我們來看彩虹！ 教室裡的人造彩虹

我們來看彩虹！ ⒈看過天空中的彩虹嗎？ ⒉彩虹是如何形成的？ ⒊要如何操作三稜鏡，才會出現彩虹呢？ ⒋由三稜鏡的影子可以知道光從哪兒來？ ⒌用兩片遮光板放在陽光與三稜鏡之間。你看到 了什麼？ ⒍在什麼情況下，才會使陽光形成彩色光呢？ ⒎陽光經過三稜鏡產生什麼顏色色光？ ⒏陽光在三稜鏡中是怎麼走的？

看過天空中的彩虹嗎？它是什麼樣子的？在哪裡出現呢？什麼時候看到的？ →有各種不同的顏色。 →彎彎的。 →會在天空中出現。 →雨後太陽出來時，背 對太陽可以看到。

彩虹是如何形成的？ →雨後天空會有許多小水滴，光經過水滴， 再照到眼睛，眼睛看到色光。

陽光下，要如何操作三稜鏡，才會出現彩虹呢？ →要在地上加墊 白紙。 →要使色光落在 暗處。 →三稜鏡需要轉 到合適的角度， 才能看到清楚 的彩虹色光。

由三稜鏡和它的影子如何知道光由哪兒傳來？ 陽光 →陽光、三稜鏡、三稜鏡 的影子在一直線上。 陽光照到三稜鏡之後所形成的色光和三稜鏡的影子相同嗎？ →不同，表示光轉了一個 方向。

陽光下，拿兩片遮光板檔在三稜鏡跟陽光之間，你發現了什麼？ →陽光下將三 稜鏡立在一 張白紙上， 轉動三稜鏡 看到有彩色 光為止。 →用一片遮光板 或書立放在陽 光與三稜鏡之 間，遮去多餘 的陽光。 →再拿另一片 遮光板或書 使光線成一 束，白色陽 光就可以分 散成各種色 光。

根據這樣的實驗觀察，你認為彩虹可以由陽光形成嗎？什麼情況下，才會形成彩色的光？ →可以。陽光必須經過折射，才會出現彩色的光。 以前在「池水深淺看的準嗎？」單元中我們學過，光在什麼狀況下會折射？現在的情況又如何？ →以前學過光由空氣斜斜進入水中，或是由水中斜斜 進入空氣會產生折射，現在則是光由空氣斜斜穿過 透鏡（玻璃）會折射。兩者道理很相似。

白色的陽光經過折射之後，會產生什麼顏色的色光呢？ 白色光散開成： 紅→橙→黃→綠→ 藍→紫 （依折射角度由小 到大）

光進入三稜鏡前，穿出三稜鏡之後的路徑我們都看到了，那麼光在三稜鏡中是怎麼行走的？ ▲準備一個盛水的三稜鏡， 裝約1/3容器高的水。 ① ▲以玻棒沾過牛奶之後，浸 入水中攪拌一下，使水稍 微混濁。 ②

③ ▲再將三稜鏡放入保麗龍凹 槽中固定 ▲由正上方看下去 ④ ◄在暗室中， 用雷射光來 試試看。 ⑤

教室裡的人造彩虹 ⒈利用手電筒和三稜鏡在教室內製造彩虹。 ⒉實驗時要注意什麼事情呢？ ⒊將三稜鏡改成水盒，也可以做出人造彩虹嗎？ ⒋實驗成功了嗎？該怎麼做呢？ ⒌水可以代替三稜鏡嗎？ ⒍用什麼方法可以看清楚光在水中偏折的路徑？ ⒎怎麼操作才能觀察到光的偏折路徑？ ⒏光在水中的行走路徑有什麼改變？

如何利用手電筒和三稜鏡在教室裡製造人造彩虹？ ⒈在暗室中或者是教室門後牆角（約距離牆面大約 20公分操作）。 ⒉把手電筒放在手掌心中，燈泡 位置約在拇指和手指虎口之間。 大拇指和食指夾著三稜鏡，其 餘三指和掌心夾著手電筒。 ⒊用另一隻手打開手電筒 開關，再轉動三稜鏡。

實驗的過程中，要注意什麼事呢？ →離牆面或接住人造彩虹的白紙不要太遠。 →三稜鏡要轉到合適的角度。 →手電筒的電池電力要充足，光才會夠亮。 →環境要暗一點，才看得清楚。 若是沒有暗室，可以在一個大紙箱中進行實驗，這樣效果才會比較好。

用裝水的透明盒子代替三稜鏡，用手電筒照射會產生什麼現象？ →在暗室中，用 適當的角度和 方位照射裝水 的公升杯，牆 壁上出現彩虹。

用手電筒以不同角度照照看吧！

水可以代替三稜鏡嗎？ →光從適當的角度 穿過水和空氣可 以散出各種顏色 的色光。 →光在折射之後， 才會有機會散出 多種色光。

用什麼材料來幫忙，可以使人造彩虹和光的照射路徑看得更清楚？ →加入右圖中的材料， 形成下圖裝置圖。 →內壁放入白色珍珠板， 可以清楚的看見彩虹。 →前方的黑色紙板約離公 升杯底外側1公分左右。

怎麼操作才能看到光在水中的偏折情形？ →先用手電筒照射出人造彩虹。 →此時將手電筒向兩側照射過去，我們就可以看到彩 虹和光的偏折了。 →若教室太亮，可以在小水盒外側用書本圍起來。

光在水中的行走路徑有什麼改變？ →光由空氣進入水中的 行走方向會不一樣， 發生了改變（如甲、 乙光）。光再由水照 射到空氣之後的行走 方向也發生了改變 （乙和丙光）。 →所以當我們在製作人造彩虹時，光產生了兩次的 偏折。 →第一次，由空氣→水。 →第二次，由水→空氣。

空中的彩虹經常在雨後，且太陽出來的時候才會出現。這概念請老師加以引導，並請學生特別注意是否如此，來驗證此現象。

天上自然形成的彩虹和光經過三稜鏡看到的彩虹，兩者形成的過程不盡相同。（參照教師手冊P132，133）故此處用彩色的光或人造彩虹。

三稜鏡兩面之間的夾角以 60 度為宜，因為此光的折射角更合適各種色光的散開，使彩色光看起來更明顯。

用兩張遮光板或書本，使陽光形成光束，方便操作「光進入直立地面的三稜鏡」之實驗。如此才能由學生說出折射。（因光照入）三稜鏡和照出三稜鏡，才會看到折射形成彩色的光。

四上「池水的深淺看得準嗎？」的課程，曾經學過光以斜交角進入新介質時會折射。所以我們可以引導舊經驗來學習本單元。

一般我們都說七色的彩虹，但是靛色色光不易分辨，所以現在我們都是以六色色光來談色散的現象。

本實驗的盛水三稜鏡中，以沾牛奶的筷子攪動一下，目的是為了使水中出現乳狀懸浮物來反射光線，讓我們可以清楚的看見光在水中的行走路徑。 牛奶的量不可以加太多，玻棒以沾一次即可。牛奶也可以用奶精、養樂多、奶茶等物代替。

本活動只需要做出一道像天空中彩虹的人造彩虹即可。 若教室太亮，克服的方法如下： ⒈在大紙箱中實驗。 ⒉在門後暗處實驗。 ⒊三稜鏡和前面紙面（接光用）的距離可縮 小到10公分左右。

用公升杯做本實驗時，水約加到盒子高度的一半即可。 用南一書局配發的手電筒燈泡到水盒約距離4～5公分。若用較大的手電筒時，之間的距離可以再拉開一些，請自行調整。

本實驗之公升杯可加黑色遮光板在公升杯底外側，在近觀測者之公升杯壁面外側也貼遮光紙板，目的可使光線由一條細縫照入，增加人造彩虹的觀察效果，此板上緣與水面切齊，距公升杯底外緣約1公分。公升杯中水約加一半深度即可。

我們來看彩虹 ⒈請將光線由太陽開始照過三稜鏡後，在地面上形成色 光的路徑，用實線畫在下圖中。

⒉陽光照到三稜鏡之後，在地上形成美 麗的色光，這個光線的行徑路程發生 了什麼變化？ 答：　　　　　　　　　　　　　　 光線轉了一個角度。 ⒊陽光經過三稜鏡所形成的色光位置和 三稜鏡的影子位置相同嗎？ 答：　　　　　　　　　　　　　　 不相同。

ˇ ⒋將三稜鏡立在白 紙上，利用遮光 板留下一束光線， 陽光經過三稜鏡 產生的色散情形， 下列哪一張圖是 正確的？請在 （ ）裡打ˇ。

⒌依照實驗的結果，你認為要色散出各種色 光需要哪些條件？請將合適的答案在（ ） 裡打ˇ。 （ ）⑴光要透過不同的東西，例如：由空 氣照入三稜鏡。 （ ）⑵光照射的角度要合適。 （ ）⑶光色散時有折射的現象。 ˇ

教室裡的人造彩虹 ⒈下圖中的人造彩虹實驗，在透明盒內面加貼了三面 白色珍珠板，請問它們有什麼功用？請在( ）裡打 ˇ。 （ ）⑴它會使光產生折射 現象。 （ ）⑵使光的行走路徑清 楚的呈現出來，以 便我們看到光的折 射和色散。 ˇ

⒉如上圖：光在什麼情形會產生折射現象？ 請將正確的答案在（ ）裡打ˇ 。 （ ）⑴由空氣到水中。 （ ）⑵由水到空氣中。 （ ）⑶只在水中。 甲：手電筒的燈光照射方向。 乙：水中光的照射路徑。 丙：光出水面之後在空氣中 的照射路徑。 ⒉如上圖：光在什麼情形會產生折射現象？ 請將正確的答案在（ ）裡打ˇ 。 （ ）⑴由空氣到水中。 （ ）⑵由水到空氣中。 （ ）⑶只在水中。 （ ）⑷只在空氣中。 ˇ