Question

课题三：与光有关现象的实验探究
夏季的雨后，天上通常会出现一道美丽的彩虹如图．小玉想，我们通常看到的太阳光是白光，那彩虹是怎样产生的呢？他想弄清其中的秘密．

他按照老师的提示组装如图所示的装置．果然在光屏上出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛紫七种颜色的光跟天上的彩虹一样．他得到了如下结论：
（1）天空出现的彩虹，可以说明太阳光是一种______（填“单色光”或“复色光”）；
（2）逆向思维，如果将这几种光混合，将会得到______光．
小张翻开课堂笔记他将这次实验现象与声现象的有关知识结合如下：

通过询问老师得知：由两个对象的某些相同或相似的性质，推断它们在其他性质上也有可能相同或相似的一种推理方法叫类比法
小张通过类比得到如下推论：
（1）超声波的______好，几乎沿直线传播；而核爆炸产生的次声波可以绕地球2～3圈，类比可以得出红光绕过障碍物的能力比紫光强，传播距离远
（2）由可听声波的频率变化范围类比可以得出红光的频率小于紫光的频率
（3）根据声音的传播需要介质可以类比得出光的传播也需要介质
（4）根据人耳有听不见的声音超声波、次声波可以类比得出红光外侧与紫光外侧有人眼看不见的光
小张想：类比得到的结论不一定正确，因此，要确认结论的真确性，还需经过论证．
小张的推论中肯定有一条是错误的，请你帮他改正并结合一些现象阐述理由：
改正：______
理由：______
以下是小张给出的部分论证请你补全：
（1）红绿灯，是以红灯为停的标志，正是因为：______．
（2）根据声音的多普勒效应：远离我们的火车汽笛声，听起来声音变钝，说明音调变低，频率变______；根据光的多普勒效应：行星远离我们而去时，发生“谱线红移”的现象说明红光的频率小于紫光的频率
小张在论证推论（4）时，遇到困难，对于看不见的光我怎么验证它的存在呢？他冷静的思考了一会儿，终于想出实验验证的方法：
（1）寻找方法：超声波人耳听不到，但超声波可以粉碎人体内的小石头说明______；光呢，它可以使周围变得明亮，变得温暖、可能使胶卷感光…
（2）进行实验：装置如图所示先分解太阳光，直接将温度计放在各色光及红光、紫光外侧等区域发现红光外侧温度计示数上升，说明红光外侧有看不见的光，它能使被照射的物体发热具有______效应．将一百元纸币的荧光物质放在各色光及红光、紫光外侧等区域发现在______区域，纸币中的荧光物质发光，具有______效应．
（3）得出结论：自然界有人眼看不见的光
（4）实验评价：小玉发现小张在实验过程温度计示数上升较慢需要改进，
①改进方法是：______；
改进理由是：______．
小玉发现还有一处设计不科学．请你代小玉告诉他：
②设计不科学的是：______；
改进方法是：______．

Answer 1

解：（1）天空出现的彩虹，是由红、橙、黄、绿、蓝、靛紫七种颜色的光组成，此实验说明，太阳光是一种复色光；
故答案为：复色．
（2）再让三棱镜分解出来的彩色光带通过灵异倒置的三棱镜后，光束又混合成白光，进一步证实了白色的太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这七种颜色组成．
故答案为：白．
（1）超声波具有方向性好、穿透能力强，易于获得较集中的声能等特点．
故答案为：方向性．
（4）小张的推论（3）有错误，因为光的传播不需要介质，太阳光通过太空可以照射到地球上．
故答案为：光的传播不需要介质；太空是真空，太阳光可以照射到地球上．
（1）根据大气对光的散射特点可知：红光绕过障碍物的能力比其他光强，传播距离远，防止下雾天因看不清而出现交通事故，所以红绿灯，是以红灯为停的标志．
故答案为：红光绕过障碍物的能力比其他光强，传播距离远，防止下雾天因看不清而出现交通事故．
（2）音调高低与振动频率有关，频率大，音调高，频率小，音调低，所以听起来声音变钝，说明音调变低，频率变小．
故答案为：小．
（1）超声波有很强的穿透性，能够传递能量，所以外科医生可以利用超声波振动除去人体内的结石．
故答案为：声音具有能量．
（2）红光之外是红外线，红外线的热效应很强，红外线能使温度计示数升高很快．
紫外线使荧光物质发光，钞票上有荧光物质，起到防伪的作用．
故答案为：热；紫光外测；荧光．
①因为黑色吸热本领强，所以可以将温度计玻璃泡涂黑，使温度计示数变化较大，增加温度计的灵敏度．
故答案为：温度计的玻璃泡涂黑；黑色吸热能力强．
②因为小张要比较9处不同区域的温度，所以如果只用一支温度计测量，测量的温度数值误差很大，很不准确，因此用一支温度计实验不妥，应用九支温度计同时放在不同区域，比较温度的高低．
故答案为：用一支温度计实验不妥；应用九支温度计同时放在不同区域，比较温度的高低．
分析：（1）复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散．
（2）再让三棱镜分解出来的彩色光带通过灵异倒置的三棱镜后，光束又混合成白光．
（1）根据超声波的特点来回答此题．
（4）分析小张的推论，发现（3）根据声音的传播需要介质可以类比得出光的传播也需要介质，有明显错误，因为光的传播不需要介质．
（1）大气对光的散射有一个特点：波长较短的光容易被散射，波长较长的光不容易被散射，红光不容易被散射，在空气中可以传播较长的距离．
（2）音调高低与频率有关，频率大，音调高，频率小，音调低．
（1）超声波有很强的穿透性，能够传递能量，应用于医学方面．
（2）红外线的热效应强，根据这一特性制成热谱仪、夜视仪等等．紫外线的用途：使荧光物质发光，制成验钞器；杀菌；促使维生素D的合成．
①根据黑色吸热本领比其他颜色强来解答．
②小张要测9处不同区域的温度，因此只用一支温度计，显然很不准确．
点评：此题综合考查了光、声音的知识，这些内容都和生活息息相关，体现了物理来源于生活，服务于生活的宗旨，要求学生在平时多观察，多思考，注重理论联系生活实际．