第 01 课 · 光
白光是怎样变成彩虹的？
简短回答
阳光看起来是白色的，其实由许多颜色混合而成。光进入水或玻璃时会发生弯折，而每种颜色弯折的程度略有不同，于是颜色被分开，彩虹就出现了。
白光是一群颜色的组合
大约在 1666 年，牛顿让一束细细的阳光穿过玻璃三棱镜，墙上出现了一条彩色光带：红、橙、黄、绿、蓝、紫。当他让这些颜色再穿过一个反向放置的三棱镜时，它们又重新合成了白光。白光不是一种颜色，而是许多颜色一起传播。
光换一种物质就会弯折
光在水和玻璃中比在空气中传播得慢。当光斜着射入时，速度的变化会让它改变方向，这就是折射。插在水杯里的吸管看起来像在水面处“断开”了，就是折射造成的。
每种颜色弯折的程度不同
在玻璃和水中，紫光比红光减速得更多一点，所以紫光弯折得最多，红光弯折得最少。光这样被分成各种颜色的现象叫作色散，排列有序的彩色光带叫作光谱。
雨滴怎样形成彩虹
看到彩虹需要太阳在你身后、雨滴在你前方。阳光射入每一颗雨滴时发生折射，在雨滴背面反射，离开时再次折射。根据角度不同，每颗雨滴主要把一种颜色送到你的眼睛里。无数雨滴一起画出了弧形的彩虹：外侧是红色，内侧是紫色。
在家试一试
在纸上做一道彩虹
准备材料
- 一个装满水的透明玻璃杯
- 阳光充足的窗户，或一支明亮的手电筒
- 一张白纸
操作步骤
- 把水杯放在靠近窗户、有阳光照射的桌子边缘。
- 把白纸放在穿过水杯的光落下的位置。
- 慢慢移动白纸、调整水杯的角度，直到看见一小条彩色光带。
- 记下你看到的颜色顺序。
安全提示不要直视太阳，即使隔着水或玻璃也不行。
发生了什么？
弧形的杯壁和水让光折射了两次：进入时一次，离开时一次。由于每种颜色弯折的程度略有不同，它们落在白纸上的位置也略有差别。如果你看到一边是红色、另一边是紫色，你就做出了一条光谱。
关键词
- 折射
- 光从一种物质进入另一种物质时发生的弯折。
- 色散
- 白光被分成不同颜色的现象。
- 光谱
- 按顺序排列的彩色光带：红、橙、黄、绿、蓝、紫。
- 反射
- 光碰到物体表面后被弹回。
检验你的理解
为什么只有太阳在我们身后时才能看到彩虹？
光必须射入雨滴、在雨滴背面反射后再朝我们射回来。只有太阳在你身后、雨在你前方时才会这样。
在三棱镜中，哪种颜色弯折得最多？
紫光弯折得最多，红光弯折得最少。
如果让光谱再穿过一个反向放置的三棱镜，会发生什么？
各种颜色可以重新合成白光，牛顿就做过这个实验。