S02E01 室內彩虹
科學點：光的折射、反射、繞射與干涉
藝術點：七彩光譜
蛋黃3y1m
課程長度：60min
內容難度：★★☆☆☆
學生配合度：★★★☆☆
第一季的第一堂課我們做了三款天氣瓶，第二季也來個氣象實驗做開場，利用四種不同方法製造室內彩虹。大家應該有注意到我們都盡量選用容易取得，或還有其他實用價值的普及材料，才方便大家同樂，所以厲害的三稜鏡，或是非得要陽光和庭院加持的浪漫灑水器都不會出現在這裡。
本課程用到的物品。
水杯彩虹
✓ 玻璃杯（直筒那種也行）
✓ 水
✓ 白卡紙
✓ 陽光或手電筒
STEP 1：架設水杯與屏幕
將水杯裝水8分滿，白卡紙對折立在旁邊。因為我用的是有腳座的酒杯，所以白紙也跟著墊高了。大家可以參考照片中的相對位置。
STEP 2：提供光源
怕天公不做美，我是在晚上操作，利用手機手電筒，光線集中強度也夠。繞著水面試出能折射彩虹到白紙上的角度。若條件許可，利用窗邊的陽光也可以。
STEP 3：觀察彩虹
請蛋黃觀察映照在白紙上的顏色，依序說出來。
原理： 光是由不同波長（簡單說是不同顏色）的光組成的，這些多彩的光合在一起會變成白色。白光從空氣射入水中會在水面【第一次折射】，使得這些波長不同的光因為折射幅度不同，改變了前進的方向而分離出來，接著在水杯內緣【反射】，出水面再【第二次折射】，形成了我們看到的彩虹。霓虹是因為在水中多反射一次，造成光譜順序顛倒。我們的水杯形狀或入射光的角度造成光線的兩次反射，所以實驗出來的結果是產生了霓虹。
鏡子彩虹
✓ 淺碟
✓ 鏡子
✓ 水
✓ 手電筒
STEP 1：架設水中鏡
將淺碟裝水，鏡子斜放水中，約蓋過鏡面一半。鏡子的方向朝向白色牆面但微偏，參考第一張圖。
STEP 2：提供光源並觀察
用手電筒以類似第一個實驗的方法去照射鏡子，直到調整出能折射彩虹到牆面上的角度。請蛋黃觀察彩虹。
這個做法可以確保光線在水中只發生一次反射，所以投射出來的是彩虹而不會是霓虹。
泡泡彩虹
✓ 泡泡水
✓ 鏡子
✓ 白卡紙
✓ 手電筒
STEP 1：將泡泡吹到鏡子上
將鏡子打濕，將泡泡吹到鏡子上，使之停留。
STEP 2：製造彩虹
將白卡紙立好，用手電筒照射泡泡，調整角度直到彩虹映照在白紙上。某些角度甚至能看到光線折射出來光譜分離的效果呢！
原理：泡泡膜非常薄，但將它放大來看後，會發現光線先在膜外層發生【第一次反射】，由空氣進入泡泡的時候則產生【第一次折射】，接著在遇到泡泡膜的內層時再發生【第二次反射】，再經過【第二次折射】出泡泡膜外。二次反射的光重疊則產生【干涉】，不同的干涉結果產生不同顏色的光。
光碟彩虹
✓ 紙巾捲軸
✓ 光碟片
✓ 白卡紙
✓ 手電筒
✓ 刀片
✓ 鉛筆
✓ 膠帶
✓ 廢紙
STEP 1：描出直角三角形
用廢紙摺出一個直角邊為6cm的直角三角形。將三角形放到紙捲軸上，斜邊與軸端平行，距離約5cm左右，將三角形的兩個直角邊描上去。
STEP 2：描出圓弧並割開
在描好的三角形的直角端，畫出一個圓弧候用刀片割開。
STEP 3：切割觀察孔
在切開的圓弧對面，切出一個小孔。可以比圖片中的位置再往下一點。
STEP 4：光源入射孔
將捲軸立在白卡紙上，描出一個圓後剪下，並在圓心位置切出一個細長的長方形孔。將做好的紙片貼在捲軸上端（離側邊觀察孔較遠的那一端）。
STEP 5：卡入光碟片
將光碟片磁軌面朝上，插進圓弧切口如圖。捲軸是否裝飾就看個人喜好。我順便利用了手邊有的七彩漸層紙膠帶，讓蛋黃練習排序後，再跟他一起貼上裝飾。
STEP 6：觀察彩虹
讓蛋黃從觀察孔窺視內部，同時由上方入射孔提供光源，請他觀察彩虹。如果利用陽光怕會過強，家長最好先自身試過沒問題再讓孩子看。
其實直接拿光碟片與手電筒就能投射到牆面上，但我們喜歡這個煞有其事的小勞作 :)
原理：光碟片上有非常細微的同心圓軌距，類似光柵有無數個間距極小的狹縫，能讓白光產生【繞射現象】，不同波長的光一樣有不同的繞射角，使得光譜分散開來。
