霓、虹形成機制及其在幼教實踐中的應用

張海歐

【摘 要】基于幼兒科學教育的重要性，針對幼兒科學教育實踐中——霓虹不分的美工現象，采用通俗易懂的語言，分析了彩虹與霓的光學機制，并進行多維度解釋。該研究與實踐有助于幼兒教師對霓、虹自然現象的正確理解，更加有效地進行幼兒科學教育實踐。

【關鍵詞】幼兒教育；光學；彩虹；霓

幼兒科學教育的理論和實踐越來越受到廣泛重視，但是，我國少年兒童的科學素養還偏低[1]。實踐中發現，部分幼兒教師在課程實施中出現的明顯科學性錯誤，例如，不同的幼兒園關于彩虹的美工制作，其作品顏色排列截然相反，如圖1所示?？梢娫撚變航處煵]有理解彩虹形成的科學原理，將霓的顏色排列順序作為彩虹的顏色排列，出現了霓虹不分現象?？茖W教師就是科學界在課堂上的代表[2]，教師的一言一行都對兒童有著潛移默化的作用，所以科學課程的科學性對兒童發展具有關鍵性影響。

本研究以此現象為觸發，運用光學原理，通過生活化語言研究了彩虹和霓的形成機制及其幼教實踐作用。

1 形成虹與霓的物理機制

彩虹、霓是自然界的光學現象，其形成機制、顏色排列可從物理角度作出解釋。

1.1 霓和虹為什么都是七彩的？

太陽光是一種復色光，可粗略分為七種顏色。雨過天晴，空氣中存在大量的水分，塵粒減少，能見度提高。當太陽光沿斜上方照射到這些雨滴表面時，在雨滴內進行折反射。由于不同顏色的光，頻率不同，所以在折反射時候，產生偏角、路徑不同，因此，顏色就會彼此分離[3-4]。霓和虹均是太陽光最終折射出雨滴后，形成具有紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種典型顏色的自然現象。

換言之，七種顏色本來抱在一起，由于雨滴充當了棱鏡，七種顏色各自能力不同，在雨滴里跑一圈后，跑出來的時候，分了彼此，各自呈現本色。

1.2 為什么霓和虹的顏色恰好排列相反

當太陽光照射到這些雨滴表面時，由于入射角度不同，在其內壁上經過反射、折射的次數不同。對彩虹而言，當太陽光在雨滴斜上方入射時，在雨滴內一次反射，兩次折射，在空氣中顏色排列由外而內應是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫色；對霓而言，當太陽光在雨滴下方攝入時，兩次反射，兩次折射，比彩虹形成的路徑多一次全反射，所以顏色完全反過來，由內而外應是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫色。

也就是說，霓和彩虹相比，在雨滴里多轉了一個彎，所以從充當棱鏡的雨滴中出來的時候，顏色由內到外恰好反了過來。

1.3 弧形的虹、霓及其聯系

霓和彩虹呈現弧形的原理是相同的，彩虹與霓在半空中出現的位置不是特定的，它會隨觀察者狀態、方位而改變。霓、虹拱形的正中心位置，剛好是觀察者頭部影子的方向。背對太陽時，所有同時進入眼中，成一固定夾角的光線構成一個圓錐態，則此圓錐上的圓弧形狀就是觀察者所看到的霓或虹。

不同人所看到的霓或虹，是從不同水滴折射出來的。所見到的同一霓或虹，其紫光與紅光也是來自不同水滴的折射，即每個人都看到專屬于自己的彩虹：當太陽在空中高于42°時，彩虹的位置將在地平線以下而不可見；倘若在飛機上，則會看見彩虹會是完整的圓形而不是拱形，而圓形彩虹的正中心則是飛機行進的方向。

因為霓的光線出射傾角都比虹大10°左右，所以霓總是“騎”在虹的頭上而“結伴”天空。在彩虹與霓的形成過程中，霓的光線在小水珠內部多一次反射，光能損失多一些，所以霓比虹強度?。ㄟd色）。

2 在幼兒教育中正確使用虹與霓

彩虹是生活中比較普遍的光學現象，由于其美麗的顏色和形狀，總是在兒童的文學作品、美工、手工制作中出現。無論是《七彩花》的故事，還是彩虹糖的廣告，處處都以彩虹為載體。原本自然界中的光學現象，被人們賦予了美好的想象。絢爛的七種顏色，拱橋的樣子，無疑也是深受兒童喜愛。然而，相對彩虹而言，霓出現的幾率會小很多，基于上述分析可知，霓的顏色也會遜色很多，所以作為肉眼觀察，我們更多的看到的是彩虹。那么，在幼兒科學教育中，霓和虹一定要分清楚，不能將霓的顏色排列作為彩虹的排列順序，這是違背科學事實的；更不能將七種顏色自由排列，完全不顧科學事實。

因此，為貫徹教育教學中的科學性原則，在早期教育中，作為幼兒教師，需要清楚地知道彩虹與霓的形成原理，無論是彩虹與霓的顏色種類、排列順序、還是形狀，都應該掌握。正確運用彩虹這一自然現象進行幼兒教學中的實踐。

兒童的童話故事里、美工作品，不應該只有對美好的憧憬和向往，還應該基于一定的科學事實。

3 結論

從公民科學素養及幼兒科學教育的重要性出發，針對幼教實踐中的霓虹不分現象，通過簡單、通俗的語言，闡釋了彩虹與霓的形成機制、區別，幫助了幼兒教師樹立對彩虹和霓的科學認識，促進了幼兒的教育實踐活動。

【參考文獻】

[1]王月蓮.幼兒教師科學素養的提升策略[J].學前教育，2016，（6）.

[2]美國國家研究理事會.美國國家科學教育標準[M].戢守志等譯.北京：科學技術文獻出版社，1999：79.

[3]余小英，李凡生.彩虹形成的光學原理及散射角的推導[J].南寧師范高等專科學校學報，2007（4）.

[4]陸先升.淺析大自然中由色散（或衍射）引起的天然光學現象[J].安徽教育學院學報，1999（1）.

[責任編輯：朱麗娜]