一、 实验仪器开发背景

在光的三原色教学中，为了演示光的三原色的合成效果，我利用红、绿、蓝LED灯、凸透镜、暗箱等器材制作了光的三原色合成演示自制教具，教具很成功的演示了光的三原色的合成效果，当完成红、绿、蓝三原色合成白光的演示效果后，为了激发学生继续进行实验探究，我设计了一个问题：“如果用三棱镜对光的三原色合成的白光进行折射后，会看到什么效果”，多数学生认为“红、绿、蓝三原色合成的白光经三棱镜后会分解为七种颜色，会看到彩虹效果”，原因是根据阳光经三棱镜折射后色散为红橙黄绿蓝靛紫的经验。因为光源的原因，实现光的三原色合成复合光的分解实验比较困难，因此，我在光的三原色的合成演示教具的基础上，继续进行改进，设计了光的三原色的合成及复合光分解演示实验。

二、 仪器用途目的

1.探究光的三原色合成色光的颜色；
2.探究光的三原色合成复合光经三棱镜折射分解后色光的颜色。
三、 实验探究原理
1.光的三原色按不同强度可以合成各种色光；
2.光的三原色合成的色光是复合光，其成分与合成前色光相同。
四、 仪器制作
1、 实验器材：红、绿、蓝LED灯、焦距15厘米的凸透镜、开关及可调电阻、电池及电池盒、导线、直径12厘米的PVC管、三棱镜、暗箱等。

2、 如图1所示，制作光的三原色合成与复合光分解演示仪，显示屏可以更换。

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（1） 演示光的三原色的各种单色光；
（2） 演示任意两种三原色色光的合成效果；
（3） 演示三种三原色色光的合成效果；
（4）合成后复合光能够被三棱镜折射分解。
五、创新点介绍
1.演示仪器使用LED灯作色光光源，三原色纯度高，亮度强;
2.在光源与光屏之间使用凸透镜，演示效果好;
3.在合成色光位置加装三棱镜，把合成后的色光进行折射分解，对复合光的成分有了深刻认识。
六、探究过程
1．提出问题
（1）光的三原色合成后是什么颜色？
（2）光的三原色合成后的复合光的成分是什么？
2．做出假设
（1）光的三原色可以合成各种色光。
（2）光的三原色合成的复合光经三棱镜折射分解后的色光与合成前一致。
3．进行实验
（1）演示光的三原色中的任意两种色光的合成演示实验，可以观察到，红色和绿色合成黄色（如图3），红色和蓝色合成品红色（如图4），绿色和蓝色合成青色（如图5）；调整三原色的光强，可以合成各种颜色。

（2）演示红光、绿光、蓝光合成实验，可以观察到，红、绿、蓝三原色合成白色光（如图6）；

（3）调整凸透镜位置，增大显示屏中心白色区域显示范围，把显示屏更换为中心带圆孔的显示屏，通过显示屏中心圆孔的是光的三原色合成的白光，在显示屏圆孔处加三棱镜，在三棱镜后再加一显示屏，在第二个显示屏上观察合成后白光经三棱镜折射后的效果；

（4）可以看到红、绿、蓝三原色合成的白光经三棱镜折射后，分解为红、绿、蓝三种色光（如图7）；

（5）继续进行对光的三原色中的任意两种色光合成的复合光的分解实验，可以观察到红、绿两种色光合成的黄色经三棱镜折射后，分解为红、绿两种色光（如图8）；红、蓝两种色光合成的品红色经三棱镜折射后，分解为红、蓝两种色光（如图9）；蓝、绿两种色光合成的青色经三棱镜折射后，分解为蓝、绿两种色光（如图10）。

4．分析和论证
通过以上探究过程，可以总结出的结论有：
（1）光的三原色可以合成各种色光。
（2）光的三原色合成的复合光经三棱镜折射分解后的色光与合成前一致。
5．得出结论
光的三原色合成的色光与阳光下经三棱镜折射色散后的色光不同，阳光下经三棱镜折射色散后的色光是单色光，光的三原色合成的色光是复合光。
6．评估、交流与合作
（1）观察思考实验操作中有什么失误，观察结果是否可靠，交流自己更好的实验探究方案;
（2）进行光的三原色合成与复合光的分解时应注意什么问题？
七、继续探究
调整三原色色光的强度，可以合成各种不同的色光，对合成后的色光进行折射分解实验探究，观察分解后的色光。
八、光的三原色合成及复合光的分解实验探究意义
调查中发现，多数人对于光的三原色可以合成各种色光有较深刻的认识，但是对于光的三原色合成的复合光的成分的认识存在误区。由于条件的限制，不能实现对光的三原色合成的复合光进行折射分解实验，因此，受阳光经三棱镜折射后分解为七种色光的影响，大多数学生及部分教师认为，光的三原色合成的复合光经三棱镜折射后应该出现七种色光的彩虹效果。通过实验证明，光的三原色合成的复合光经三棱镜折射后分解为合成前的色光，光的三原色合成的复合光与阳光有着本质的区别，光的三原色合成的复合光中没有新的色光出现，因此，光的三原色合成及复合光的分解实验，对于物理知识的学习和认识有着深刻的实践意义和理论指导意义。