光的三原色合成及复合光分解演示仪

解忠良

在光的三原色教学中，为演示光的三原色的合成效果，我利用红、绿、蓝LED灯、凸透镜、暗箱等器材制作了光的三原色合成演示自制教具。

完成红、绿、蓝三原色合成白光的演示效果后，为激发学生继续进行实验探究，我提出了这样一个问题：“如果用三棱镜对合成的白光进行折射，会看到什么现象？”

多数学生认为，红、绿、蓝三原色合成的白光经三棱镜折射后会分解为七种颜色，即会看到彩虹。因为光源的原因，实现光的三原色合成复合光的分解实验比较困难，因此，我在光的三原色合成演示教具的基础上继续改进，设计了光的三原色的合成及复合光分解演示实验。

一、仪器制作

如图1所示，制作光的三原色合成与复合光分解演示仪，显示屏可以更换。

实验仪器能实现以下功能（如图2）：演示光的三原色的各种单色光，演示任意两种三原色色光的合成效果，演示三种三原色色光的合成效果，合成后复合光能被三棱镜折射分解。

二、探究过程

1.提出问题

光的三原色合成后是什么颜色？合成后的复合光的成分是什么？

2.做出假设

光的三原色可以合成各种色光。光的三原色合成的复合光经三棱镜折射分解后的色光与合成前一致。

3.进行实验

（1）演示光的三原色中任意两种色光的合成演示实验，可以观察到，红色和绿色合成黄色，红色和蓝色合成品红色，绿色和蓝色合成青色；调整三原色的光强，可以合成各种颜色。

（2）演示红光、绿光、蓝光合成实验，可以观察到，红、绿、蓝三原色合成白光。

（3）调整凸透镜位置，增大显示屏中心白色区域显示范围，把显示屏更换为中心带圆孔的显示屏，通过显示屏中心圆孔的是光的三原色合成的白光，在显示屏圆孔处加三棱镜，在三棱镜后再加一个显示屏，在第二个显示屏上观察合成后的白光经三棱镜折射后的效果。

（4）可以看到红、绿、蓝三原色合成的白光经三棱镜折射后，又分解为红、绿、蓝三种色光（如图3）。

（5）继续进行对光的三原色中任意两种色光合成的复合光的分解实验，可观察到红、绿两种色光合成的黄色经三棱镜折射后，分解为红、绿两种色光；红、蓝两种色光合成的品红色经三棱镜折射后，分解为红、蓝两种色光；蓝、绿两种色光合成的青色经三棱镜折射后，分解为蓝、绿两种色光。

4.分析和论证

通过以上探究过程可得出：光的三原色可以合成各种色光。光的三原色合成的复合光经三棱镜折射分解后的色光与合成前一致。

光的三原色合成的色光与阳光下经三棱镜折射色散后的色光不同，后者是单色光，光的三原色合成的色光是复合光。

三、实验探究意义

调查中发现，多数人对于光的三原色可以合成各种色光有较深刻的认识，但对光的三原色合成的复合光的成分存在认识误区。

由于条件限制，不能实现对光的三原色合成的复合光进行折射分解实验，因此，受阳光经三棱镜折射后分解为七种色光的影响，大多数学生及部分教师认为，光的三原色合成的复合光经三棱镜折射后应出现七种色光的彩虹效果。

而实验证明，光的三原色合成的复合光经三棱镜折射后分解为合成前的色光，与阳光有本质区别，光的三原色合成的复合光中没有新的色光出现。

因此，光的三原色合成及复合光的分解实验，对物理知识的学习和认识有深刻的实践意义和理论指导意义。