置頂

物理與化學是很有趣的兩門學科,對我來說這兩類的學問幾乎就是許許多多有趣的遊戲。也許有人覺得物理與化學太專門或者太嚴肅,對這一點我想說得是:當你很喜歡這個遊戲的時候,你自然就會慢慢變得很專門,你也會很認真,甚至有時候會很嚴肅。
但是別忘了其中的樂趣,這些樂趣是吸引了許多人投入這個領域的極大誘因。 如果你喜歡這兩門學科那很好,請好好的玩它!如果你沒有那麼喜歡,那也無妨,你還是可以從中獲得一些樂趣。

2010年12月4日

光與顏色的課程1

這一部分,課本裡面的課程結構很簡單。從牛頓在1666年用稜鏡做出來的色散現象為起點,接著說明不透明物體和透明物體的顏色,是來自於物體吸收了其他顏色,只反射(或穿透)某個顏色時,就會產生該顏色。

接著就是光的三原色。知道三原色的色光疊加的時候,會產生其他顏色。

物體的顏色理論,課本上有用一個暗箱實驗來驗證。就是用檯燈加上玻璃紙製造出不同顏色的光照射暗箱,然後在暗箱中擺入各種顏色的色紙,觀察這些色紙顏色的變化。理論上,只有該顏色和白色會產生光的顏色,其他顏色的色紙都會變成黑色。

但是由於玻璃紙濾色的效果常常不是很好,所以我就用LED燈作為色光的光源,把LED燈放在暗箱中就可以得到更好一些的效果。
寄件者 教室佈置

寄件者 教室佈置

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這邊的課程,我先不講理論,想讓學生做完實驗後看看能不能根據實驗結果推想出一套顏色理論。後來發現這樣太難了,加上有些學生有補習或預習,已經把顏色理論部分讀過了。於是我就退而求其次,希望他們能用實驗結果來驗證理論。也就是讓學生想辦法把實驗結果和理論連結。

這樣的難度聽起來低的多,不過我發現這對學生來說仍然不是一件容易的事情。

加上這樣做出來的實驗,還是有一些困難的地方:理論上該是黑色的部份,常常不見得是黑色。一方面是因為暗箱再怎麼暗還是會有光跑進來,所以有時候有部分的顏色仍然隱約可辨認。然後我們在辨認顏色的時候,常常一個已經很接近黑色,但是帶一點例如說黃色的時候,我們還是會覺得那個叫做黃色而不叫做黑色。

加上大家對於顏色名字的認知並不一致,所以常常就算看到同一個顏色,卻未必說出同樣的名字。

這兩個問題,其中一個解決方式是:老師引導。

本來大家可能覺得有顏色的,當老師說:「大家看喔,現在是不是變成黑色了?」這樣一講,顏色就變黑了。

不過因為我還是想讓學生多少了解一下,要想出這樣的理論,並不是輕輕鬆鬆的事情。實驗的設計,器材裝置的設計,都得要很嚴謹,才能撥雲見日,看到理論。所以我還是先讓學生自由操作之後,如果實驗的結果很亂,看不出結論時才介入。

不過其實還有另外一個方式,就用一些色票來讓學生比對。例如上面的圖中,有紅、綠、藍、黃、青、洋紅等顏色。就可以準備一張從0%的紅到100%的紅的顏色讓學生去比對現在看起來像是多少%的紅。




寄件者 光學課程

這樣應該就可以把觀察結果弄的更清楚。

光線穿透透明物體的部份,如果用濾鏡蓋在LED燈上,做出來的效果還不錯。我讓學生用五等第的方式來記錄數據。雖然不是太客觀的紀錄,但可以有一點參考價值。看看趨勢總是可以的。不過明年應該可以利用太陽能電池或者光敏電阻配上安培計、伏特計或者電阻計做出簡易的測光表,就可以把這個實驗變成量化的實驗了。當然影響這實驗的變因其實還有濾鏡本身的透光性和肉眼本身對綠色較敏感、藍色較不敏感這些問題會影響判斷。就算換成太陽能電池或是光敏電阻,都應該會產生因為光的波長不同而造成數據上的誤差。這一點要克服的話還得花很多力氣。

以下是某一組的實驗結果。
寄件者 光學課程

這樣應該可以看出來紅綠藍三色的光,通過相近頻率的濾鏡時穿透率最高。而黃色濾鏡則能允許紅到綠色的光線通過。

講義在此

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