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林淼正为度周末操心。他从爸妈的闲谈中“捕捉”到一个信息:敏姑可能带他去郊游。小家伙立马召来程杉和曹栋。周末一大早,三人头戴遮阳帽,肩背旅行包,雄赳赳气昂昂地直奔敏姑家。敏姑看着有备而来的仨孩子快活地哈哈大笑:“好你个‘三剑客’,行,今天就带你们去!”
敏姑带着他们在福州国家森林公园疯玩了半天。午后突然涌来满天乌云,他们赶紧躲进了森林博物馆。没一会儿就雨过天晴,大伙儿欢呼着奔上后山坡。程杉眼尖,指着天边叫了起来:“彩虹!”
“风雨过后太阳笑,七色彩虹搭彩桥,红橙黄绿青蓝紫,朵朵白云桥上飘。”对着美丽的彩虹,林淼摇头晃脑地念起童谣。
“准确地说,彩虹的颜色应该是‘红橙黄绿蓝靛紫’, 靛是介于青和蓝之间的颜色哦。”敏姑一脸认真地矫正。
“为什么?”三个孩子像往常一样追根究底。
“1643年1月,牛顿出生在英格兰林肯郡乡下的一个小村落里 ……”敏姑开始绘声绘色地把孩子们带到17世纪的英国。
“牛顿,了不起的大科学家,从小就是个天才吧?”小胖曹栋一脸崇敬地问。
敏姑笑了,“牛顿是个早产儿,从小身体羸弱,学习成绩一般,但他喜欢读书和动手做小实验。和你们一样,喜欢动脑筋。”敏姑鼓励地拍拍三个孩子的脑袋,继续讲述。
“1665年,为了躲避伦敦大瘟疫,牛顿回到幽静的乡下,进行了许多有关力学、数学、光学的设想和实验。”
“1666年初,牛顿得到了一个三角形的玻璃棱柱镜,便利用它来研究光的颜色。为此,他布置了一个漆黑的房间,在窗户上留一个小孔,让适量的日光射入。他又把三棱镜放在光束的入口处,使光能够折射到对面的白屏幕上去。这样,一个彩色光带呈现在了白屏幕上,靠近棱镜顶端的是红色,靠近底端的是紫色,中间依次是橙黄绿蓝靛,牛顿高兴极了,就把这个美丽的光带叫做光谱。这个实验也被称为物理史上最美的实验。”
“那些单色光还可以再分解吗?”正在聚精会神听讲的林淼突然提出个问题。
“好!了不起!”敏姑高兴极了,“牛顿也这样想,他在观察光谱的第一块屏幕上打一个小孔,再在后面放上有小孔的第二块屏幕,让之前分解出来的单色光再通过小孔。牛顿在这道光束的前进路径上放上第二个棱镜,在它的后面再放一个新的观察屏。
“实验表明,第二个棱镜只是把这道单色光束整个地偏转一个角度,并不改变光的颜色。
“于是,牛顿得出结论:白光能分解成七种单色光——红橙黄绿蓝靛紫,棱镜不能再分解它们。”
“那么在屏幕上出现的七种单色光,从上到下的排列顺序一定是红橙黄绿蓝靛紫吗?有没有其他的排列呢?”林淼又想到了一个新问题。
“这个问题提得真好!”敏姑为他这么用心而高兴,“在一般情况下,这七种光的排列顺序是一定的。因为这些光具有不同的频率,红光频率最低,紫光频率最高。不同频率的光在空气等介质中传播时,传播速度各不相同,红光最快,紫光最慢。当不同的色光以相同的入射角射到三棱镜上,红光的折射率最小,发生的偏折最少,所以它在光谱中处于靠近顶角的一端。紫光的频率最高,在介质中的折射率最大,在光谱中就排列在最靠近棱镜底边的一端。所以,这七种单色光离开棱镜后就各自分散,按一定顺序排列形成光谱。”
“白光能分解为单色光,那么单色光也可以‘变’成白光吗?”这回提问的是程杉和曹栋,两人几乎异口同声。
“你们和牛顿一样聪明!”敏姑高兴得眉飞色舞,“后来牛顿又进行了实验,他用一排矩形小镜子来反射各种单色光。通过调整小镜子的角度,使各反射光都落在光屏的同一位置上,最后就得到了一个白色光斑。
“牛顿太棒了!”三个孩子异口同声地赞叹道。
“还有更棒的呢,”敏姑笑着指了指天边,“那就是大自然,它从远古时代起就一直在进行类似的色散实验。夏天雨过天晴, 尘粒减少,能见度提高,空气中存在大量极微小的水滴。当太阳光沿着一定角度射入,这些小水滴就发生了色散,朝着小水滴看过去,就会出现彩色的虹。
“别老说外国人本事大,其实咱们老祖宗能干的也不少。”敏姑扬起眉毛,“比牛顿早900多年,唐朝的张志和第一次
用实验方法研究了虹,背着太阳喷水就能形成虹霓,了不起吧!南宋的程大昌也注意到露滴分光的现象,他还认为阳光通过一个液滴能化为多种颜色,这些颜色不是水珠本身所具有的,而是日光通过水珠的作用显现出来的,这已接触到色散的本质了。明末的方以智综合先辈的研究成果,已经能够用带棱角的自然晶体和人工烧制的三棱晶体将白光分成五色。他还把彩虹、五色云以及天体光晕等自然现象联系起来,认为都是白光的色散。可以说,中国在明代以前对色散现象的本质就已有了较全面的认识,只可惜这些大都是零散、经验性的知识,没有上升到理论的高度……”
“为什么彩虹只有半圆形的?另一半呢?”没等敏姑说完,林淼又叫起来。
“问得好!”敏姑一边赞扬一边指点身手矫健的程杉登上一个高台,背对着午后的太阳,用水管喷出一场细雨。这时在水雾中出现了一道环形的彩虹,程杉的影子在原本圆形的彩色光圈下方造成一个小缺口。
“是地形地貌的影子挡住了另一半彩虹,对吗?”林淼和曹栋得到了启发。
“基本正确。在峨眉山顶看到的‘佛光’以及在飞机上看到的彩圈,多是圆形的,与它们在高处有关系。”敏姑开心地搂着“三剑客”,在频频“接招”中,她看到了祖国美好的未来。
敏姑带着他们在福州国家森林公园疯玩了半天。午后突然涌来满天乌云,他们赶紧躲进了森林博物馆。没一会儿就雨过天晴,大伙儿欢呼着奔上后山坡。程杉眼尖,指着天边叫了起来:“彩虹!”
“风雨过后太阳笑,七色彩虹搭彩桥,红橙黄绿青蓝紫,朵朵白云桥上飘。”对着美丽的彩虹,林淼摇头晃脑地念起童谣。
“准确地说,彩虹的颜色应该是‘红橙黄绿蓝靛紫’, 靛是介于青和蓝之间的颜色哦。”敏姑一脸认真地矫正。
“为什么?”三个孩子像往常一样追根究底。
“1643年1月,牛顿出生在英格兰林肯郡乡下的一个小村落里 ……”敏姑开始绘声绘色地把孩子们带到17世纪的英国。
“牛顿,了不起的大科学家,从小就是个天才吧?”小胖曹栋一脸崇敬地问。
敏姑笑了,“牛顿是个早产儿,从小身体羸弱,学习成绩一般,但他喜欢读书和动手做小实验。和你们一样,喜欢动脑筋。”敏姑鼓励地拍拍三个孩子的脑袋,继续讲述。
“1665年,为了躲避伦敦大瘟疫,牛顿回到幽静的乡下,进行了许多有关力学、数学、光学的设想和实验。”
“1666年初,牛顿得到了一个三角形的玻璃棱柱镜,便利用它来研究光的颜色。为此,他布置了一个漆黑的房间,在窗户上留一个小孔,让适量的日光射入。他又把三棱镜放在光束的入口处,使光能够折射到对面的白屏幕上去。这样,一个彩色光带呈现在了白屏幕上,靠近棱镜顶端的是红色,靠近底端的是紫色,中间依次是橙黄绿蓝靛,牛顿高兴极了,就把这个美丽的光带叫做光谱。这个实验也被称为物理史上最美的实验。”
“那些单色光还可以再分解吗?”正在聚精会神听讲的林淼突然提出个问题。
“好!了不起!”敏姑高兴极了,“牛顿也这样想,他在观察光谱的第一块屏幕上打一个小孔,再在后面放上有小孔的第二块屏幕,让之前分解出来的单色光再通过小孔。牛顿在这道光束的前进路径上放上第二个棱镜,在它的后面再放一个新的观察屏。
“实验表明,第二个棱镜只是把这道单色光束整个地偏转一个角度,并不改变光的颜色。
“于是,牛顿得出结论:白光能分解成七种单色光——红橙黄绿蓝靛紫,棱镜不能再分解它们。”
“那么在屏幕上出现的七种单色光,从上到下的排列顺序一定是红橙黄绿蓝靛紫吗?有没有其他的排列呢?”林淼又想到了一个新问题。
“这个问题提得真好!”敏姑为他这么用心而高兴,“在一般情况下,这七种光的排列顺序是一定的。因为这些光具有不同的频率,红光频率最低,紫光频率最高。不同频率的光在空气等介质中传播时,传播速度各不相同,红光最快,紫光最慢。当不同的色光以相同的入射角射到三棱镜上,红光的折射率最小,发生的偏折最少,所以它在光谱中处于靠近顶角的一端。紫光的频率最高,在介质中的折射率最大,在光谱中就排列在最靠近棱镜底边的一端。所以,这七种单色光离开棱镜后就各自分散,按一定顺序排列形成光谱。”
“白光能分解为单色光,那么单色光也可以‘变’成白光吗?”这回提问的是程杉和曹栋,两人几乎异口同声。
“你们和牛顿一样聪明!”敏姑高兴得眉飞色舞,“后来牛顿又进行了实验,他用一排矩形小镜子来反射各种单色光。通过调整小镜子的角度,使各反射光都落在光屏的同一位置上,最后就得到了一个白色光斑。
“牛顿太棒了!”三个孩子异口同声地赞叹道。
“还有更棒的呢,”敏姑笑着指了指天边,“那就是大自然,它从远古时代起就一直在进行类似的色散实验。夏天雨过天晴, 尘粒减少,能见度提高,空气中存在大量极微小的水滴。当太阳光沿着一定角度射入,这些小水滴就发生了色散,朝着小水滴看过去,就会出现彩色的虹。
“别老说外国人本事大,其实咱们老祖宗能干的也不少。”敏姑扬起眉毛,“比牛顿早900多年,唐朝的张志和第一次
用实验方法研究了虹,背着太阳喷水就能形成虹霓,了不起吧!南宋的程大昌也注意到露滴分光的现象,他还认为阳光通过一个液滴能化为多种颜色,这些颜色不是水珠本身所具有的,而是日光通过水珠的作用显现出来的,这已接触到色散的本质了。明末的方以智综合先辈的研究成果,已经能够用带棱角的自然晶体和人工烧制的三棱晶体将白光分成五色。他还把彩虹、五色云以及天体光晕等自然现象联系起来,认为都是白光的色散。可以说,中国在明代以前对色散现象的本质就已有了较全面的认识,只可惜这些大都是零散、经验性的知识,没有上升到理论的高度……”
“为什么彩虹只有半圆形的?另一半呢?”没等敏姑说完,林淼又叫起来。
“问得好!”敏姑一边赞扬一边指点身手矫健的程杉登上一个高台,背对着午后的太阳,用水管喷出一场细雨。这时在水雾中出现了一道环形的彩虹,程杉的影子在原本圆形的彩色光圈下方造成一个小缺口。
“是地形地貌的影子挡住了另一半彩虹,对吗?”林淼和曹栋得到了启发。
“基本正确。在峨眉山顶看到的‘佛光’以及在飞机上看到的彩圈,多是圆形的,与它们在高处有关系。”敏姑开心地搂着“三剑客”,在频频“接招”中,她看到了祖国美好的未来。