合成白光的实验
合成白光的实验
对于“说明各色光通过凸透镜后又合成了白光”的实验，是一个可以做得非常成功的实验：
用太阳光做光源，凸透镜的焦距为15cm。当透镜与棱镜间的距离为27cm时，把白屏放在距透镜约为33cm处，在屏上就会看到很清晰的白色光带。改变透镜至棱镜间的距离（必须大于透镜的焦距），也总可以很容易地找到适当位置的屏看到白色光带。河北青龙县教委会教研室金尚英都老师们详细说明如下：
一束平行白光经棱镜色散后分解为彩色光带，其中各种颜色的光束经凸透镜折射后，分别通过各自的焦点，然后在一位置上汇合，白光就在这位置上合成。如果把白屏放在这位置，就会在屏上看到一条白色光带。取一束频率最高的紫光和一束频率最低的红光画成示意图，如（图1）所示。
图1
图中，ABCD表示狭缝，A′B′C′D′表示由棱镜的第二折射面射出处的光带，A1B1C1D1表示射在凸透镜上的彩色光带中的频率最低的红光束，A2B2C2D2表示频率最高的紫光束，A″B″C″D″表示在白屏上合成的白色光带。
应该注意到，屏上的A″点与A、A′、A1和A2各点对应，同样，B″与B、B1、B1和B2对应，……，这可以通过有趣的实验验证。
若用纸片将ABCD的A角或A′B′C′D′的A′角遮住，就会看到屏上原白色光带的A″B″C″D″的A″角无白光。
若用纸片将射在透镜上的红光束的右（A1B1端）下部分遮住，就会看到白屏上原白色光带的左（A″B″端）上部分变成了淡兰色；如果把射在透镜上的红光束的右端都遮住，则屏上原白色光带的左端全部变成了淡兰色。同样，把射在透镜上的紫光束的右上部分遮住，就会看到屏上原白色光带的左下部分变成了淡黄色；如果把紫光束的右端都遮住，则屏上原白色光带的左端全部变成了淡黄色；如果再把射在透镜上彩色光带右端的兰、绿、黄等色光也遮住，只让红光通过，则屏上原白色光带的左端就完全变成了红色。
图2
如果取垂直于棱镜的棱A并通过透镜L主轴的平面上的光路画成光路图如（图2）所示。由图2可看出，当屏放在ab处时，在屏上应出现白色光带；而将屏向透镜方向移动时，屏上应出现下沿为红色上沿为紫色中间为白色的光带；将屏向远离透镜方向移动时，在屏上应出现上沿为红色下沿为紫色中间为白色的光带。
根据凸透镜成像规律，明确下列几点：
1．要想在屏上获得清晰的白色光带，透镜到棱镜间的距离必须大于透镜的焦距。
2．透镜距棱镜越远，则屏距透镜越近，屏上的白色光带越小、越亮；透镜距棱镜越近，则屏距透镜越远，屏上的白色光带越大、越暗。
3．屏上的白色光带A″B″C″D″是棱镜第二折射面上A′B′C′D′的倒立的实像。
4．白光不是在各色光各自的焦点处合成的。
如果把屏放在各色光的各自的焦点处，如图3所示，我们在屏上看到的仍将是彩色光带（其长度要比狭缝短得多，但很明亮），这时，屏上的彩色光带的每一点上的彩色可以近似地认为是由一种频率或频率相近的单色光形成的。这正是分光镜的原理。
图3
有些同志之所以认为这是“一个做不成的实验”，也许就是因为把光屏放在这个位置上的缘故，确实课本中的图也是把屏放在这个位置上，但它只是示意而已，不可求全责备的。