一种简易“色光合成演示装置”教具的制作及应用

摘 要：针对物理学中“光的合成”内容，自制“色光合成演示装置”教具。旨在突破教学难点、强化知识，锻炼学生的动手技能，培养创新意识、创新精神。

关键词：光的合成 突破难点 创新意识

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0148-02

在中学物理教学中对色光的合成有两种方法：一种是牛顿色盘（又称“七色板”）。圆板分为七个扇形，依次涂有红、橙、黄、绿、青、靛、紫七种颜色。将圆板迅速转动，可见到板呈白色，说明日光是由以上七种色光合成的；另一种采用不同的滤光片对太阳光过滤得到不同的色光，将其中的两个或两个以上的光叠加后再过滤太阳光进行演示比较。以上方法均存在缺陷：前者在实验中产生的是灰白色的光，不仅和需要的白色有些差距，而且动态的观察让人产生疑问，到底是颜色的混合效果，还是色光的混合效果；第二种方法合成时由于受到滤光片影子的影响，不能直观的看到色光的混合，而且由于滤光片的透光率等因素，合成的光较太阳光也有差异，同时这两种方法都存在实验现象不易和原有的色光同时对比，光的亮度低，容易受场地和自然环境的影响，实验现象不明显的问题。为此，设计的“色光合成演示装置”能解决以上不足。

1 制作原理及材料用具

1.1 制作原理

色光合成的基本原理有三种[1]。

1.1.1 直接混色方式原理

即单色光同时射到同一位置直接叠加复合。

1.1.2 时间混合方式原理

利用人眼的视觉暂留效果将单色光复合。

1.1.3 空间混合方式原理

正常人的眼睛能分辨在明视距离处相距为0.05～0.07 mm的两点。此时，这两点对人眼所张的视角约为1/5，称为最小分辨角。当微小物体（或远处物体）对人眼所张视角小于此最小分辨角时，人眼将无法分辨，便视为一点，观察到的就是复合光。

鉴于此，在设计时主要采用了直接混色方式原理。同时也采用了透镜成像的原理。

1.2 制作材料用具

铝塑板，螺杆螺母，彩色玻璃纸，光源，凹透镜，光屏，电钻，钢锯，剪刀等。

1.3 制作设计图（图1、图2）

其中图1为本实用新型的俯视图。图2为本实用新型的正视图。

（图1、图2中：箱体1、光屏2、轨道3、凹透镜4、单色光源5、电池组6、导线7、支脚8、电源开关9、光源开关10）

在进行色光合成演示时，调整支脚8使箱体1水平，然后先打开电源开关9，再打开需要用到的光源开关10，相应的单色光源5发光，调整各对应的凹透镜4在轨道3上的位置，在光屏2上则会得到不同大小的环形光斑，其中中心的光斑为所有单色光的合成，依次往外圈的光环由依次减少的单色光合成，可及时的进行各种实验的动态演示和静态合成，实时的进行对比[2]。

2 制作过程

2.1 制作演示装置底座

取铝塑板（80 cm×50 cm），按图示制作演示装置底座（见图3）。

2.2 制作彩色光源

电子光源前筒头的玻璃片上分别罩上三色玻璃纸（可多罩几层），做成三色光源。

2.3 组装元件

将三色光源安装到光源轨道最右侧，再在光源轨道上安装凹透镜，光屏插口处安装光屏。在安装各元件时注意光源及透镜中心要在同一条直线上，且均可投射到光屏上。制成后基本构造如图4。

3 使用方法

该装置属物理教学用具，其目的在于提供一种可动态演示，静态合成，同步对比，光的亮度高，实验现象直观、明显的色光合成演示装置。演示时，先打开单色激光光源，再调节光源前凹透镜，调节凹透镜焦距及光源角度，使通过凹透镜发散的光圈投射放到光屏中心上，再调节光源角度，这样就实现了光的合成。该装置可以实现任何色光的合成（包括两光源色光的合成及三光源色光的合成）。

4 教具特点

该装置各合成光实现环形分布、任意合成，对比性极强，由于采用激光光源，则保证了光的定向性以及高亮度和高纯度，其有益效果在于，设计合理，结构简单，动态演示，静态合成，同步对比，光的亮度高、纯度好，实验现象明显直观，消除了场地条件和自然环境对实验的影响。

总之，物理学中低碳环保、廉价教具的设计及应用能提高学生学习的积极性，能培养学生创新意识、创新精神。同时，自制教具是普及实验教学的需要，也是教学研究的需要，同时还是实施素质教育需要。在具体制作中，学生的参与即锻炼了动手技能，更重要的是在思想上要经受多次失败的考验，从而使学生的某些个性得到充分发展，身心得到良好的陶冶，各种素质得到培养和提高。同时，也给学校实施素质教育提供了条件。

参考文献

[1] 王学东，赵军.色光合成的基本原理[J]. 教学仪器与实验，2002，10，14（2）：10.

[2] 康峰.色光合成演示仪：中国，CN201020 684802.6[P].2010-08-09.endprint

摘 要：针对物理学中“光的合成”内容，自制“色光合成演示装置”教具。旨在突破教学难点、强化知识，锻炼学生的动手技能，培养创新意识、创新精神。

关键词：光的合成 突破难点 创新意识

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0148-02

在中学物理教学中对色光的合成有两种方法：一种是牛顿色盘（又称“七色板”）。圆板分为七个扇形，依次涂有红、橙、黄、绿、青、靛、紫七种颜色。将圆板迅速转动，可见到板呈白色，说明日光是由以上七种色光合成的；另一种采用不同的滤光片对太阳光过滤得到不同的色光，将其中的两个或两个以上的光叠加后再过滤太阳光进行演示比较。以上方法均存在缺陷：前者在实验中产生的是灰白色的光，不仅和需要的白色有些差距，而且动态的观察让人产生疑问，到底是颜色的混合效果，还是色光的混合效果；第二种方法合成时由于受到滤光片影子的影响，不能直观的看到色光的混合，而且由于滤光片的透光率等因素，合成的光较太阳光也有差异，同时这两种方法都存在实验现象不易和原有的色光同时对比，光的亮度低，容易受场地和自然环境的影响，实验现象不明显的问题。为此，设计的“色光合成演示装置”能解决以上不足。

1 制作原理及材料用具

1.1 制作原理

色光合成的基本原理有三种[1]。

1.1.1 直接混色方式原理

即单色光同时射到同一位置直接叠加复合。

1.1.2 时间混合方式原理

利用人眼的视觉暂留效果将单色光复合。

1.1.3 空间混合方式原理

正常人的眼睛能分辨在明视距离处相距为0.05～0.07 mm的两点。此时，这两点对人眼所张的视角约为1/5，称为最小分辨角。当微小物体（或远处物体）对人眼所张视角小于此最小分辨角时，人眼将无法分辨，便视为一点，观察到的就是复合光。

鉴于此，在设计时主要采用了直接混色方式原理。同时也采用了透镜成像的原理。

1.2 制作材料用具

铝塑板，螺杆螺母，彩色玻璃纸，光源，凹透镜，光屏，电钻，钢锯，剪刀等。

1.3 制作设计图（图1、图2）

其中图1为本实用新型的俯视图。图2为本实用新型的正视图。

（图1、图2中：箱体1、光屏2、轨道3、凹透镜4、单色光源5、电池组6、导线7、支脚8、电源开关9、光源开关10）

在进行色光合成演示时，调整支脚8使箱体1水平，然后先打开电源开关9，再打开需要用到的光源开关10，相应的单色光源5发光，调整各对应的凹透镜4在轨道3上的位置，在光屏2上则会得到不同大小的环形光斑，其中中心的光斑为所有单色光的合成，依次往外圈的光环由依次减少的单色光合成，可及时的进行各种实验的动态演示和静态合成，实时的进行对比[2]。

2 制作过程

2.1 制作演示装置底座

取铝塑板（80 cm×50 cm），按图示制作演示装置底座（见图3）。

2.2 制作彩色光源

电子光源前筒头的玻璃片上分别罩上三色玻璃纸（可多罩几层），做成三色光源。

2.3 组装元件

将三色光源安装到光源轨道最右侧，再在光源轨道上安装凹透镜，光屏插口处安装光屏。在安装各元件时注意光源及透镜中心要在同一条直线上，且均可投射到光屏上。制成后基本构造如图4。

3 使用方法

该装置属物理教学用具，其目的在于提供一种可动态演示，静态合成，同步对比，光的亮度高，实验现象直观、明显的色光合成演示装置。演示时，先打开单色激光光源，再调节光源前凹透镜，调节凹透镜焦距及光源角度，使通过凹透镜发散的光圈投射放到光屏中心上，再调节光源角度，这样就实现了光的合成。该装置可以实现任何色光的合成（包括两光源色光的合成及三光源色光的合成）。

4 教具特点

该装置各合成光实现环形分布、任意合成，对比性极强，由于采用激光光源，则保证了光的定向性以及高亮度和高纯度，其有益效果在于，设计合理，结构简单，动态演示，静态合成，同步对比，光的亮度高、纯度好，实验现象明显直观，消除了场地条件和自然环境对实验的影响。

总之，物理学中低碳环保、廉价教具的设计及应用能提高学生学习的积极性，能培养学生创新意识、创新精神。同时，自制教具是普及实验教学的需要，也是教学研究的需要，同时还是实施素质教育需要。在具体制作中，学生的参与即锻炼了动手技能，更重要的是在思想上要经受多次失败的考验，从而使学生的某些个性得到充分发展，身心得到良好的陶冶，各种素质得到培养和提高。同时，也给学校实施素质教育提供了条件。

参考文献

[1] 王学东，赵军.色光合成的基本原理[J]. 教学仪器与实验，2002，10，14（2）：10.

[2] 康峰.色光合成演示仪：中国，CN201020 684802.6[P].2010-08-09.endprint

摘 要：针对物理学中“光的合成”内容，自制“色光合成演示装置”教具。旨在突破教学难点、强化知识，锻炼学生的动手技能，培养创新意识、创新精神。

关键词：光的合成 突破难点 创新意识

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0148-02

在中学物理教学中对色光的合成有两种方法：一种是牛顿色盘（又称“七色板”）。圆板分为七个扇形，依次涂有红、橙、黄、绿、青、靛、紫七种颜色。将圆板迅速转动，可见到板呈白色，说明日光是由以上七种色光合成的；另一种采用不同的滤光片对太阳光过滤得到不同的色光，将其中的两个或两个以上的光叠加后再过滤太阳光进行演示比较。以上方法均存在缺陷：前者在实验中产生的是灰白色的光，不仅和需要的白色有些差距，而且动态的观察让人产生疑问，到底是颜色的混合效果，还是色光的混合效果；第二种方法合成时由于受到滤光片影子的影响，不能直观的看到色光的混合，而且由于滤光片的透光率等因素，合成的光较太阳光也有差异，同时这两种方法都存在实验现象不易和原有的色光同时对比，光的亮度低，容易受场地和自然环境的影响，实验现象不明显的问题。为此，设计的“色光合成演示装置”能解决以上不足。

1 制作原理及材料用具

1.1 制作原理

色光合成的基本原理有三种[1]。

1.1.1 直接混色方式原理

即单色光同时射到同一位置直接叠加复合。

1.1.2 时间混合方式原理

利用人眼的视觉暂留效果将单色光复合。

1.1.3 空间混合方式原理

正常人的眼睛能分辨在明视距离处相距为0.05～0.07 mm的两点。此时，这两点对人眼所张的视角约为1/5，称为最小分辨角。当微小物体（或远处物体）对人眼所张视角小于此最小分辨角时，人眼将无法分辨，便视为一点，观察到的就是复合光。

鉴于此，在设计时主要采用了直接混色方式原理。同时也采用了透镜成像的原理。

1.2 制作材料用具

铝塑板，螺杆螺母，彩色玻璃纸，光源，凹透镜，光屏，电钻，钢锯，剪刀等。

1.3 制作设计图（图1、图2）

其中图1为本实用新型的俯视图。图2为本实用新型的正视图。

（图1、图2中：箱体1、光屏2、轨道3、凹透镜4、单色光源5、电池组6、导线7、支脚8、电源开关9、光源开关10）

在进行色光合成演示时，调整支脚8使箱体1水平，然后先打开电源开关9，再打开需要用到的光源开关10，相应的单色光源5发光，调整各对应的凹透镜4在轨道3上的位置，在光屏2上则会得到不同大小的环形光斑，其中中心的光斑为所有单色光的合成，依次往外圈的光环由依次减少的单色光合成，可及时的进行各种实验的动态演示和静态合成，实时的进行对比[2]。

2 制作过程

2.1 制作演示装置底座

取铝塑板（80 cm×50 cm），按图示制作演示装置底座（见图3）。

2.2 制作彩色光源

电子光源前筒头的玻璃片上分别罩上三色玻璃纸（可多罩几层），做成三色光源。

2.3 组装元件

将三色光源安装到光源轨道最右侧，再在光源轨道上安装凹透镜，光屏插口处安装光屏。在安装各元件时注意光源及透镜中心要在同一条直线上，且均可投射到光屏上。制成后基本构造如图4。

3 使用方法

该装置属物理教学用具，其目的在于提供一种可动态演示，静态合成，同步对比，光的亮度高，实验现象直观、明显的色光合成演示装置。演示时，先打开单色激光光源，再调节光源前凹透镜，调节凹透镜焦距及光源角度，使通过凹透镜发散的光圈投射放到光屏中心上，再调节光源角度，这样就实现了光的合成。该装置可以实现任何色光的合成（包括两光源色光的合成及三光源色光的合成）。

4 教具特点

该装置各合成光实现环形分布、任意合成，对比性极强，由于采用激光光源，则保证了光的定向性以及高亮度和高纯度，其有益效果在于，设计合理，结构简单，动态演示，静态合成，同步对比，光的亮度高、纯度好，实验现象明显直观，消除了场地条件和自然环境对实验的影响。

总之，物理学中低碳环保、廉价教具的设计及应用能提高学生学习的积极性，能培养学生创新意识、创新精神。同时，自制教具是普及实验教学的需要，也是教学研究的需要，同时还是实施素质教育需要。在具体制作中，学生的参与即锻炼了动手技能，更重要的是在思想上要经受多次失败的考验，从而使学生的某些个性得到充分发展，身心得到良好的陶冶，各种素质得到培养和提高。同时，也给学校实施素质教育提供了条件。

参考文献

[1] 王学东，赵军.色光合成的基本原理[J]. 教学仪器与实验，2002，10，14（2）：10.

[2] 康峰.色光合成演示仪：中国，CN201020 684802.6[P].2010-08-09.endprint