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折射
反射
導言
您知道嗎，在美國，我們通常計算彩虹中有七種顏色，而在世界其他地方，人們只計算五種顏色？我們都看到相同的彩虹，但是數顏色可能會很棘手，因為它們都無縫地融合在一起。因此，下次您在天空中看到彩虹時，請嘗試數數您看到了多少種不同的顏色！
如果您不想等待那麼久，則可以在此活動中數數您自己建立的迷你彩虹中的顏色！透過它，我們可以探索產生這些美麗的“雨後拱門”的光的物理學原理。
背景
彩虹除了美麗之外，還是可見光色散及其波長光譜的絕佳示例。可見光以波的形式傳播，很像聲音和海浪。類似於我們根據波長聽到不同的聲音一樣，我們將不同的光波長視為從紅色到藍色的顏色光譜，這就是我們如何從一碗不同顏色的糖果中挑選出黃色軟糖的原因。可見光譜的顏色通常被稱為 ROYGBIV，代表：紅、橙、黃、綠、藍、靛和紫。這是可見光波長的順序，從紅色（最長）開始到紫色（最短）結束。這也是顏色在彩虹中出現的順序！
當陽光穿過懸浮在大氣中的水滴時，就會出現彩虹。每個水滴的行為都像一個小的稜鏡，折射光線並將其反射回我們的眼睛。當陽光進入水滴時，它首先被折射（在進入水滴時彎曲），然後被水滴的內表面反射，使其以（非常近似的）90度角轉彎，然後當它離開水滴並重新進入空氣時再次被折射。那真是太多的彈跳了！
光折射是指光線進入不同介質時彎曲的方式。您可以透過在透明玻璃杯中裝滿水，然後透過玻璃杯觀看來親自觀察光折射。玻璃杯另一側的所有事物看起來都略有變形。這是由於光線在進入玻璃杯的遠側，穿過水，然後穿過玻璃杯的另一側，然後才到達您的眼睛時發生彎曲造成的。
不同波長的光線彎曲的程度不同。較短的波長（例如藍色和紫色）彎曲的程度略大於較長的波長（例如紅色和橙色）。當白光（包含所有顏色的光）進入水滴然後再次離開時，每個不同波長的光都會以略微不同的角度折射。結果，白光被分解為其組成部分，我們可以看到所有顏色，形成美麗的彩虹！
材料
淺玻璃烤盤
水
白色紙張
紅色紙張
藍色紙張
陽光
室外桌子，椅子或幫助您握住烤盤的人
準備
將您的烤盤裝滿約一半的水。
將您的烤盤帶到室外，並將其放在桌子上，使一端伸出桌子邊緣。小心不要讓烤盤傾倒！您可以使用另一個烤盤或您的幫手來固定烤盤的位置。
步驟
將您的白紙放在地面上，陽光會穿過您的烤盤照射到白紙上。您對紙上的水的外觀有何看法？您看到任何顏色嗎？
緩慢更改紙的角度，直到形成一個小彩虹。測試紙的角度，直到獲得最大的彩虹為止。什麼紙張位置最適合形成彩虹？什麼位置最難以看到彩虹？彩虹中哪些顏色最清晰？哪些最難看到？
注意紙上出現的顏色順序。彩虹的底部是什麼顏色？頂部是什麼顏色？
在握住白紙以便可以看到彩虹的同時，將您的藍紙輕輕放在白紙的頂部。您對藍紙上的彩虹有何看法？是更容易看到還是更難看到？
在白紙和藍紙之間來回切換，並注意彩虹的變化。使用藍紙，哪些顏色最容易看到？哪些更難看到？使用白紙，哪些顏色最容易看到？哪些更難看到？ 測試每張紙，並注意彩虹頂部或底部是否更容易看到顏色。
取下藍紙，但保持白紙不動，以便您仍然可以看到彩虹。將紅紙輕輕放在白紙的頂部。您對紅紙上的彩虹有何看法？是更容易看到還是更難看到？
在白紙和紅紙之間來回切換，並注意彩虹的變化。使用紅紙，哪些顏色最容易看到？哪些顏色更難看到？使用白紙，哪些顏色最容易看到？哪些更難看到？ 測試每張紙，並注意彩虹頂部或底部是否更容易看到顏色。
額外： 使用彩色鉛筆、蠟筆或記號筆來給您在白色、藍色和紅色紙張上看到的彩虹著色。使用剪貼簿固定紙張，並填充您在每張紙上看到的彩虹的顏色。比較您繪製的顏色！
觀察結果
在此活動中，您建立了自己的迷你彩虹。即使您的彩虹比您在天空中看到的彩虹小得多，但兩個彩虹都是由相同的原理建立的：光的反射和折射。
我們知道折射是指光線穿過不同的介質或材料（例如玻璃、水或塑膠）時如何彎曲。當陽光穿過玻璃烤盤中的水時，光線會彎曲。由於白光（例如陽光）由所有可見顏色組成，這意味著它們都會彎曲。由於這些不同的色光具有不同的波長，因此它們會以略微不同的角度彎曲。水有效地將白光分解為其不同的顏色成分。這種光到達您的紙張，您會看到反射的所有不同顏色。
您應該注意到您在彩虹中觀察到的光線會根據您的彩色紙張的顏色而變化。請注意，您觀察到的變化取決於您使用的藍色和紅色紙張的色調。如果您發現的結果與這些略有不同，那也沒關係！嘗試測試其他顏色的紙張，看看您會發現哪些其他結果。
使用白紙，您應該能夠清楚地看到所有顏色。這是因為白紙會反射白光——而且我們知道，白光是由整個可見光譜組成的。因此，您可以在彩虹中觀察到所有顏色。當您使用藍紙時，您可能會觀察到某些顏色看起來更清晰一些。如果您用藍紙更容易看到彩虹，這可能是因為您在藍紙上看到的反射水比在白紙上看到的少。水在白紙上的反射會使您更難以清楚地看到彩虹。藍紙不像白紙那樣反射所有光線，而是吸收某些顏色並反射其他顏色。通常，紙上的藍色染料會吸收紅光，從而允許反射一些綠光和所有藍光。由於彩虹中的許多可見顏色都是由一些綠色和藍色光組成的（包括一些含有綠色和藍色光的黃色和粉紅色色調），因此您在藍紙上看到的彩虹顏色可能看起來與您在白紙上觀察到的顏色相似。
但是，當您使用紅紙時，您可能會觀察到明顯不同的彩虹。紅紙上的紅色染料會吸收藍色和綠色光，並且僅反射紅光。由於綠色和藍色構成了可見彩虹的很大一部分，因此去除這些顏色會給我們留下一個非常乏味的彩虹版本。您可能看不到太多顏色，除了彩虹底部的一些橙色和紅色。
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