三原色

原作者：謝迺岳
關鍵詞：可見光，複合光，色散
同義詞：手指燈，三分顏色，混合光

市面上有一些可以戴在手指上的小燈，分別具有紅、綠、藍和白光。把手指燈放在紙杯中作為小夜燈很美麗、用手指燈作為手電筒很方便、由下方往上照射臉部還可以嚇人！手指燈能玩色彩疊加的活動，還有很多科學遊戲等你來玩！

探究問題

1. 手指燈的結構是什麼？
2. 可否使用手指燈作為交通號誌？
3. 可否使用三原色燈合成白光？
4. 互補色是什麼？
5. 可否用手指燈來展現天空藍和夕陽紅的原理？

實作項目

1. 材料
   手指燈（LED+電池），白紙，塑膠杯，牛奶或豆漿，筆。
   
2. 製作
   將白紙對摺後直立在桌上，做為紙屏。
   
3. 操作
   把三支彩色手指燈放在桌面，燈光投射在紙屏上的同一點；調整燈到紙屏間的距離至20cm以上，使紙屏上光點處合成為白光。
   
   1. 猜測：合成光為白光時，那一支燈距離紙屏最遠？先猜想再實作。
      
   2. 猜測：合成光為白光時，把一支筆擋在紙屏前，在筆的後方有幾個影子？分別是什麼顏色？先猜想再實作。
      
   3. 猜測：在三杯水中各滴入一滴牛奶（或豆漿），把杯子排成一列，分別用手指燈照射左端的杯子，而從右端觀看。那一種色光的穿透率最高？用白光穿透過三杯水後變成什麼顏色？先猜想再實作。
      

結果與討論

白光是複合光；紅綠藍三原色可以組成白光。在穿透有懸浮粒子的空氣或水中時，會造成散色效應，其中藍光被散射得很開（散射角較大），而穿透率最低。藍天與彩霞的原理是散射，交通號誌與車尾燈選擇紅光也是由於紅光的穿透率最高。

1. 結果：由於紅光與藍光在可見光譜的兩端，功率再強也不易看清；在功率相同時，綠光的亮度最大，因此綠燈須放置在離紙屏最遠的地方。
2. 結果：在筆的後方，屏上共有三個影子；分別是少了紅光的藍綠合成光、少了綠光的紅藍合成光、與少了藍光的紅綠合成光。在白光中減去某一色光後，剩下的光稱為這一色光的「互補色光」。
3. 結果：紅光最不容易被懸浮微粒散射，因此穿透力最強。同理，用白光照射牛奶稀釋液後，藍光被散射離開，我們能看到的是白光減去藍光後的黃光，就像夕陽一樣。

教學目標

國中以上較能理解相關原理，但可以讓國小學生體會光學的趣味。

1. 知識上：認識色光的合成、影子的形成與散射的原理。
2. 技能上：能操作色光的合成與散射實驗。
3. 情意上：喜歡繽紛的世界，更為理性的思考，珍惜任何物質（例如一滴牛奶）。

應用

1. 在科學上：交通燈號與車尾燈的選色原理。
2. 在科技上：電視與電腦畫面的成色。
3. 在藝術上：光與色的變化，圖案的形成。
4. 進階活動：用白光與任何物體（玻璃與光碟片）做分光的實驗。

參考資料

學習單-三原色.docx