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科普小论文: 为什么在三棱镜中红光最快?

晨光中学初二年级   黄健宇      

在初二上学期物理课本上光的色散的实验中,一束白光光斜射入三棱镜,经过两次折射后,折射出来的光都向三棱镜厚的一端偏折,同时可以接收到一条赤橙黄绿蓝靛紫光带,其中红光偏折角度最小。原因时红光在三棱镜中速度最快。

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   为什么在三棱镜中红光速度最快?可以用光折射的原因来解决这个问题。

 光的折射,原因一:

 举车的例子,如图。一辆车在水泥路岩石路旗子处,最快的路不是路线B,而是路线C。原因是车在水泥路上跑得速度比在岩石路上快,所以车在水泥路上跑的路程延长,岩石路上的路程减短,这样总时间就最短。同理,光在两种介质中速度不同,为时间最少,造成折射。

 将这个原因代入问题,红光偏着最小,在三棱镜中跑得多,与在空气时的速度相差少,而紫光反之,相差大,所以红光最快。

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 光的折射,原因二:

 有一根棍子,两端各有一个轮子,如图。轮子在光滑桌面速度快,在纸巾上速度慢。由于斜着入射,所以一端先接触纸巾,一端速度慢,一端速度快,导致棍子方向改变。将这个原因代入光的折射,光总有长度,在两种不同物质时的速度差造成了肉眼可见的差别,光束的方向改变,产生了折射。

 将原因代入问题,七种颜色的光在另一种介质中(空气以外)光速各不相同,在三棱镜中速度越快,与在空气时的速度相差就越小,偏折角度就越小。反之,红光偏折角度最小,速度最快,紫光最慢。


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 知识链接:

    复合光通过三棱镜等分光器被分解为各种单色光的现象,叫做光的色散。分开的单色光依次排列而成的光带叫做光谱。各种颜色的光在真空中都以恒定的速度传播;而在介质中,光波的传播速度要减小;而且不同波长的光波,传播速度也各不相同。因此,同一介质对不同的单色光折射率是不同的,红色光的折射率最小,紫色光的折射率最大。介质折射率随光波频率或真空中的波长而变的现象。当复色光在介质界面上折射时,介质对不同波长的光有不同的折射率,各色光因折射角不同而彼此分离。1672年,牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光带,这是人们首次作的色散实验。通常用介质的折射率n或色散率dn/dλ与波长λ的关系来描述色散规律。


                                             辅导老师: 余曼琴  







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