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光线小岛







这个展品可以让我们利用反光镜、透镜、棱镜来进行游戏。

做做看和该注意的事项

• 透镜会使光线偏转。黑色圆筒上面的十个小裂缝制造出十条白光束,将凸透镜贴近黑色圆筒放在十条白光束前, 让光束从凸出一面照出。凸透镜使光束汇聚。

• 同样的位置将凸透镜换成凹透镜,确定光线从凹进一面照出。凹透镜使光线发散。

• 有色滤光镜会吸收光线中的一些颜色。将四面滤镜中的任意一面放在黑色圆筒发出的红光、蓝光和绿光前面,观察哪些颜色会透过有色滤镜,哪些颜色会被吸收。

• 使用曲面镜来反射黑色圆筒上的十条白光束。当光线照射到曲面镜凹面时会有和凸透镜一样的效果,使光线汇聚;当光线照射到曲面镜凸面时会得到像凹透镜一样的效果,使光线发散。

• 在红色光束中立起一面平面镜子,移动镜子直到将红色光反射到后方白色面板上,同样 方法用另一面镜子反射绿光使之和屏幕上的红光重叠, 此时可注意到两种光线结合成为黄色光。再之, 利用镜子混合红光和蓝光或者混合蓝光和绿光看看是什么颜色。最后试试将三种颜色光线混合,看看又会有什么样的结果呢?

• 棱镜可分离出白光中的各种单色光。将桌面上的三棱镜放在黑色圆筒所发出的一束白色光前,慢慢的转动三棱镜, 看看你能不能用三棱镜制造出像美丽的彩虹一样的光线在桌面上。

 

原理

光在均匀介质中沿直线传播,在发生反射时遵循反射定律。当光从一种介质斜射入另外一种介质时还会发生折射现象,并遵循折射定律。

凸面镜和凹面镜都属于球面镜,它们的反射面是球面的一部分,在反射时遵循反射定律,所以当一束平行光射向凸面镜时,光线将被发散,而当平行光射向凹面镜时,光线则被汇聚。

透镜也严格遵循光的折射定律,所以凸透镜可以汇聚光线,凹透镜则将光线发散。

光的折射定律中有一个十分重要的参数,就是折射率。不同频率的光在同一种介质中的折射率是不同的,三棱镜就是应用这种原理制成的。当一束复色光从三棱镜的一面入射后,不同颜色的光线就被沿着不同的方向折射,出设时就会形成彩虹一样的景象。

透明体的颜色主要由透射光的颜色决定,当白色光透过红色玻璃时,主要透射红光,其他色光则被吸收,因而呈现红色。

根据光的三基色原理,自然界中的各种颜色的光都可以通过红光、蓝光和绿光按适当的比例混合来模拟。

 

外延知识

光在均匀介质中沿直线传播有一个很好的例证,就是小孔成像。

光的反射有镜面反射和漫反射两种。当一束平行光射向一块平面镜时,由于平面镜表面光滑平整,反射光也是平行光,这种反射就是镜面反射。当一束平行光射向一块白纸板时,由于纸板表面凹凸不平,反射光不再是平行光,而是射向不同的方向,这种反射就是漫反射。

凸面镜和凹面镜都有着广泛的应用。汽车的观后镜和马路拐弯处架设的交通镜都是凸面镜,它们不但起到了反射的作用,更重要的是还起到了扩大我们视角的作用。太阳能炉灶则是凹面镜的典型应用,它们把从太阳射来的近似平行光近似汇聚到一个点上,起到加热的作用。