熱熔膠光學散射

以白光LED照射熱熔膠一端，觀察熱熔膠所顯現的顏色變化，研究光在介質中的散射現象。

實驗裝置

熱熔膠、不同顏色的LED

實驗目的

利用隨手可得的器材，觀察連續頻率可見光的散射現象，用以模擬藍天與夕陽的成因。

實驗演示

示範實驗

原理說明

連續波長的白光之中，含有不同波長的光，例如藍光與紅光。在空氣或介質中，因含有尺寸小於波長的雜質，而發生瑞利散射(Rayleigh scattering)，一般來說藍光（波長較短）的瑞利散射現象較明顯，因此藍光衰減較快；而紅光則反之，具有較遠的「穿透力」。因此在熱熔膠的兩端，將呈現藍色與紅色的差異。（進階學習：造成空氣灰濛的米氏散射(Mie scattering)，則在雜質大於光的波長時發生。）

改以不同顏色的LED作為光源，結果如下圖：

思考問題

• 藍天為什麼是藍的？夕陽為什麼是紅的？與這個實驗有什麼關係？
• 海水為什麼是藍的？葉子為什麼是綠的？與這個實驗有關係嗎？
• 熱熔膠之外，可以使用液體介質(例如牛奶)嗎？
• 改變熱熔膠的密度或長度，是否會有不同的影響呢？
• 陽光中除了可見光，紅外線(IR)與紫外線(UV)也佔有重要的地位，試討論紅外線與紫外線又會有什麼不同。

生活中的應用

藍天與夕陽

參考資料

Fundamentals of Physics, Halliday

工作人員

魏銘良
陳宥任

指導老師

傅昭銘教授