第8节 走进彩色世界

 

一、本节三维目标要求

1.知识和技能

Ø         了解光的色散现象，知道光谱的概念。

Ø         了解光的三基色，认识色光的混合。

2、过程与方法

Ø         经历关于色光混合的实验探究。

Ø         体验利用计算机软件了解自然原理的探究过程。

3、情感、态度与价值观

Ø         形成色光合成白光的观念，具有尊重事实的科学态度。

Ø         增加学生对色散的兴趣和体验。

 

二、重点与难点

让学生了解色光的三原色是本节的重点，教学过程中安排的探究以及讨论等活动都主要围绕这一教学目标进行。

本节的难点是使学生认识色光的混合。这部分内容与学生的前概念有可能发生冲突，教学中应尽可能通过实验来突破难点。

 

三、教学实施建议

（一）教学过程

本节分为两个教学板块：（1）认识光的色散现象。（2）了解光的三原色。这些知识属于一般性了解。

1.光的色散

本节内容以老师和小聪、小明的对话形式展开，讲述了牛顿发现光色散的实验和色光合成白光的实验，介绍了光的色散和光谱的概念。教材可读性强，这部分的教学，可以先安排学生自己阅读，然后在老师指导下进行“色散”的实验。

做好色散实验，是这节课成功的关键。为此，老师可多准备一些三棱镜，让学生观察太阳光的色散，认识光谱，获得对色散现象的感性认识和对太阳光谱美的体验。

用棱镜做色散实验时，如果阳光不充足，也可利用投影仪的光，或灯泡的光，效果都比较理想。观察光色散的方法很多，如果没有足够多的三棱镜，教学中可以采用其他的方法。如利用平面镜和水来使白光色散，把由白光分解出的红橙黄绿蓝靛紫的色带反射到白色的墙壁上。生活中也有许多色散的现象，如：雨后天空出现的美丽彩虹，阳光透过养鱼缸在墙上出现彩色光带等，这些例子老师可适时补充。

关于教材中图4-8-2所示色光合成白的实验，不要求演示，只是作为物理学史简单介绍即可。

介绍光谱，可简单介绍“光谱是人类获得遥远天体信息及原子内部信息的主要途径”的一些高科技实例，展示科学的魅力，开阔学生眼界，提高学习物理的兴趣。

2.光的三原色。

有关“颜色之谜”的活动，内容丰富、充实，实验新颖，趣味性强。应让学生在自由的气氛中自主愉快地学习，在动手中认识科学概念。可以让学生用放大镜观察彩色电视画面上的各色光条。学生会发现，电视屏幕上显现出画面的丰富多彩的颜色，都是由红、绿、蓝三色光条合成的，教材图4-8-7展示的就是这种情景。在此基础上，介绍色光的三原色，有利于学生理解。

教学中，不要学生死记三原色光合成的图示（教材图4-8-6），而应让学生在探究的活动中去认识色光合成的效果，在实验活动中获得感性认识。如果条件允许，可以让学生到微机室用计算机来定量探究色光混合的规律，认识白、黑、灰和各种色光的三原色比例。具体操作如下：

启动计算机，按以下程序点击：开始→程序→附件→画图→颜色→编辑颜色→自定义颜色。

在画图程序调色板上，有红（R）、绿（G）、蓝（U）三个表示光强弱的数据块，能在0～255范围内变化。调节红、绿、蓝三种颜色的强度，都达到255，在颜色/纯色板中，观察三原色光混合后的颜色是白色。 调节红、绿、蓝三种颜色的强度都到0，观察三原色光混合后的颜色是黑色。调节红、绿、蓝三种颜色的强度，能观察到任意颜色。

这个实验不要求掌握，如果课上时间较紧张，也可在课下作安排。如果没有计算机，也可以通过彩色陀螺来认识色光的合成。

颜料的混合与色光的混合的规律不同。三原色色光混合后为白色，三原色颜料混合后为黑色。对颜料混合的探究在家庭实验室有简单介绍，可以请热爱绘画的学生讲一讲调色问题，提高学生的学习兴趣。

另外，本套教材的单色版（黑白版）中，因为无法显示多种色彩变化，教材舍去了“太阳光谱”、“色光的三原色”和“各种颜色的颜料”三个图。教师在教学过程中如涉及以上内容，可以通过相关资料予以展示。

（二）材料准备与实验设计

1.实验材料准备

本节教学需要准备的材料如下：三棱镜、放大镜、计算机、彩色透明胶带、颜料等。

2.实验设计

图4-8-1

图4-8-2

（1）喷雾成虹

取一根带尖嘴的玻璃管，用橡皮管与水龙头相连，打开水龙头，在空中形成一抛物状喷泉，喷泉周围形成无数小水珠，我们背对太阳光，能观察到美丽的人造彩虹，这是喷雾成虹实验。

（2）彩色圆盘

做一个硬纸圆盘，如图4-8-1所示，分别在扇形里涂满红、绿、蓝三种颜色(或分别贴三种色纸)。把圆盘系在线上，握在两手的食指和拇指之间，使其旋转。三种颜色扇形面积大小不同，便可看到不同颜色。如果在扇形里交替地着红色和绿色。旋转陀螺时，映入眼睛里的红绿色的混合颜色是黄色。

（3）观察光的色散

把小平面镜放在碗底，反射面向上，倒入水。将碗倾斜着放在太阳光下（图4-8-2），太阳光射到屋内或墙上。会看到红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各种颜色。

 

四、发展空间

1．“我的设计”指导

在这个设计活动中，可以让学生发挥自身的想象空间，并通过实际操作获得切身感受。可以让学生考虑各种可能，如让手电筒射出的光透过两个不同颜色的透明胶片，将会有怎样的效果？如果将透明胶片剪成各种图案，会形成什么样的灯光效果？如此等等。

2.“家庭实验室”指导

在课外实验过程中，学生可能会产生疑惑：为什么颜料的三原色不采用红绿蓝的色光三原色。在指导过程中可以让学生考虑如何通过色光三原色产生黑色的问题。颜料混合的实验操作性很强，因此可以在课上让爱好绘画的学生向同学们进行前瞻性的指导，以提高大多数同学的研究积极性。

 

五、教学资源

（一）课件

1.光的三原色（见“教师备课系统”光盘）

（二）教学视频

1.光谱（见“教师备课系统”光盘）

（三）参考资料

1.人的色觉特点

不同波长的光照射到人眼视网膜上，将给大脑不同的感觉，这种感觉称为色觉。人们就是凭自己的色觉来辨别物体的颜色，一般人的眼睛可分辨120多种颜色，如果在不同颜色的相互补充、相互衬托之下，有经验的人可分辨13000多种颜色。

人眼为什么能分辨这么多种颜色呢？现代科学研究认为：人眼中的锥状辨色细胞有三种，每一种细胞擅长接收一种颜色的光，但对可见光内所有波长的光也能发生程度不同的反应。这三种锥状辨色细胞分别对红、绿、蓝色光最敏感。因此，人们选择这三种颜色作为光的三原色。彩色电视机也是根据上述理论制成的彩色显示过程。

当眼睛接受了混合光之后，三种色觉细胞都按自己的规律兴奋起来；产生三种视觉信号。经视神经传到大脑，但是，大脑对每一个单独信号并不感兴趣，而是把它们总合在一起，形成一个综合的色觉，这就是人们感觉到的所接收混合光的颜色。根据人的色觉特点，当红、绿、蓝三种色光按千变万化的比例混合时，就会使人感觉到千差万别的颜色。

 

2.物体的颜色

物体呈现什么颜色，决定于它对光的吸收或透射的选择性。

对于不透明体，在阳光或白光之下，它显示出来的颜色就是它反射的颜色。例如植物的叶子，因为叶绿素进行光合作用（photosynthesis）,主要吸收红、橙、黄、蓝、紫等色光，而不需要绿光，于是我们就看到了绿叶。再如火红的枫叶则是叶红素反射红光而吸收其他色光的结果。一个紫色的物体，可能反射紫光，也可能同时反射红光和蓝光，因为根据色光混合的规律，红光与蓝光同时刺激眼睛，也会使人产生紫色的视觉。

黑色的物体吸收所有的光，因此也就容易接收热辐射；白色物体则反射所有的色光，所以白色的表面不容易接收热辐射，也就不容易晒热。

对于透明体，在光照射下，显示的则是它所能透过的色光的颜色。例如蓝色玻璃，吸收了红、橙、黄各色光，而透过蓝光，以及少量绿光和紫光，故而呈现出蓝色。再如红色玻璃则吸收黄、绿、青、蓝各色光，而透过红光以及少量紫、橙光。于是如果把红色玻璃和蓝色玻璃叠起来，则只有紫光能透过；如果把这两块玻璃叠起来对着光观察，就呈现了紫色。

（资料来源：莫永超，摘自《生活中的物理》，何定梁编著）

 

3. 走进彩色世界

郭沫若曾说过，能自行制造胶片，犹如制造火箭。如今很多国家的火箭都上了天，而彩色胶卷却只有美国的柯达、日本的富士和柯尼卡、德国的阿克发、中国的乐凯。也就是说全世界只有4个国家能制造彩色胶卷。

自然界的万物，五光十色，姹紫嫣红，色彩极其丰富。这些颜色其实都是由红、绿、蓝三原色光，不同程度的叠加混合而成的。如：红与绿相加形成黄色，绿与蓝相加形成青色，蓝与红相加形成晶红色，红、绿、蓝三原色相加则为白色。

彩色胶卷的制造，要涉及到光学、化学、表面物理学、力学等领域。它的精细度和难度堪称精细化工中之最。一个彩色胶卷的制造，从头到尾要经过上百道工序，要涉及到80多种主要化工原材料。

彩色胶卷是由透明的三醋酸纤维素酯片基和感红、感绿、感蓝三个感光乳剂层组成，它的总厚度为145微米，而乳剂层的厚度只有15至20微米，这比一根头发丝的直径还要小。但这薄薄的不足发丝厚的乳剂层，其涂层数多达14-17层，每层的平均厚度只有1微米，也就是约千分之一毫米厚。

    彩色胶卷经曝光、显影后，就形成了与原景物颜色互为补色的黄、青、品红的影像，再印放到相纸上，即可获得与原景物颜色相一致的照片。

    影像的形成过程，其实是很复杂的，它的化学反应并非独立存在的，而是相互间有着密切的有机联系。只有精确地、恰如其分地控制好各层间的化学平衡，才能达到各层间的照相平衡和彩色平衡。最终才能获得理想的彩色照片。

    一张彩色还原正确、生动感人的艺术作品，固然要靠熟练的摄影技术，靠性能优良的彩色胶卷，还要有后期洗印的保障。有人说，一张成功的彩色照片，摄影占30％，胶卷性能占30％，后期洗印占40％，由此看来，后期洗印也是至关重要的。

感光材料是一个广阔的领域，除彩色胶卷外，还可用于科研、医疗、航空和航天等领域。如今感光材料已成为现代社会不可缺少的信息载体。                     

CCTV《科技博览》