主题虽然是三棱镜,但是先不让三棱镜出场,而是拿出几片普通的平板玻璃,叫听众透过玻璃片查看放在桌上的某个物体,比如一支笔。
这个当然很简单,只要把玻璃片放在眼前,对着桌上的笔看,就可以看到笔,这就像透过窗户玻璃看东西一样,不会有什么新奇的结果。
活动2
拿出几个三棱镜,叫听众透过三棱镜观看同样的笔。
听众一般会把三棱镜放在眼前,然后(按习惯)对着笔看,结果会发现根本看不到笔。笔到哪里去了呢?怎样才能看到笔呢?有的听众会转动三棱镜的角度,这是没用的。为了看到笔,眼睛对着笔看是不行的,而要向高处看或者向更低的地方看。有的听众最后会透过三棱镜看到笔,不过有的昂着头,有的却把头低得很低。
这是怎么回事呢?我这时提醒看到笔的人,注意三棱镜在自己眼睛前是处于什么姿态,尖顶和平底各朝着什么方向?
会注意到,昂着头看到笔的,三棱镜都是尖顶朝上,平底朝下;把头低很低看到笔的,三棱镜都是反过来。
我这时提出一个问题:三棱镜与平板玻璃有什么不同?
我们一般会把三棱镜看成是与平板玻璃完全不同的两样东西,其实是不对的。它们有很相似的地方。然后画图叫听众看到平板玻璃与三棱镜的相同与不同之处[我很喜欢霍夫曼讲化学的一本科普书《相同与不同》]。
活动3
听众在进行活动2的时候,会发现透过三棱镜看到的东西的边缘出现了彩色条纹。现在专门来研究这些彩色条纹。
为了在更为单纯的条件下来观察彩色条纹,把各种颜色的彩色纸(包括白色纸)剪成一些细长条,放在黑色的物体(比如黑色衣服,打印成黑色的纸)上,透过三棱镜观察这些细纸条。
会看到,白色的细纸条扩展成了彩虹一样的颜色序列,而其它颜色的纸也大多扩展成几种颜色。比如,我们以为很纯的蓝色纸条,却扩展出黄色来。还有,眼睛看上去颜色完全相同、但是用不同方法染色的纸条,会扩展成不同的几种颜色,而用同种方法染色的同种颜色的纸条,扩张成的颜色序列则是相同的。
提醒听众注意,白色纸条扩展成的颜色序列的两端,红色与紫色,与三棱镜的尖顶与平底的对应关系。会发现,紫色总是出现在尖顶方向,红色出现在平底方向。
活动4
把屋子弄暗,用手电筒照射三棱镜,远处用白纸接收透过的光,白纸上看到彩虹的颜色序列。这是关于三棱镜最著名的实验。
提醒大家注意,白纸上的颜色序列的两端,红色和紫色,与三棱镜的尖顶和平底是怎样对应的。
会发现:红色出现在尖顶方向,紫色出现在平底方向。与活动3中的对应关系相反!
叫大家思考:为什么会反过来?
活动5
拿来一块凸透镜,叫大家比较三棱镜与透镜的相同与不同之处。使大家认识到,凸透镜的各个部位,都是一块三棱镜;离凸透镜中心越远的部位,三棱镜的顶角越大;凸透镜的中心部位,相当于一块平板玻璃。