水中的七彩光

2012-12-29□陈洁

科学24小时 2012年5期

□陈洁

水中的七彩光

□陈洁

你见过彩虹吗？在雨过天晴的夏日午后，天空中就可能出现彩虹。太阳光虽然看起来是白色的，但它其实是由不同的颜色共同组成的。当阳光透过雨滴的时候，它就会被分解成彩虹的颜色。今天，我们就来试试怎么在家里用水创造出彩虹。快请你的小伙伴来当助手，让我们一起动手吧！

【材料百宝箱】

浅色水盆、手电筒、平面镜各一，白色厚纸片一张

【跟我一起做】

把浅色水盆放在桌上，往盆里倒水至半盆，注意倒的时候要小心，不要让水溅出来。把镜子斜立在水里，和盆底成一定的角度，这时请你的小助手拿手电筒照着镜子的底部。注意哦，拿稳手电筒的同时，手电筒的光必须透过盆里的水照在镜子的底部（此部分是浸没在水中的）。

接着，请你的小助手一边拿着白纸片，一边继续用手电筒照射。而你则要不停调整镜子的角度，直到可以在对面纸片上看到手电筒发出的光。你看到了什么？彩虹出现了，对吗？

【科学说明】

大部分光源，包括太阳光和手电筒光，发出的都是所谓的没有任何颜色的“白光”。其实，白光比任何其他类型的光具有更多的颜色，是包括了从红到蓝多种颜色的复色光。通过特定介质，它就会被一一分解为单色光，形成的那个连续色带便是白光光谱，而这一现象便是光的色散。光的色散需要有能折射光的介质，具体表现为：复色光进入特定介质后，由于它们对各种频率的光具有不同折射率，各种色光的传播方向随即有了不同程度的偏折，因而在离开介质时就各自分散，将颜色按一定顺序排列后形成了光谱。

水可以用来折射光，我们把平面镜的底部浸没在水中，用手电筒照射该部分，光就分解了。而平面镜可以用来反射光。实验中，当光线穿过空气进入水中，再从水中进入空气中，这一过程光都会被折射，都会被色散。经过了折射和反射后的光从水面上出来，赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫的七色光色谱就清晰地呈现在了纸片上。

形成虹的原因是雨后的天空悬浮着很多极小的水滴，太阳光沿着一定角度射入，这些小水滴就发生了色散，透过小水滴看去，就会出现彩色的虹。在这一色散过程中，紫光偏折最大，红光偏折最小，因此虹的颜色是红色在上，紫色在下，其它颜色依次排列于它俩之间。

【进一步拓展】

若只有你一个人，可以尝试换用另一种方法制造彩虹。早晨或傍晚太阳不是处于很高的位置时，给浇花喷雾器加水，把喷雾器调到喷出薄雾的状态。注意，此刻要背对太阳站着，面向阴暗面。站在偌大的灌木丛旁，在自己面前喷水，你将会看到一个色带，由红到紫，这就是属于你自己的彩虹！

或许在日常生活中，你还看到过两道彩虹：透过很清晰的一道主虹，还有另一道颜色弱些的副虹，两者之间天空比较暗，而虹内、虹外天空比较明亮。主虹是内紫外红，副虹是内红外紫，副虹又叫霓，两者为同心的圆弧。副虹的成因与主虹基本相同，但颜色分布截然相反，那是因为副虹是阳光在小雨滴中经过两次反射和两次折射而形成的，即折射—全反射—全反射—折射而形成的。