光與色的探究1

1、 怎樣的顏色搭配看起來是比較舒服的？ 光從哪來？光是什么？光通過三棱鏡為什么色散呢？ 物質(zhì)發(fā)光是怎么回事？ 物體為什么會有不同的顏色？光與色的研究1光的形成和傳播一、太陽的傳說 在人類歷史上，太陽一直是許多人頂禮膜拜的對象。 中華民族的先民把自己的祖先炎帝尊為太陽神。而在古希臘神話中，太陽神則是宙斯(萬神之王)的兒子。 希臘太陽神話： 太陽神阿波羅是天神宙斯和女神勒托(Leto)所生之子。神后赫拉(Hera)由于妒忌宙斯和勒托的相愛，殘酷地迫害勒托。 阿波羅為替母報仇，用他那百發(fā)百中的神箭射死了給人類帶來無限災(zāi)難的巨蟒皮托。 每天黎明，太陽神阿波羅都會登上太陽金車，拉著韁繩，高舉神鞭，巡視大地

2、，給人類送來光明和溫暖。 中國太陽神話： 在中國古典詩歌作品中，太陽意象不僅出現(xiàn)的次數(shù)多，而且涉及的內(nèi)容也十分豐富。它的起源可追溯到原始的太陽崇拜，后來逐漸衍生出皇權(quán)、家庭溫暖、時間短促、離情別恨等多種含義。 后羿射日 相傳上古時期，夏代有個國王是一個名叫后羿的英俊男子。后羿不僅長得瀟灑，而且文武雙全，天文、地理無所不知，謀略、武藝無所不精，尤其還射得一手好箭。 日子在和平、美滿中一天天過去，國家在后羿的治理下日趨繁榮。就在人們沉浸在幸福、滿足之中時，突然，禍從天降。 東方一下子升出來十個太陽。人們用盡各種辦法祈求上天開恩，收回多出的九顆太陽，但一切無濟于事。一天又一天，田里的莊稼漸漸枯萎，河

3、里的水慢慢干涸，老弱病殘者一個接一個地倒下 后羿看著眼前的一切，心如刀絞。為了救出受苦受難的民眾，他決定一搏 后羿連連拉弓，一鼓作氣射落了七顆太陽。還剩最后兩顆了，此時，他已精疲力盡，可是，天上只能留下一顆太陽，如果此時放棄，就意味著前功盡棄。他又一次舉起箭，用盡全身力氣，將第九顆太陽擊落后，便一頭栽倒在地，再也沒起來。一切恢復(fù)了原樣，而勇敢、可敬的后羿卻永遠閉上了眼睛 太陽是個陽性的星，代表我們的視覺。它的本質(zhì)是閃光的、貴重的、有價值的。其性質(zhì)是陽性的、熱的和干燥的，是權(quán)勢象征。在人物方面，則代表陽性人物，如：父親、丈夫、男性。 外為一個圓圈，而中心有一個圓點，這是太陽的圖騰，它的符號象征，

4、圓圈是英雄海克利斯的盾，中央的點是盾的中心浮雕或凸起的裝飾。 占星學(xué)中的太陽二、太陽光的能量 -核能、核反應(yīng)李新洲 孫玨岷時空的密碼 “牛頓把彩虹所有的詩意都破壞了。 彩虹在他眼里只不過是光譜的排列而已?！惫鈴哪膩?？ 太陽是距離地球最近的恒星，是太陽系的中心天體。太陽系質(zhì)量的99.87%都集中在太陽。 太陽系中的九大行星、小行星、流星、彗星、等天體以及星際塵埃等，都圍繞著太陽運行（公轉(zhuǎn)）。要研究光，我們先從太陽發(fā)光說起： 觀測數(shù)據(jù)觀測數(shù)據(jù) 日地最遠距離 1.52101011 米 日地最近距離 1.47101011 米 遠日點與近日點距離相差 500萬千米直徑1,392,000公里（地球直徑的1

5、09倍）表面重力加速度 2.74102米/秒2 (為地球表面重力加速度的27.4倍) 表面溫度 5780 開 中心溫度 約1500萬 開 太陽壽命：約50億年左右 太陽年齡：約 4.57109 年 在茫茫宇宙中，太陽只是一顆非常普通的恒星，在廣袤浩瀚的繁星世界里，太陽的亮度、大小和物質(zhì)密度都處于中等水平。 只是因為它離地球較近，所以看上去是天空中最大最亮的天體。其它恒星離我們都非常遙遠，即使是最近的恒星，也比太陽遠27萬倍，看上去只是一個閃爍的光點。 組成太陽的物質(zhì)大多是些普通的氣體，其中氫約占71.3%、 氦約占27%， 其它元素占2%。 太陽看起來很平靜，太陽看起來很平靜，實際上無時無刻不

6、在發(fā)實際上無時無刻不在發(fā)生劇烈的活動。生劇烈的活動。 太陽由里向外分別為太陽由里向外分別為核反應(yīng)區(qū)、輻射區(qū)、對核反應(yīng)區(qū)、輻射區(qū)、對流層。其中心區(qū)不停地流層。其中心區(qū)不停地進行熱核反應(yīng)，所產(chǎn)生進行熱核反應(yīng)，所產(chǎn)生的能量以輻射方式向宇的能量以輻射方式向宇宙空間發(fā)射。其中二十宙空間發(fā)射。其中二十二億分之一的能量輻射二億分之一的能量輻射到地球。到地球。 太陽每時每刻都在向地球傳送著光和熱，有了太陽光，地球上的植物才能進行光合作用。植物的葉子含有葉綠素。 葉綠素只有利用光的能量，才能合成種種有機物，這個過程就叫光合作用。 與此同時，還能向空氣中釋放出近5億噸的氧，為人和動物提供了充足的食物和氧氣。 太陽

7、內(nèi)部的核反應(yīng) 21H + 31H 42He + 10n 42He + 42He 84B 42He + 84B 126C 核聚變反應(yīng)（熱核反應(yīng)）核反應(yīng)規(guī)律：質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為原子核原子核質(zhì)子質(zhì)子H11中子中子n10我們應(yīng)了解：1.原子核？原子核符號？2.常用小核的符號質(zhì)子、氫的同位素、中子、電子（粒子） 氦核（粒子）3.核反應(yīng)方程式怎么寫？核反應(yīng)方程：（質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒）（質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒）盧瑟福用盧瑟福用粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子查得威克查得威克粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)中子粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)中子HHeN1142147?1264294CH

8、eBe問號處是什么元素？寫一寫問號處是什么元素？寫一寫?2349023892ThU衰變衰變衰變衰變?2349123490PaTh核裂變： 21H + ？ 42He + 10n核聚變：23592U +10n14156Ba +9236Kr +? 太陽內(nèi)部核反應(yīng)所釋放的能量，以光和熱的形式被地球所接受。光能轉(zhuǎn)化為生物的化學(xué)能光能轉(zhuǎn)化為生物的化學(xué)能太陽能電池板：把太陽能轉(zhuǎn)化為電能太陽能電池板：把太陽能轉(zhuǎn)化為電能太陽能熱水器：把太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能（熱）太陽能熱水器：把太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能（熱）太陽能汽車：把太陽能轉(zhuǎn)化為機械能太陽能汽車：把太陽能轉(zhuǎn)化為機械能 再過50億年，太陽的大部分氫會聚合成較重的氦

9、，當(dāng)太陽大部分是氦時，其中溫度會增高到現(xiàn)在的10倍，達到一億度時，氦就聚合成更重的碳，如此重演累進到氧等更重的物質(zhì)，一直到鐵。 當(dāng)太陽的氦開始聚合時，它將成為一個巨大的氦原子彈而爆炸，使直徑擴大100多倍。 太陽表面前顏色變成低溫的紅色，成為一顆“紅巨星”。 從地球上看，白天太陽幾乎占滿了天空。這情形是很嚇人的。地面的水變成蒸汽，海洋成為沙漠，我們不可能在此生存了。這就是世界的末日。三、光的特性 -波粒二象性光是什么？測測你的觀察能力觀察電磁波譜光是電磁波 可見光可見光是電磁波譜中人眼可以感知的部分。它沒有精確的范圍：波長一般在400到700納米之間，但還有一些人能夠感知到波長大約在380到7

10、80納米之間的電磁波。有七種色嗎？白光的七色之說： 牛頓之所以把光譜分成7種色：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。是因為依據(jù)古希臘哲學(xué)家的想法，選這7種顏色，并和音符、太陽系的行星、和一周的天數(shù)相關(guān)聯(lián)。 光譜中并不能包含所有人眼和腦可以識別的顏色，如棕色、粉紅、紫紅等。 它們需要由多種光波混合，以調(diào)整紅的濃淡。衍射現(xiàn)象干涉現(xiàn)象什么現(xiàn)象可以證明光是波呢？光有特性-干涉、衍射、偏振干涉干涉1干涉干涉2干涉干涉3光衍射光衍射卡尺觀卡尺觀偏振偏振Albert Einstein1879-1955 19211921年諾貝爾物理學(xué)獎年諾貝爾物理學(xué)獎什么現(xiàn)象證明光具有粒子性呢？什么現(xiàn)象證明光具有粒子性呢？光電效應(yīng)示

11、意圖光電效應(yīng)示意圖光電效應(yīng)光電效應(yīng)：電子：電子從受輻射作用的從受輻射作用的材料中釋放出來材料中釋放出來的過程，叫做光的過程，叫做光電效應(yīng)；發(fā)射出電效應(yīng)；發(fā)射出來的電子叫做光來的電子叫做光電子。電子。 愛因斯坦認為光束可以看愛因斯坦認為光束可以看成是由微粒構(gòu)成的粒子流，成是由微粒構(gòu)成的粒子流，這些粒子叫做光子這些粒子叫做光子，每一個每一個光子具有能量，計算方法：光子具有能量，計算方法：光子能量：光子能量：h hh h：普朗克常數(shù)普朗克常數(shù)：光的頻率光的頻率 實驗電路圖光束光束VG光電子光電子反向開關(guān)反向開關(guān)陽極陽極陰陰極極窗口窗口光電效應(yīng)光電效應(yīng) 某些時候光具有波動性，某些時候光具有波動性，另一

12、些時間則表現(xiàn)出粒子特性，另一些時間則表現(xiàn)出粒子特性，這就是光的這就是光的波粒二象性波粒二象性。 寫一寫：寫一寫：1、電磁波譜、電磁波譜(按波長增加方向按波長增加方向)2、光子能量公式，其中各個字母的含意、光子能量公式，其中各個字母的含意3、為什么說光具有波粒二象性呢？、為什么說光具有波粒二象性呢？四、光的產(chǎn)生 -能級、氫原子光譜物質(zhì)發(fā)光是怎么回事？21H + 31H 42He + 10n 這是太陽內(nèi)部核反應(yīng)之一，太陽光就是在這些原子狀態(tài)的原子狀態(tài)的變化變化中產(chǎn)生的。 以氫原子發(fā)光為例，研究光的產(chǎn)生過程。 在真空管中充入稀薄的氫氣，兩級加上2-3KV的高壓，氫原子就會發(fā)光，（當(dāng)然，其他物質(zhì)的原子

13、也會發(fā)光）通過分光鏡觀察就可以看到。 我們把通過分光鏡看到的氫原子發(fā)光，按照波長排序，稱為 氫原子光譜。 通過儀器觀察到的氫光譜 怎么解釋氫原子發(fā)光只有幾條怎么解釋氫原子發(fā)光只有幾條分離的、不同顏色的亮線？分離的、不同顏色的亮線？波爾提出了電子運動的分立軌道理論波爾提出了電子運動的分立軌道理論尼爾斯亨利克大衛(wèi)玻爾（Niels Henrik David Bohr，1885.10.071962.11.18） 丹麥物理學(xué)家，丹麥物理學(xué)家， 1916年任年任哥本哈根大學(xué)物理學(xué)教授，哥本哈根大學(xué)物理學(xué)教授，1917年當(dāng)選為丹麥皇家科學(xué)年當(dāng)選為丹麥皇家科學(xué)院院士。院院士。1920年創(chuàng)建哥本哈年創(chuàng)建哥本哈根

14、理論物理研究所，任所長。根理論物理研究所，任所長。 1922年玻爾榮獲年玻爾榮獲諾貝爾諾貝爾物物理學(xué)獎。理學(xué)獎。 1944年玻爾在年玻爾在美國美國參加了參加了和原子彈有關(guān)的理論研究。和原子彈有關(guān)的理論研究。 1952年玻爾倡議建立歐洲年玻爾倡議建立歐洲原子核研究中心（原子核研究中心（CERN），），并且自任主席。并且自任主席。 1955年他參加創(chuàng)建北歐理年他參加創(chuàng)建北歐理論原子物理學(xué)研究所，擔(dān)任管論原子物理學(xué)研究所，擔(dān)任管委會主任。同年丹麥成立原子委會主任。同年丹麥成立原子能委員會，被任命為主席。能委員會，被任命為主席。 玻爾待人誠懇，善于激發(fā)年玻爾待人誠懇，善于激發(fā)年輕科學(xué)家們的科學(xué)熱情。輕

15、科學(xué)家們的科學(xué)熱情。1961年年訪蘇時，他的學(xué)生之一朗道問他訪蘇時，他的學(xué)生之一朗道問他有什么秘訣把許多才華橫溢的青有什么秘訣把許多才華橫溢的青年團結(jié)在自己周圍？他說：年團結(jié)在自己周圍？他說：“沒有沒有什么秘訣，只是我不怕在他們面什么秘訣，只是我不怕在他們面前顯露我的愚蠢。前顯露我的愚蠢?！?原子模型能級（能量等級）（能量等級） 當(dāng)原子從一個高能態(tài)當(dāng)原子從一個高能態(tài)向另一個低能態(tài)躍遷時，向另一個低能態(tài)躍遷時，放出能量，原子發(fā)射光。放出能量，原子發(fā)射光。反之，吸收光。反之，吸收光。 躍遷躍遷 “躍遷躍遷”是把一個定態(tài)到是把一個定態(tài)到另一定態(tài)的變化看作一種突然另一定態(tài)的變化看作一種突然的、整體的、

16、不需時間的行為，的、整體的、不需時間的行為， 兩個狀態(tài)之間的能量差形兩個狀態(tài)之間的能量差形成了原子發(fā)光和吸收光的機制。成了原子發(fā)光和吸收光的機制。 想想：想想： 假設(shè)一群氫原子，處在假設(shè)一群氫原子，處在n=5n=5的的能量狀態(tài)，它們發(fā)生躍遷時，可能量狀態(tài)，它們發(fā)生躍遷時，可能發(fā)射幾種能量的光子？畫出能能發(fā)射幾種能量的光子？畫出能級圖說明級圖說明 設(shè)能級設(shè)能級n=3n=3的能量的能量E E3 3，能級能級n=1n=1的能量的能量E E1 1 ，當(dāng)某一個氫原子從，當(dāng)某一個氫原子從n=3到到n=1躍遷時，產(chǎn)生光子躍遷時，產(chǎn)生光子的頻率是多少？的頻率是多少？五、光的傳播 -光的反射與折射、全反射想一想

17、，想一想，陽光照在水面，以下哪項會發(fā)生？陽光照在水面，以下哪項會發(fā)生？它反射回空氣中。它折射到水著去。它被水吸收，並轉(zhuǎn)成熱能?？諝獠ＡХň€入射光線折射角入射角折射光線光在一秒中傳播的距離真空（或真空（或 空氣）空氣）3 108 m水水2.25 108 m玻璃玻璃2 108 m鑽石1.25 108 m 光是電磁波，是電場與磁場相互激發(fā)形成的，在遇到水、玻璃等透光介質(zhì)時，傳播速度會變慢。 所有光在真空（空氣）中是所有光在真空（空氣）中是定速，即定速，即C=3108m/s 而在其他物質(zhì)中的速度，都而在其他物質(zhì)中的速度，都較光在真空中的速度低。這個比較光在真空中的速度低。這個比例稱該物質(zhì)的折射率例稱該

18、物質(zhì)的折射率n = cvsinisin r 0.259 0.500 0.707 0.866 0.9660.191 0.309 0.470 0.559 0.6430.2 0.4 0.6 0.8sin r sin i 00.20.40.60.81.00.62 0.20 = 0.420.94 0.30 = 0.64斜率(n) = = 1.52 0.94 0.300.62 0.20數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：折射率折射率結(jié)論結(jié)論 sin i 跟跟 sin r 成正比成正比折射定律折射定律 ： n = sin i sin r 同時同時 ： n n = cvsin isin rO實驗實驗入射角入射角與折射角的關(guān)系：與折射

19、角的關(guān)系：i = 入射角r = 折射角 想一想，是否折射率想一想，是否折射率n n越大，越大，偏折越大？什么是偏折越大？什么是“偏折偏折”？空氣空氣 c c水水 v物質(zhì)折射率水1.33有機玻璃1.5鉆石2.42部分物質(zhì)的折射率302040想一想，這個角怎么表示呢？想一想，這個角怎么表示呢？折射現(xiàn)象折射現(xiàn)象畫一畫：白光經(jīng)過等腰三棱鏡畫一畫：白光經(jīng)過等腰三棱鏡 折射發(fā)生色散的光路折射發(fā)生色散的光路 圖圖寫一寫：折射定律表達式和折射寫一寫：折射定律表達式和折射 率的速度表達式率的速度表達式空氣水 例如由水進入空氣例如由水進入空氣入射光線折射光線法線全反射現(xiàn)象?海市蜃樓海市蜃樓海市蜃樓海市蜃樓中新網(wǎng)中

20、新網(wǎng)2004年年3月月16日電日電 據(jù)日本據(jù)日本讀賣新聞讀賣新聞報道，報道，15日上午日上午11時時30分左右分左右(北北京時間京時間10時時30分分)，日本根，日本根室市職員谷口博之在北海道室市職員谷口博之在北海道根室市海域的根室海峽上空，根室市海域的根室海峽上空，觀測到了船懸于半空的海市觀測到了船懸于半空的海市蜃樓奇觀，并將其拍攝下來。蜃樓奇觀，并將其拍攝下來。中央電視臺記者中央電視臺記者2001年年9月月12日在奔赴中國西日在奔赴中國西部長江源頭采訪途中拍部長江源頭采訪途中拍下了難得一見的下了難得一見的“海市海市蜃樓蜃樓”。當(dāng)記者沿著青。當(dāng)記者沿著青藏公路經(jīng)過海拔藏公路經(jīng)過海拔2675米米的萬長鹽橋時，突然看的萬長鹽橋時，突然看到遠處的戈壁上，有沙