• 沒有找到結果。

國小自然科教師在「再預測」階段的色光概念

本節將16位國小自然科教師於「再預測」的部分整理歸納出現的色光相關概念,

分述如下,其中包含另有概念與科學概念(表4-2-1)。茲列舉較具代表性例子及受 試教師所提出之疑問予以說明,包含「光波強度」、「光波波長」、「光譜組成」、

「光的折射」、「光的吸收」、「光的反射」、「光的混色」方面等七方面,於第 四節中與前預測階段做一比較。

表4-2-1 「再預測」階段研究對象所持之色光概念

、「光波強度」方面:

在光波強度方面,T01 認為白幕上的呈色是由於透鏡和稜鏡的距離所造成的,

且距離遠近所呈現的顏色也有差別,如距離近一點會色散出同色系色光;T13 在黃 色玻璃紙的實驗中,原先再預測階段他認為可以看到橙色光,但觀察時橙色光並沒 有出現,提出的解釋為〞因為紅色光比較鮮艷,所以看不到橙色光〞。以下為受試 教師之理由:

T01 再黃 1-1A:是因為透鏡和稜鏡的距離會影響色散出幾個顏色,距離近一點就會色 散出同色系顏色,距離遠一點就會淡一點。

T13 解黃 1-2A :看不到橙色光,是因為紅色比較鮮艷,玻璃紙顏色的深淺還有它出 來的效果就會不一樣,會分出比較多種顏色或者是分出單種顏色,紅色光穿透黃 色玻璃紙比較強,其他的光比較弱。

在POE 活動後,T02的疑問:是否需使用凸透鏡?乃由於凸透鏡的作用乃將通 過的光加以聚光,在置於一倍焦距內以加強鹵素燈管的亮度,讓白幕上的呈色效果 增加。T02、T03也提出:三稜鏡擺放的角度呢?是不是會有不一樣的結果?研究者 回答如下:三稜鏡主要為分光,擺放的角度為控制變因,研究者在實驗裝置研發時,

找出色散效果最佳的角度,並標記位置,使每次三稜鏡擺放的角度能固定,呈現最 佳的色散效果,避免造成實驗的誤差,使白幕上的呈色易於觀察。

二、「光波波長」方面:

T02 認為顏色相似的色光,會同時呈現出來;T01 則將色光區分為對比色,色 散時對比色會被吸收,呈現與玻璃紙本身相同的顏色;T11 認為除了與玻璃紙本身 相同的顏色會出現外,還會出現三原色中二個比較接近玻璃紙顏色的色光;T02、

T01 和 T11 所持之理由為另有概念,皆以顏色來對色光呈現作解釋。T05 提到玻璃 紙的混色對色散結果是有影響的。T15 認為各種玻璃紙有不同的顏色,所以只能讓

部分色光通過。T04 在黃色玻璃紙的實驗中以為黃色波長較橙色波長短,所以能看 到橙、黃、綠、藍四種顏色色光;T08 認為綠色和黃色光波長接近,所以綠色玻璃 紙和黃色玻璃紙的結果也應該類似;T16 則提到黃色波長最短的另有概念,並認為 最短波長的光能讓長波長的光通過;T09 也認為和波長有關,波長愈短所包含的色 光愈多,反射出來的光也就愈多。T08 知道藍色和紫色光波長及折射角接近,且波 長會影響折射角的科學概念。T05 認為頻率高會讓頻率低的色光通過玻璃紙;T05 更進一步認為當頻率高的色光為頻率低色光的整數倍時,亦即波長為倍數時,色光 才能通過。T16 將色光區分,紅橙黃歸為同色系,且認為同色系的色光會因此出現。

在圖 4-2-1 和圖 4-2-2 中,受試教師所持的理由中有 46%乃根據色光波長來解 釋,且所持之理由為另有概念。其中以顏色、波長、頻率及色系來解釋的另有概念 有 41%(2-1A,2-2A,2-3A,2-4A),科學概念僅占 5%(2-1S,2-2S)。

T02 再藍 2-1A:綠藍紫的顏色相近,所以色散後都會呈現出來。

T01 再全 2-1A:同樣顏色會出現,紅和綠,橙和藍,黃和紫是對比色,對比色會被吸 收。

T11 解黃 2-1A:紅黃綠,不確定黃色比較接近紅色還是綠色,所以除了自己本身,還 會看到三原色旁邊二個比較接近的顏色。

T15 解黃 2-1S:黃有很多種的黃,所以它只濾掉部分的色光,它沒有完全把它濾掉,

你看那紫色只是變少,可是沒有完全不見,所以我猜可能是玻璃紙的問題。

T04 再黃 2-2A:因為黃色波長比橙色波長短,橙色可以看到四種顏色,所以黃色玻璃 紙會看到橙、黃、綠、藍。

T08 再綠 2-2A:綠色和黃色的波長接近,所以結果也應該很接近。

T16 再綠 2-2A:黃色波長最短的,綠色會出來。

T09 再紫 2-2A:紅、橙、黃、綠、藍、紫,波長短的光是愈多的光混合而成的,射出 來的光就愈多。

T08 再紫 2-2S:藍色和紫色波長和折射角很接近,波長會影響折射角。

T05 再紫 2-3A:頻率高會讓頻率低的過去。

三、「光譜組成」方面:

在光譜組成方面,T15 認為光源的顏色偏黃所以造成呈色的誤差。T14 的科學 概念指出光源是混合光。T01 也指出光譜是以紅、橙、黃、綠、藍、紫、紅、橙、

黃…順序出現,且出現在白幕上的顏色為玻璃紙顏色的前後兩色,因此在紫色玻璃 紙的實驗中,認為會看到紫光的前面二色,也就是藍光和紅光。以下為受試教師所 持之理由:

T15 再全 3-2A:第一個是光源的問題並沒有純白色,它是偏黃,所以它所發出來的光 可能會有點誤差。再來就是玻璃紙顏色的問題。

T14 再紅 3-2S:光源用來代表太陽光就是混合光,紅色的玻璃紙外的其他的色光就是 會被吸收掉,所以只會色散出單一色光。

T01 再紫 3-1A,3-3A:藍紫紅,紫色光前後二個光都會出現,排列光譜順序的前後,鄰 近紫光的二個光會出現。

在 POE 活動後,針對 T02 的疑問:是否需要用鹵素燈,改用其他光源是否可 行?研究者回答如下:使用 110V 550W 的鹵素燈管,原因有二,一為鹵素燈能呈現 出連續光譜,二為鹵素燈亮度大,以利研究對象便於觀察。而 T04 的疑問:外面的 光線是否會對色散實驗產生影響?由於本研究裝置之鹵素燈管亮度大,外界光線相 對於鹵素燈管亮度較弱,因此不足以影響研究對象對色散後的色帶之觀察。

四、「光的折射」方面:

在光的折射方面,T07 認為紅光的折射角小,所以在色散時,只能看到紅光;

T08 也認為藍和紫光的波長和折射角接近,所以會有類似的色散結果;T03 則認為 三稜鏡擺放的角度會影響色散的結果,因此在黃色玻璃紙的解釋中,他認為會偏向 紅光,而在綠色玻璃紙的解釋,則認為某個角度會出現某幾種顏色的光。T02 認為 紅色經過三稜鏡後色散出橙色光和本身的紅色光,但解釋中並未指出紅色玻璃紙是

由色散出的紅色和橙色光所組成的。T01 認為透鏡和稜鏡的距離會影響色散的結 果,距離近則會色散出同色系的色光。T14 則指出色散的觀念是一單色光因折射角 不同,在經過三稜鏡時造成不同色光的分離,且稜鏡的邊長大小會影響白幕上的色 帶寬度,單一色光通過三稜鏡後仍是單一色光,白光是混合光,是由於所有色光被 反射所致。從表 4-2-2 中,受試教師在光的折射所持另有概念占所有概念的 7%

(4-1A,4-2A,4-3A)。以下為受試教師所持之理由:

T07 解紅 4-1A:看到紅色,因為紅色波長最長,折射角度比較小,所以只看到紅色光,

其他的光被混合成白色光。

T08 再紫 4-1A:紅、橙、黃、綠、藍、紫,藍色和紫色波長和折射角很接近,波長會 影響折射角,所以結果也很接近。

T02 解紅 4-2A:會看到紅橙是因為三稜鏡的關係,把紅光色散出紅橙色。

T01 再黃 4-2A:是因為透鏡和稜鏡的距離會影響色散出幾個顏色,距離近一點就會色 散出同色系顏色,距離遠一點就會淡一點。

T14 再全 4-2S:色散是一個純的單色光,經過三稜鏡的時候,因為折射角不同的關係,

而分出不同的顏色,平行光經過放大鏡之後會聚成光束,然後再經過三稜鏡折 射,因為不同的色光會有不同的折射角,才會產生不同的色光,稜鏡太小做出來 的色光帶很小,如果厚一點,折射的路程再差大一點就很寬了。我的概念裡面是 單一的色光經過會聚還是單一色光。經過三稜鏡後還是單一色光,你看到的是白 色,就是全部的色光反射。

T03 再黃 4-3 A:因為紅橙黃色的波長很接近,三稜鏡的這個角度比較偏向紅色光。

T03 解綠 4-3A:三稜鏡的角度所以讓紅色出現了,紅色是光的主色,綠光經過三稜鏡 的這個角度所以就會出現這幾個顏色。

五、「光的吸收」方面:

在光的吸收方面,T14在藍色玻璃紙的實驗中,認為藍色玻璃紙和綠色玻璃紙一

樣會看到紅色和藍色色光。T13則認為接近玻璃紙顏色的色光會被玻璃紙過濾掉而看 不見;T16則認為紅色色光波長較長能蓋掉其他顏色的色光,因此紅光會出現。T04 和T16同樣認為紅光能蓋住其他色光,後來認為所有顏色色光都存在,只是經過藍色 玻璃紙後,出現了藍色較明顯的狀況。從表4-2-2中得知,受試教師在此部分所持之 另有概念占12%(5-1A,5-2A,5-3A),和前預測一樣出現了以「過濾」、「阻擋」

來表示色光被吸收的現象,顯示受試教師在此方面概念不清楚,所持的概念為另有 概念。

T14 再藍 5-1A:白光是混合的,綠色玻璃紙放進去,發現紅色光沒有被吸收,所以我 想如果我把藍色玻璃紙放進去,我預測它會和放綠色玻璃紙的結果是一樣的,(藍 色玻璃紙)沒有把白色的光完全吸收掉,讓紅色和藍色的光出來。

T13 再紅 5-2A:濾掉跟紅光接近波長的光,比較接近紅色玻璃紙的那部分會濾掉之後 就看不見。

T16 解橙 5-3A:因為橙色的光源沒有紅色那麼強,波長吧,蓋不過紅色,可是它可以 把其它顏色蓋掉,紅色比橙色強,橙色蓋不過紅色,可是可以蓋過後面的顏色。

在 POE 活動後,針對 T09 的疑問:我們肉眼看到的紅色光和經過玻璃紙的紅 色光是否相同?回答如下:物體的顏色並不一定為單一色光,乃由該物體反射未被 吸收的部分色光混色的結果。因此紅色玻璃紙的紅色光和肉眼所見紅色光並不一定 是相同,有可能是單一紅色光,也有可能是由其他色光混合而成的紅色光。

在 POE 活動後,針對 T09 的疑問:我們肉眼看到的紅色光和經過玻璃紙的紅 色光是否相同?回答如下:物體的顏色並不一定為單一色光,乃由該物體反射未被 吸收的部分色光混色的結果。因此紅色玻璃紙的紅色光和肉眼所見紅色光並不一定 是相同,有可能是單一紅色光,也有可能是由其他色光混合而成的紅色光。