Question

課題三：與光有關(guān)現(xiàn)象的實驗探究
夏季的雨后，天上通常會出現(xiàn)一道美麗的彩虹如圖．小玉想，我們通常看到的太陽光是白光，那彩虹是怎樣產(chǎn)生的呢？他想弄清其中的秘密．

他按照老師的提示組裝如圖所示的裝置．果然在光屏上出現(xiàn)了紅、橙、黃、綠、藍、靛紫七種顏色的光跟天上的彩虹一樣．他得到了如下結(jié)論：
（1）天空出現(xiàn)的彩虹，可以說明太陽光是一種

復(fù)色

（填“單色光”或“復(fù)色光”）；
（2）逆向思維，如果將這幾種光混合，將會得到

白

光．
小張翻開課堂筆記他將這次實驗現(xiàn)象與聲現(xiàn)象的有關(guān)知識結(jié)合如下：

通過詢問老師得知：由兩個對象的某些相同或相似的性質(zhì)，推斷它們在其他性質(zhì)上也有可能相同或相似的一種推理方法叫類比法
小張通過類比得到如下推論：
（1）超聲波的

方向性

好，幾乎沿直線傳播；而核爆炸產(chǎn)生的次聲波可以繞地球2～3圈，類比可以得出紅光繞過障礙物的能力比紫光強，傳播距離遠
（2）由可聽聲波的頻率變化范圍類比可以得出紅光的頻率小于紫光的頻率
（3）根據(jù)聲音的傳播需要介質(zhì)可以類比得出光的傳播也需要介質(zhì)
（4）根據(jù)人耳有聽不見的聲音超聲波、次聲波可以類比得出紅光外側(cè)與紫光外側(cè)有人眼看不見的光
小張想：類比得到的結(jié)論不一定正確，因此，要確認(rèn)結(jié)論的真確性，還需經(jīng)過論證．
小張的推論中肯定有一條是錯誤的，請你幫他改正并結(jié)合一些現(xiàn)象闡述理由：
改正：

光的傳播不需要介質(zhì)

理由：

太空是真空，太陽光可以照射到地球上

以下是小張給出的部分論證請你補全：
（1）紅綠燈，是以紅燈為停的標(biāo)志，正是因為：

紅光繞過障礙物的能力比其他光強，傳播距離遠，防止下霧天因看不清而出現(xiàn)交通事故

．
（2）根據(jù)聲音的多普勒效應(yīng)：遠離我們的火車汽笛聲，聽起來聲音變鈍，說明音調(diào)變低，頻率變

小

；根據(jù)光的多普勒效應(yīng)：行星遠離我們而去時，發(fā)生“譜線紅移”的現(xiàn)象說明紅光的頻率小于紫光的頻率
小張在論證推論（4）時，遇到困難，對于看不見的光我怎么驗證它的存在呢？他冷靜的思考了一會兒，終于想出實驗驗證的方法：
（1）尋找方法：超聲波人耳聽不到，但超聲波可以粉碎人體內(nèi)的小石頭說明

聲音具有能量

；光呢，它可以使周圍變得明亮，變得溫暖、可能使膠卷感光…
（2）進行實驗：裝置如圖所示先分解太陽光，直接將溫度計放在各色光及紅光、紫光外側(cè)等區(qū)域發(fā)現(xiàn)紅光外側(cè)溫度計示數(shù)上升，說明紅光外側(cè)有看不見的光，它能使被照射的物體發(fā)熱具有

熱

效應(yīng)．將一百元紙幣的熒光物質(zhì)放在各色光及紅光、紫光外側(cè)等區(qū)域發(fā)現(xiàn)在

紫光外側(cè)

區(qū)域，紙幣中的熒光物質(zhì)發(fā)光，具有

熒光

效應(yīng)．
（3）得出結(jié)論：自然界有人眼看不見的光
（4）實驗評價：小玉發(fā)現(xiàn)小張在實驗過程溫度計示數(shù)上升較慢需要改進，
①改進方法是：

溫度計的玻璃泡涂黑

；
改進理由是：

黑色吸熱能力強

．
小玉發(fā)現(xiàn)還有一處設(shè)計不科學(xué)．請你代小玉告訴他：
②設(shè)計不科學(xué)的是：

用一支溫度計實驗不妥

；
改進方法是：

應(yīng)用九支溫度計同時放在不同區(qū)域，比較溫度的高低

．

Answer 1

分析：（1）復(fù)色光分解為單色光而形成光譜的現(xiàn)象叫做光的色散．
（2）再讓三棱鏡分解出來的彩色光帶通過靈異倒置的三棱鏡后，光束又混合成白光．
（1）根據(jù)超聲波的特點來回答此題．
（4）分析小張的推論，發(fā)現(xiàn)（3）根據(jù)聲音的傳播需要介質(zhì)可以類比得出光的傳播也需要介質(zhì)，有明顯錯誤，因為光的傳播不需要介質(zhì)．
（1）大氣對光的散射有一個特點：波長較短的光容易被散射，波長較長的光不容易被散射，紅光不容易被散射，在空氣中可以傳播較長的距離．
（2）音調(diào)高低與頻率有關(guān)，頻率大，音調(diào)高，頻率小，音調(diào)低．
（1）超聲波有很強的穿透性，能夠傳遞能量，應(yīng)用于醫(yī)學(xué)方面．
（2）紅外線的熱效應(yīng)強，根據(jù)這一特性制成熱譜儀、夜視儀等等．紫外線的用途：使熒光物質(zhì)發(fā)光，制成驗鈔器；殺菌；促使維生素D的合成．
①根據(jù)黑色吸熱本領(lǐng)比其他顏色強來解答．
②小張要測9處不同區(qū)域的溫度，因此只用一支溫度計，顯然很不準(zhǔn)確．

解答：解：（1）天空出現(xiàn)的彩虹，是由紅、橙、黃、綠、藍、靛紫七種顏色的光組成，此實驗說明，太陽光是一種復(fù)色光；
故答案為：復(fù)色．
（2）再讓三棱鏡分解出來的彩色光帶通過靈異倒置的三棱鏡后，光束又混合成白光，進一步證實了白色的太陽光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫這七種顏色組成．
故答案為：白．
（1）超聲波具有方向性好、穿透能力強，易于獲得較集中的聲能等特點．
故答案為：方向性．
（4）小張的推論（3）有錯誤，因為光的傳播不需要介質(zhì)，太陽光通過太空可以照射到地球上．
故答案為：光的傳播不需要介質(zhì)；太空是真空，太陽光可以照射到地球上．
（1）根據(jù)大氣對光的散射特點可知：紅光繞過障礙物的能力比其他光強，傳播距離遠，防止下霧天因看不清而出現(xiàn)交通事故，所以紅綠燈，是以紅燈為停的標(biāo)志．
故答案為：紅光繞過障礙物的能力比其他光強，傳播距離遠，防止下霧天因看不清而出現(xiàn)交通事故．
（2）音調(diào)高低與振動頻率有關(guān)，頻率大，音調(diào)高，頻率小，音調(diào)低，所以聽起來聲音變鈍，說明音調(diào)變低，頻率變小．
故答案為：小．
（1）超聲波有很強的穿透性，能夠傳遞能量，所以外科醫(yī)生可以利用超聲波振動除去人體內(nèi)的結(jié)石．
故答案為：聲音具有能量．
（2）紅光之外是紅外線，紅外線的熱效應(yīng)很強，紅外線能使溫度計示數(shù)升高很快．
紫外線使熒光物質(zhì)發(fā)光，鈔票上有熒光物質(zhì)，起到防偽的作用．
故答案為：熱；紫光外測；熒光．
①因為黑色吸熱本領(lǐng)強，所以可以將溫度計玻璃泡涂黑，使溫度計示數(shù)變化較大，增加溫度計的靈敏度．
故答案為：溫度計的玻璃泡涂黑；黑色吸熱能力強．
②因為小張要比較9處不同區(qū)域的溫度，所以如果只用一支溫度計測量，測量的溫度數(shù)值誤差很大，很不準(zhǔn)確，因此用一支溫度計實驗不妥，應(yīng)用九支溫度計同時放在不同區(qū)域，比較溫度的高低．
故答案為：用一支溫度計實驗不妥；應(yīng)用九支溫度計同時放在不同區(qū)域，比較溫度的高低．

點評：此題綜合考查了光、聲音的知識，這些內(nèi)容都和生活息息相關(guān)，體現(xiàn)了物理來源于生活，服務(wù)于生活的宗旨，要求學(xué)生在平時多觀察，多思考，注重理論聯(lián)系生活實際．