学生意识到保护臭氧层的重要性，并用实际行动来保护环境。
盘点收获：我们这节课学习了光的色散，请同学们说一下，这节课学到了些什么？你们都做了些什么？红外线在生活中的应用有哪些？
紫外线在生活中的应用
[来源:学科网]
1．关于红外线，下列叙述正确的是( )。
A．只有燃烧的物体才能发射红外线
B．物体温度越高，辐射出的红外线越多
C．物体在辐射红外线的同时，不能吸收红外线
D．物体在辐射红外线的同时，也能吸收红外线
答案：D
2．过度晒太阳会使皮肤粗糙，甚至会引起皮肤癌，这是由于太阳光含有以下哪种光线造成的( )。
A．紫外线 B．红外线 C．X射线 D．γ射线
答案：A
3．太阳光通过三棱镜后，被分解成各种颜色的光，这是________现象，这个现象说明白光是由各种________组成的。
答案：光的色散 颜色的光
4．看电视时，如果用放大镜观察彩色电视机的荧光屏，就能看到________色、______色和______色的光点，这三种色光叫做色光的________。如果这三种色光用适当的比例混合，可以合成各种颜色的光。
答案：红 绿 蓝 三原色
5．颜料的三原色是红色、______色和蓝色。
答案：黄
6．太阳光经三棱镜后在白色的屏上形成了一条彩色的光带，当把非常灵敏的温度计放在屏上红光以外的位置，发现温度会上升，说明这里也有能量辐射，只是人眼看不到，这样的辐射就是________外线；在光谱的紫光以外，也有一种看不见的光，就是________外线。
答案：红 紫
7．利用红外线可以( )。
A．寻找水源 B．杀虫
C．使荧光物质发光 D．遥控
答案：D
8．紫外线照射的荧光物质能________。紫外线有助于__________，紫外线能杀死____________。
答案：发光 维生素D的合成 细菌
9．利用红外线的热作用人们可以给皮肤拍照后与健康人的照片对比，有助于对________作出诊断。夜间人的体温比野外草木、岩石的温度高，人辐射的红外线比它们强，人们根据这个原理制成了__________，可用在____________上。
答案：疾病 红外线夜视仪 瞄准器
规律总结：1.光的色散现象：白光通过三棱镜可以分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光。
2．色光的三原色是红、绿、蓝。
3．红外线：热作用、红外线夜视仪、遥控器。
4．紫外线：有助于合成维生素D，消毒，验钞机。
第5节 光的色散
一、光的色散：白光通过三棱镜可以分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光，这种现象叫光的色散现象。
二、色光的三原色：红、绿、蓝
三、红外线：热作用强
四、紫外线：1.荧光作用
2．化学作用
3．生理作用
天空为什么呈现蓝色？太阳为什么在清晨和黄昏时呈红色？而在中午则呈白色？
答：这是光的散射所致，大气中的微粒尘埃或大气密度起伏变化都会引起大气的光学性质不均匀，对光产生散射。当太阳光进入大气层时，被散射的紫光和蓝光较多，而其他的色光较弱，而人的眼睛对蓝光比对紫光敏感，因此我们看到的天空是蓝色的。清晨和黄昏时分，太阳光沿地平线方向横穿大气层，在大气层中通过的距离长，蓝光被散射，到达人们眼里的是红色，因此太阳呈红色。中午，太阳光垂直穿过大气层，在大气层中通过的距离短，各种色光散射都较少，太阳发出的是耀眼的白色光。
光与色的混合
一、色光混合
色光的混合为加色混合，是光线的增加，两种色光混合，光度为两色之和，合色愈多，则愈强，愈近于白。其中红与绿、黄与蓝、青与红，这些补色光混合和红与蓝、绿三原色光混合都成为白光。彩色电视机、彩色显示器、彩色液晶显示器，三基色日光灯管就是应用该原理而设计制作的。色光的三原色为红、绿、蓝。
将这色光三原色红、绿、蓝投射到一个白色的平面上时，两种光色相叠射，则得出混合黄、品红、青。如果将三种原色完全重叠投射，则混合出白光。
格拉斯曼(H.Grassman)总结了加色混合的现象，叫做格拉斯曼颜色混合定律，有以下几点：
(1)视觉只能辨别色彩的三种变化：明度、色相、纯度。
(2)两种光色组成的混合色中，如果一种色光发生变化，而另一种不变，则混合色也随之变化。补色律：每一种色都有一个相应的补色，便产生中间色，其色调决定两色的相对数量，其纯度决定二者在色相环上的距离。
(3)色相相同的光，不论它们的光谱组成是否一样，在混色中都具有同样的效果，即视觉上相同的两色，都是等色。代替律：相似色的混合仍然相似。如果A色＝B色，C色＝D色，那么A色＋C色＝B色＋D色。
(4)由几种色光组成的混合色的亮度，是各色光亮度的总和。
二、颜料混合
绘画颜料、印刷用的油墨及其他工业用的染料等，这些着色材料的混色大体上比原来的颜色暗。原因是它们反射的光线减少，两色混合后，光度低于两色各自原来的光度，合色愈多，被吸收的光线愈多，反射的光线愈少就愈近于黑。颜料三原色红、黄、蓝是减色原色，它们相加混合而形成的是(近似)黑，或其中任何两种色料相加而呈现的混合色都是暗于原色，也就是要减却二色的补色成分。所以称这种色料的混合为减色混合。彩色印刷的油墨调配、彩色照片的原理及生产、彩色打印机设计以及实际应用，都是黄、红、蓝为三原色。彩色印刷品是以黄、红、蓝三种油墨加黑油墨印刷的，四色彩色印刷机的印刷就是一个典型的例证。在彩色照片的成像中，三层乳剂层分别为：底层为黄色、中层为红色、上层为蓝色。各品牌彩色喷墨打印机也都是以黄、红、蓝加黑墨打印彩色图片的。
三、视觉混色
视觉混色不是直接由色光混合的加色法，也不是直接用颜料调和的减色法，而是使用颜料的一种加色混合方法，也可以叫中间混合。在色彩调和的颜料方法之外，还有用视觉调和的方法，这种的组成是将纯度色彩并置成小色域或点子的视觉调和，然后从一定的距离来观看这个表面具有的小色域或点、线的画面。在眼睛中，它们有被调和成一个单一色彩的感觉。这种加色法调和类型的优越性是：混合后的色调掺和性较少，而颤动性则增加。
