同學(xué)們好！歡迎來(lái)到物理老師講物理。本章第一講我們介紹了光的方向之謎，從歐幾里得到阿爾哈森，經(jīng)歷了上千年，才樹(shù)立起對(duì)光的方向的正確認(rèn)識(shí)。今天我們要再講兩個(gè)故事，分別是笛卡爾和牛頓的故事，他們對(duì)光的色彩之謎有完全不同的見(jiàn)解。到底誰(shuí)是誰(shuí)非呢？
你的課本上有三棱鏡的實(shí)驗(yàn)，課堂上老師都會(huì)演示，白色的光束射入三棱鏡，射出的是七彩的光帶，顏色依次為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。
17世紀(jì)以前，很多關(guān)于自然現(xiàn)象的解釋來(lái)自于教會(huì)，比如教會(huì)認(rèn)為彩虹是連接信徒與上帝的橋梁。笛卡爾是16世紀(jì)法國(guó)著名的科學(xué)家、哲學(xué)家，也是一名虔誠(chéng)的天主教徒。關(guān)于光的色彩，他跟當(dāng)時(shí)的主流觀點(diǎn)一樣，認(rèn)為白光是最純凈的。笛卡爾對(duì)三棱鏡將白光變成彩色光的實(shí)驗(yàn)，是這樣解釋的：光是不停旋轉(zhuǎn)的粒子構(gòu)成的，白光的粒子經(jīng)過(guò)棱鏡，轉(zhuǎn)速被改變，不同的轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)出不同的顏色，從而使白光變成了彩色的光。也就是說(shuō)，是棱鏡改變了光的顏色。
英國(guó)的牛頓比笛卡爾小47歲，他也對(duì)光的色彩非常著迷，但他并不認(rèn)同笛卡爾的解釋。為此，他甚至拿自己做實(shí)驗(yàn)，長(zhǎng)時(shí)間凝視太陽(yáng)，還用筷子戳自己的眼睛，只為了研究壓力對(duì)視覺(jué)的影響。終于，有一個(gè)最關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)，讓他得以徹底推翻笛卡爾的理論。他先讓一束陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡，在紙板上形成紅橙黃綠藍(lán)靛紫的彩色光帶。然后在紙板上紅色光的位置鉆一個(gè)小孔，這樣只有紅光能通過(guò)紙板，牛頓得到了一束紅光。他讓這束紅光再通過(guò)一個(gè)三棱鏡。如果真如笛卡爾所言，三棱鏡能使光變色，那么這束紅光應(yīng)該再次變成其它的顏色。然而事實(shí)是，紅光通過(guò)第二個(gè)棱鏡后，還是紅光。這就證明棱鏡并不能改變顏色。笛卡爾錯(cuò)了！
那么棱鏡到底在實(shí)驗(yàn)中起了什么作用呢？
牛頓認(rèn)為，白光并不“純凈”。相反，紅光、藍(lán)光等色光才是純凈的單色光；而白光是由單色光復(fù)合而成的。棱鏡并不能改變顏色，只是將復(fù)合的顏色分離開(kāi)。所以，已經(jīng)是單色光的紅光，通過(guò)棱鏡顏色不變。牛頓的這套完全不同于笛卡爾的解釋?zhuān)芸毂皇廊私邮?，也就是我們今天要學(xué)習(xí)的色散理論。
色散的實(shí)質(zhì)是光的折射，各種色光通過(guò)棱鏡時(shí)被折射的程度不同，從而使各種色光按一定順序分散開(kāi)來(lái)。其中，紅光偏折的程度最小，紫光偏折的程度最大，它們依次是：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。
彩虹也是太陽(yáng)光色散的產(chǎn)物，空中的小水滴起到了相當(dāng)于三棱鏡的作用。
隨著人們對(duì)色彩的研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)不用七種，只需要三種色光——紅、綠、藍(lán)，它們相互混合也可以產(chǎn)生各種顏色的光。紅、綠混合可以得到黃；紅、藍(lán)混合得品紅；藍(lán)、綠混合得青色；紅、綠、藍(lán)3種光混合就是白光。但是，紅、綠、藍(lán)這三種光，是無(wú)法合成的。這三種顏色就被稱(chēng)為“三原色”。
彩色電視機(jī)就利用了三原色的原理。電視屏幕上有許多微小的發(fā)光單元，這些發(fā)光單元有3種，分別發(fā)紅光、綠光、藍(lán)色，它們相互組合就可以形成色彩斑斕的電視畫(huà)面。
以上是光的三原色。
印染行業(yè)常用另外一套三原色，是顏料的三原色。用黃、品紅、青3種顏料可以在白紙上混合出各種顏色來(lái)。彩色印刷一般用CMYK四種顏色的墨，其中除了黑色K以外，另外三種就是顏料的三原色：C青色，M品紅，Y黃色。
圖1：光的三原色和顏料的三原色
張亮同學(xué)問(wèn)了一個(gè)很好的問(wèn)題：為什么顏料的三原色，與光的三原色不同？
這個(gè)問(wèn)題其實(shí)不難理解，光的三原色只適用于光源，色光顯色是不同的單色光疊加而來(lái)，這是“加色法”，所有的色光加到一起是白光。
而顏料則相反，我們看到的物體本身并不發(fā)光，只是在白光的照射下能夠反射某種顏色的光，什么顏色的物體就反射什么顏色的光，同時(shí)吸收掉其它顏色的光。所以顏料配色是用的“減色法”。如果把三原色的顏料都混在一起，它能把白光中所有的顏色都吸收掉，就是黑色。
我們一起來(lái)看一個(gè)例子，在白紙上寫(xiě)一個(gè)紅色的字，用白光照射，紙是白色的，字是紅色的；用紅光照射，紙是紅色的，字看不見(jiàn)了，因?yàn)榧埡妥侄汲蔀榧t色的，分辨不出來(lái)。用綠光照射，紙是綠色的，字是黑色的。因?yàn)榧t色的字只反射紅光，而不能反射綠光，入射光全部被吸收了，所以是黑色的。
剛才說(shuō)的都是反射光，那透明物體的顏色又是怎么樣的呢？
也是，什么顏色的物體就透過(guò)什么顏色的光，其它顏色的光被吸收。
【小結(jié)一下】
1.白光通過(guò)棱鏡后被分解成各種顏色的光，這種現(xiàn)象稱(chēng)為色散。白光并非單色光，而是由色光混合而成的。2.光的三原色是紅、綠、藍(lán)，用這三種色光就可以混合出各種顏色的光。顏料的三原色是與之相反的另一套顏色。
3.不透明物體的顏色，取決于它能反射什么顏色的光；透明物體的顏色，取決于它能透過(guò)什么顏色的光。
【思考題】
為什么海水和天空都是藍(lán)色的？我們下一講再見(jiàn)！
【備課手稿】
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