文 河北省唐山市第四十九中學(xué) 解忠良

在光的三原色教學(xué)中，為演示光的三原色的合成效果，我利用紅、綠、藍LED燈、凸透鏡、暗箱等器材制作了光的三原色合成演示自制教具。

完成紅、綠、藍三原色合成白光的演示效果后，為激發(fā)學(xué)生繼續(xù)進行實驗探究，我提出了這樣一個問題：“如果用三棱鏡對合成的白光進行折射，會看到什么現(xiàn)象？”

多數(shù)學(xué)生認為，紅、綠、藍三原色合成的白光經(jīng)三棱鏡折射后會分解為七種顏色，即會看到彩虹。因為光源的原因，實現(xiàn)光的三原色合成復(fù)合光的分解實驗比較困難，因此，我在光的三原色合成演示教具的基礎(chǔ)上繼續(xù)改進，設(shè)計了光的三原色的合成及復(fù)合光分解演示實驗。

一、儀器制作

如圖1所示，制作光的三原色合成與復(fù)合光分解演示儀，顯示屏可以更換。

圖1

實驗儀器能實現(xiàn)以下功能（如圖2）：演示光的三原色的各種單色光，演示任意兩種三原色色光的合成效果，演示三種三原色色光的合成效果，合成后復(fù)合光能被三棱鏡折射分解。

圖2

二、探究過程

1.提出問題

光的三原色合成后是什么顏色？合成后的復(fù)合光的成分是什么？

2.做出假設(shè)

光的三原色可以合成各種色光。光的三原色合成的復(fù)合光經(jīng)三棱鏡折射分解后的色光與合成前一致。

3.進行實驗

（1）演示光的三原色中任意兩種色光的合成演示實驗，可以觀察到，紅色和綠色合成黃色，紅色和藍色合成品紅色，綠色和藍色合成青色；調(diào)整三原色的光強，可以合成各種顏色。

（2）演示紅光、綠光、藍光合成實驗，可以觀察到，紅、綠、藍三原色合成白光。

（3）調(diào)整凸透鏡位置，增大顯示屏中心白色區(qū)域顯示范圍，把顯示屏更換為中心帶圓孔的顯示屏，通過顯示屏中心圓孔的是光的三原色合成的白光，在顯示屏圓孔處加三棱鏡，在三棱鏡后再加一個顯示屏，在第二個顯示屏上觀察合成后的白光經(jīng)三棱鏡折射后的效果。

（4）可以看到紅、綠、藍三原色合成的白光經(jīng)三棱鏡折射后，又分解為紅、綠、藍三種色光（如圖3）。

圖3

（5）繼續(xù)進行對光的三原色中任意兩種色光合成的復(fù)合光的分解實驗，可觀察到紅、綠兩種色光合成的黃色經(jīng)三棱鏡折射后，分解為紅、綠兩種色光；紅、藍兩種色光合成的品紅色經(jīng)三棱鏡折射后，分解為紅、藍兩種色光；藍、綠兩種色光合成的青色經(jīng)三棱鏡折射后，分解為藍、綠兩種色光。

4.分析和論證

通過以上探究過程可得出：光的三原色可以合成各種色光。光的三原色合成的復(fù)合光經(jīng)三棱鏡折射分解后的色光與合成前一致。

光的三原色合成的色光與陽光下經(jīng)三棱鏡折射色散后的色光不同，后者是單色光，光的三原色合成的色光是復(fù)合光。

三、實驗探究意義

調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)人對于光的三原色可以合成各種色光有較深刻的認識，但對光的三原色合成的復(fù)合光的成分存在認識誤區(qū)。

由于條件限制，不能實現(xiàn)對光的三原色合成的復(fù)合光進行折射分解實驗，因此，受陽光經(jīng)三棱鏡折射后分解為七種色光的影響，大多數(shù)學(xué)生及部分教師認為，光的三原色合成的復(fù)合光經(jīng)三棱鏡折射后應(yīng)出現(xiàn)七種色光的彩虹效果。

而實驗證明，光的三原色合成的復(fù)合光經(jīng)三棱鏡折射后分解為合成前的色光，與陽光有本質(zhì)區(qū)別，光的三原色合成的復(fù)合光中沒有新的色光出現(xiàn)。

因此，光的三原色合成及復(fù)合光的分解實驗，對物理知識的學(xué)習(xí)和認識有深刻的實踐意義和理論指導(dǎo)意義。