第十节有图 彩虹的形成的探究报告

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怀柔四中物理校本教材



第十节 光的色散和人造彩虹

夏日，雨后初晴，阳光明媚。瞬间，天空中出现一道彩虹，它是一道横跨天空的七色彩带，红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，宛如一座彩色的拱桥飞架天空。 天空中为什么会出现五颜六色的彩虹呢？

一．彩虹形成的原因

雨后，天空中还悬浮着很多极小的水滴，太阳光沿着一定角度射入这些小水滴内，会产生两次折射和一次全反射，然后从水滴射出来，于是，太阳光色散成紫色在内，红色在外的七色彩带。其中红色光与入射光线所成的角度约为42°，紫色光所成的角度约为40°。

有的同学也许试过，背着太阳，口里含一口水，将水向空中适当的方向喷出，

就会在水珠中看到一道美丽的人造彩虹。实验室里我们也见到过，当太阳光通过三棱镜的时候，前景的方向会发生偏折，而且把原来的白色光 线分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种颜色的光带。 而下过雨后，有许多微小的水滴漂浮在空中，当阳光照射到小水滴上时会发生折射，分散 成7种颜色的光。很多小水滴同时把阳光折射出来，再反射到我们的眼睛里，我们就会看到一条半圆形的彩虹。彩虹的色带分明，红的排在最外面，接下来是橙、黄、绿、青、蓝、靛、紫7种颜色。

二．关于彩虹的小秘密

1.为什么彩虹有宽有窄？

空气里水滴的大小，决定了虹的色彩鲜艳程度和宽窄。空气中的水滴大，虹就鲜艳。也比较窄；反之，水滴小，虹色就淡，也比较宽。

2.什么方向才能能看到彩虹？ 我们面对着太阳是看不到彩虹的，只有背着太阳百能看到彩虹，所以早晨的彩虹出现在西方，黄昏的彩虹总在东方出现。 3.如何利用彩虹推断天气？

虹的出现与当时天气变化相联系，一般我们从虹出现在天空中的位置可以推测当时将出 现晴天或雨天。东方出现虹时，本地是不大容易下雨的，而西方出现虹时，本地下雨的可能性却很大。

4.为什么冬天见不到彩虹？

一般冬天的气温较低，在空中不容易存在小水滴，下阵雨的机会也少，所以冬天一般不会有彩虹出现

5.彩虹为什么总是弯曲的

光穿越水滴时弯曲的程度，视光的波长（即颜色）而定——红色光的弯曲度最大，橙色光与黄色光次之，依此类推，弯曲最少的是紫色光。因为水对光有色散的作用，不同波长的光的折射率有所不同，蓝光的折射角度比红光大。由于光在水滴内被反射，所以观察者看见的光谱是倒过来，红光在最上方，其他颜色在下。每种颜色各有特定的弯曲角度，阳光中的红色光，折射的角度是42度，蓝色光的折射角度只有40度，所以每种颜色在天空中出现的位置都不同。



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若用一条假想线，连接后脑勺和太阳，那么与这条线呈42度夹角的地方，就是红色所在的位置。这些不同的位置勾勒出一个弧。既然蓝色与假想线只呈 40度夹角，所以彩虹上的蓝弧总是在红色的下面。

三、人造彩虹

彩虹的美丽总是短暂的，今天我们可以尝试自己制造彩虹，留住大自然的美丽。

方法一：

准备：脸盆、清水、镜子、白纸。

方法：1．找一间透着阳光的房子，在窗户边的墙上贴一张白纸。

2．把盛了水的盆子放在阳光下，将镜子斜靠在盆子里，镜子一半 侵入水中。

3．调整镜子的角度，你就可以看到墙上出现了一道彩虹。 方法二：

准备：清水 喷雾器

方法：白光照射，用喷雾器喷出水雾。背对阳光观察，就可以看到我们的自制 彩虹了。 方法三:

准备：三棱镜

方法：用棱镜对准阳光，调整角度角度，在墙上就可以看到清晰的彩虹。 四．有关棱镜实验的历史

当白光通过无色玻璃和各种宝石的碎片时，就会形成鲜艳的各种颜色的光，这一事实早在牛顿的几个世纪之前就已有了解，可是直到十七世纪中叶以后，才有牛顿通过实验研究了这个问题．该实验被评为“物理最美实验”之一。





1.设计并进行三棱镜实验

牛顿首先做了一个有名的三棱镜实验，他在著作中记载道：“1666年初，我做了一个三角形的玻璃棱柱镜，利用它来研究光的颜色．为此，我把房间里弄成漆墨的，在窗户上做一个小孔，让适量的日光射进来．我又把棱镜放在光的入口处，使折射的光能够射到对面的墙上去，当我第一次看到由此而产生的鲜明强烈的光色时，使我感到极大的愉快．”通过这个实验，在墙上得到了一个彩色光斑，



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