一種簡易“色光合成演示裝置”教具的制作及應用

摘 要：針對物理學中“光的合成”內容，自制“色光合成演示裝置”教具。旨在突破教學難點、強化知識，鍛煉學生的動手技能，培養創新意識、創新精神。

關鍵詞：光的合成 突破難點 創新意識

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0148-02

在中學物理教學中對色光的合成有兩種方法：一種是牛頓色盤（又稱“七色板”）。圓板分為七個扇形，依次涂有紅、橙、黃、綠、青、靛、紫七種顏色。將圓板迅速轉動，可見到板呈白色，說明日光是由以上七種色光合成的；另一種采用不同的濾光片對太陽光過濾得到不同的色光，將其中的兩個或兩個以上的光疊加后再過濾太陽光進行演示比較。以上方法均存在缺陷：前者在實驗中產生的是灰白色的光，不僅和需要的白色有些差距，而且動態的觀察讓人產生疑問，到底是顏色的混合效果，還是色光的混合效果；第二種方法合成時由于受到濾光片影子的影響，不能直觀的看到色光的混合，而且由于濾光片的透光率等因素，合成的光較太陽光也有差異，同時這兩種方法都存在實驗現象不易和原有的色光同時對比，光的亮度低，容易受場地和自然環境的影響，實驗現象不明顯的問題。為此，設計的“色光合成演示裝置”能解決以上不足。

1 制作原理及材料用具

1.1 制作原理

色光合成的基本原理有三種[1]。

1.1.1 直接混色方式原理

即單色光同時射到同一位置直接疊加復合。

1.1.2 時間混合方式原理

利用人眼的視覺暫留效果將單色光復合。

1.1.3 空間混合方式原理

正常人的眼睛能分辨在明視距離處相距為0.05～0.07 mm的兩點。此時，這兩點對人眼所張的視角約為1/5，稱為最小分辨角。當微小物體（或遠處物體）對人眼所張視角小于此最小分辨角時，人眼將無法分辨，便視為一點，觀察到的就是復合光。

鑒于此，在設計時主要采用了直接混色方式原理。同時也采用了透鏡成像的原理。

1.2 制作材料用具

鋁塑板，螺桿螺母，彩色玻璃紙，光源，凹透鏡，光屏，電鉆，鋼鋸，剪刀等。

1.3 制作設計圖（圖1、圖2）

其中圖1為本實用新型的俯視圖。圖2為本實用新型的正視圖。

（圖1、圖2中：箱體1、光屏2、軌道3、凹透鏡4、單色光源5、電池組6、導線7、支腳8、電源開關9、光源開關10）

在進行色光合成演示時，調整支腳8使箱體1水平，然后先打開電源開關9，再打開需要用到的光源開關10，相應的單色光源5發光，調整各對應的凹透鏡4在軌道3上的位置，在光屏2上則會得到不同大小的環形光斑，其中中心的光斑為所有單色光的合成，依次往外圈的光環由依次減少的單色光合成，可及時的進行各種實驗的動態演示和靜態合成，實時的進行對比[2]。

2 制作過程

2.1 制作演示裝置底座

取鋁塑板（80 cm×50 cm），按圖示制作演示裝置底座（見圖3）。

2.2 制作彩色光源

電子光源前筒頭的玻璃片上分別罩上三色玻璃紙（可多罩幾層），做成三色光源。

2.3 組裝元件

將三色光源安裝到光源軌道最右側，再在光源軌道上安裝凹透鏡，光屏插口處安裝光屏。在安裝各元件時注意光源及透鏡中心要在同一條直線上，且均可投射到光屏上。制成后基本構造如圖4。

3 使用方法

該裝置屬物理教學用具，其目的在于提供一種可動態演示，靜態合成，同步對比，光的亮度高，實驗現象直觀、明顯的色光合成演示裝置。演示時，先打開單色激光光源，再調節光源前凹透鏡，調節凹透鏡焦距及光源角度，使通過凹透鏡發散的光圈投射放到光屏中心上，再調節光源角度，這樣就實現了光的合成。該裝置可以實現任何色光的合成（包括兩光源色光的合成及三光源色光的合成）。

4 教具特點

該裝置各合成光實現環形分布、任意合成，對比性極強，由于采用激光光源，則保證了光的定向性以及高亮度和高純度，其有益效果在于，設計合理，結構簡單，動態演示，靜態合成，同步對比，光的亮度高、純度好，實驗現象明顯直觀，消除了場地條件和自然環境對實驗的影響。

總之，物理學中低碳環保、廉價教具的設計及應用能提高學生學習的積極性，能培養學生創新意識、創新精神。同時，自制教具是普及實驗教學的需要，也是教學研究的需要，同時還是實施素質教育需要。在具體制作中，學生的參與即鍛煉了動手技能，更重要的是在思想上要經受多次失敗的考驗，從而使學生的某些個性得到充分發展，身心得到良好的陶冶，各種素質得到培養和提高。同時，也給學校實施素質教育提供了條件。

參考文獻

[1] 王學東，趙軍.色光合成的基本原理[J]. 教學儀器與實驗，2002，10，14（2）：10.

[2] 康峰.色光合成演示儀：中國，CN201020 684802.6[P].2010-08-09.endprint

摘 要：針對物理學中“光的合成”內容，自制“色光合成演示裝置”教具。旨在突破教學難點、強化知識，鍛煉學生的動手技能，培養創新意識、創新精神。

關鍵詞：光的合成 突破難點 創新意識

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0148-02

在中學物理教學中對色光的合成有兩種方法：一種是牛頓色盤（又稱“七色板”）。圓板分為七個扇形，依次涂有紅、橙、黃、綠、青、靛、紫七種顏色。將圓板迅速轉動，可見到板呈白色，說明日光是由以上七種色光合成的；另一種采用不同的濾光片對太陽光過濾得到不同的色光，將其中的兩個或兩個以上的光疊加后再過濾太陽光進行演示比較。以上方法均存在缺陷：前者在實驗中產生的是灰白色的光，不僅和需要的白色有些差距，而且動態的觀察讓人產生疑問，到底是顏色的混合效果，還是色光的混合效果；第二種方法合成時由于受到濾光片影子的影響，不能直觀的看到色光的混合，而且由于濾光片的透光率等因素，合成的光較太陽光也有差異，同時這兩種方法都存在實驗現象不易和原有的色光同時對比，光的亮度低，容易受場地和自然環境的影響，實驗現象不明顯的問題。為此，設計的“色光合成演示裝置”能解決以上不足。

1 制作原理及材料用具

1.1 制作原理

色光合成的基本原理有三種[1]。

1.1.1 直接混色方式原理

即單色光同時射到同一位置直接疊加復合。

1.1.2 時間混合方式原理

利用人眼的視覺暫留效果將單色光復合。

1.1.3 空間混合方式原理

正常人的眼睛能分辨在明視距離處相距為0.05～0.07 mm的兩點。此時，這兩點對人眼所張的視角約為1/5，稱為最小分辨角。當微小物體（或遠處物體）對人眼所張視角小于此最小分辨角時，人眼將無法分辨，便視為一點，觀察到的就是復合光。

鑒于此，在設計時主要采用了直接混色方式原理。同時也采用了透鏡成像的原理。

1.2 制作材料用具

鋁塑板，螺桿螺母，彩色玻璃紙，光源，凹透鏡，光屏，電鉆，鋼鋸，剪刀等。

1.3 制作設計圖（圖1、圖2）

其中圖1為本實用新型的俯視圖。圖2為本實用新型的正視圖。

（圖1、圖2中：箱體1、光屏2、軌道3、凹透鏡4、單色光源5、電池組6、導線7、支腳8、電源開關9、光源開關10）

在進行色光合成演示時，調整支腳8使箱體1水平，然后先打開電源開關9，再打開需要用到的光源開關10，相應的單色光源5發光，調整各對應的凹透鏡4在軌道3上的位置，在光屏2上則會得到不同大小的環形光斑，其中中心的光斑為所有單色光的合成，依次往外圈的光環由依次減少的單色光合成，可及時的進行各種實驗的動態演示和靜態合成，實時的進行對比[2]。

2 制作過程

2.1 制作演示裝置底座

取鋁塑板（80 cm×50 cm），按圖示制作演示裝置底座（見圖3）。

2.2 制作彩色光源

電子光源前筒頭的玻璃片上分別罩上三色玻璃紙（可多罩幾層），做成三色光源。

2.3 組裝元件

將三色光源安裝到光源軌道最右側，再在光源軌道上安裝凹透鏡，光屏插口處安裝光屏。在安裝各元件時注意光源及透鏡中心要在同一條直線上，且均可投射到光屏上。制成后基本構造如圖4。

3 使用方法

該裝置屬物理教學用具，其目的在于提供一種可動態演示，靜態合成，同步對比，光的亮度高，實驗現象直觀、明顯的色光合成演示裝置。演示時，先打開單色激光光源，再調節光源前凹透鏡，調節凹透鏡焦距及光源角度，使通過凹透鏡發散的光圈投射放到光屏中心上，再調節光源角度，這樣就實現了光的合成。該裝置可以實現任何色光的合成（包括兩光源色光的合成及三光源色光的合成）。

4 教具特點

該裝置各合成光實現環形分布、任意合成，對比性極強，由于采用激光光源，則保證了光的定向性以及高亮度和高純度，其有益效果在于，設計合理，結構簡單，動態演示，靜態合成，同步對比，光的亮度高、純度好，實驗現象明顯直觀，消除了場地條件和自然環境對實驗的影響。

總之，物理學中低碳環保、廉價教具的設計及應用能提高學生學習的積極性，能培養學生創新意識、創新精神。同時，自制教具是普及實驗教學的需要，也是教學研究的需要，同時還是實施素質教育需要。在具體制作中，學生的參與即鍛煉了動手技能，更重要的是在思想上要經受多次失敗的考驗，從而使學生的某些個性得到充分發展，身心得到良好的陶冶，各種素質得到培養和提高。同時，也給學校實施素質教育提供了條件。

參考文獻

[1] 王學東，趙軍.色光合成的基本原理[J]. 教學儀器與實驗，2002，10，14（2）：10.

[2] 康峰.色光合成演示儀：中國，CN201020 684802.6[P].2010-08-09.endprint

摘 要：針對物理學中“光的合成”內容，自制“色光合成演示裝置”教具。旨在突破教學難點、強化知識，鍛煉學生的動手技能，培養創新意識、創新精神。

關鍵詞：光的合成 突破難點 創新意識

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0148-02

在中學物理教學中對色光的合成有兩種方法：一種是牛頓色盤（又稱“七色板”）。圓板分為七個扇形，依次涂有紅、橙、黃、綠、青、靛、紫七種顏色。將圓板迅速轉動，可見到板呈白色，說明日光是由以上七種色光合成的；另一種采用不同的濾光片對太陽光過濾得到不同的色光，將其中的兩個或兩個以上的光疊加后再過濾太陽光進行演示比較。以上方法均存在缺陷：前者在實驗中產生的是灰白色的光，不僅和需要的白色有些差距，而且動態的觀察讓人產生疑問，到底是顏色的混合效果，還是色光的混合效果；第二種方法合成時由于受到濾光片影子的影響，不能直觀的看到色光的混合，而且由于濾光片的透光率等因素，合成的光較太陽光也有差異，同時這兩種方法都存在實驗現象不易和原有的色光同時對比，光的亮度低，容易受場地和自然環境的影響，實驗現象不明顯的問題。為此，設計的“色光合成演示裝置”能解決以上不足。

1 制作原理及材料用具

1.1 制作原理

色光合成的基本原理有三種[1]。

1.1.1 直接混色方式原理

即單色光同時射到同一位置直接疊加復合。

1.1.2 時間混合方式原理

利用人眼的視覺暫留效果將單色光復合。

1.1.3 空間混合方式原理

正常人的眼睛能分辨在明視距離處相距為0.05～0.07 mm的兩點。此時，這兩點對人眼所張的視角約為1/5，稱為最小分辨角。當微小物體（或遠處物體）對人眼所張視角小于此最小分辨角時，人眼將無法分辨，便視為一點，觀察到的就是復合光。

鑒于此，在設計時主要采用了直接混色方式原理。同時也采用了透鏡成像的原理。

1.2 制作材料用具

鋁塑板，螺桿螺母，彩色玻璃紙，光源，凹透鏡，光屏，電鉆，鋼鋸，剪刀等。

1.3 制作設計圖（圖1、圖2）

其中圖1為本實用新型的俯視圖。圖2為本實用新型的正視圖。

（圖1、圖2中：箱體1、光屏2、軌道3、凹透鏡4、單色光源5、電池組6、導線7、支腳8、電源開關9、光源開關10）

在進行色光合成演示時，調整支腳8使箱體1水平，然后先打開電源開關9，再打開需要用到的光源開關10，相應的單色光源5發光，調整各對應的凹透鏡4在軌道3上的位置，在光屏2上則會得到不同大小的環形光斑，其中中心的光斑為所有單色光的合成，依次往外圈的光環由依次減少的單色光合成，可及時的進行各種實驗的動態演示和靜態合成，實時的進行對比[2]。

2 制作過程

2.1 制作演示裝置底座

取鋁塑板（80 cm×50 cm），按圖示制作演示裝置底座（見圖3）。

2.2 制作彩色光源

電子光源前筒頭的玻璃片上分別罩上三色玻璃紙（可多罩幾層），做成三色光源。

2.3 組裝元件

將三色光源安裝到光源軌道最右側，再在光源軌道上安裝凹透鏡，光屏插口處安裝光屏。在安裝各元件時注意光源及透鏡中心要在同一條直線上，且均可投射到光屏上。制成后基本構造如圖4。

3 使用方法

該裝置屬物理教學用具，其目的在于提供一種可動態演示，靜態合成，同步對比，光的亮度高，實驗現象直觀、明顯的色光合成演示裝置。演示時，先打開單色激光光源，再調節光源前凹透鏡，調節凹透鏡焦距及光源角度，使通過凹透鏡發散的光圈投射放到光屏中心上，再調節光源角度，這樣就實現了光的合成。該裝置可以實現任何色光的合成（包括兩光源色光的合成及三光源色光的合成）。

4 教具特點

該裝置各合成光實現環形分布、任意合成，對比性極強，由于采用激光光源，則保證了光的定向性以及高亮度和高純度，其有益效果在于，設計合理，結構簡單，動態演示，靜態合成，同步對比，光的亮度高、純度好，實驗現象明顯直觀，消除了場地條件和自然環境對實驗的影響。

總之，物理學中低碳環保、廉價教具的設計及應用能提高學生學習的積極性，能培養學生創新意識、創新精神。同時，自制教具是普及實驗教學的需要，也是教學研究的需要，同時還是實施素質教育需要。在具體制作中，學生的參與即鍛煉了動手技能，更重要的是在思想上要經受多次失敗的考驗，從而使學生的某些個性得到充分發展，身心得到良好的陶冶，各種素質得到培養和提高。同時，也給學校實施素質教育提供了條件。

參考文獻

[1] 王學東，趙軍.色光合成的基本原理[J]. 教學儀器與實驗，2002，10，14（2）：10.

[2] 康峰.色光合成演示儀：中國，CN201020 684802.6[P].2010-08-09.endprint