光的三原色合成及復合光分解演示儀

文 河北省唐山市第四十九中學 解忠良

在光的三原色教學中，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，為激發學生繼續進行實驗探究，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，會看到什么現象？”

多數學生認為，紅、綠、藍三原色合成的白光經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，實現光的三原色合成復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上繼續改進，設計了光的三原色的合成及復合光分解演示實驗。

一、儀器制作

如圖1所示，制作光的三原色合成與復合光分解演示儀，顯示屏可以更換。

圖1

實驗儀器能實現以下功能（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？合成后的復合光的成分是什么？

2.做出假設

光的三原色可以合成各種色光。光的三原色合成的復合光經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）調整凸透鏡位置，增大顯示屏中心白色區域顯示范圍，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）繼續進行對光的三原色中任意兩種色光合成的復合光的分解實驗，可觀察到紅、綠兩種色光合成的黃色經三棱鏡折射后，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合光經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合光。

三、實驗探究意義

調查中發現，多數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合光的成分存在認識誤區。

由于條件限制，不能實現對光的三原色合成的復合光進行折射分解實驗，因此，受陽光經三棱鏡折射后分解為七種色光的影響，大多數學生及部分教師認為，光的三原色合成的復合光經三棱鏡折射后應出現七種色光的彩虹效果。

而實驗證明，光的三原色合成的復合光經三棱鏡折射后分解為合成前的色光，與陽光有本質區別，光的三原色合成的復合光中沒有新的色光出現。

因此，光的三原色合成及復合光的分解實驗，對物理知識的學習和認識有深刻的實踐意義和理論指導意義。