太陽光中可見光的能量
廣東省高要市第二中學初三7班：溫志興**：131********
指導老師：黃佳吳坤豔
摘要：。
關鍵詞：吸熱量色光能量
引言： 能源是當今世界上共同關注的問題。太陽能是現在最有發展潛力的能源之一。
太陽光是太陽向外傳遞能量的主要方式，太陽光是由多種色光組成。在日常生活中，我們也能發現：在陽光下，穿黑色的衣服比穿其他顏色的衣服會熱一些；油罐為了盡量反射光，也塗為白色。
老師曾告訴我們物體會吸收太陽光的熱量，不同顏色物體吸收的熱量不一樣。當物體不吸收（反射）某種顏色的光時，物體就成什麼顏色，而黑色不反射任何顏色的光，白色反射全部顏色的光。我由此推想：
黑色物體吸收的熱量比綠色物體多吸收了綠光部分，比紅光物體多吸收了紅光部分；則當我們用黑色物體吸收的熱量減掉綠色物體吸收的熱量時，就得到未被吸收綠光能量。以此類推，紅，黃，橙，藍，紫都一樣。因此，我想利用這個想法做個實驗來**一下這六種光能量的關係。
通過查閱資料我又知道，熱能主要以短波波長的光波傳遞，即反射光為短波波長的光的顏色吸熱能力差。按照各顏色的波長，可以推斷出各顏色物體吸熱能力由強到弱排名為：黑-紅-橙-黃-綠-藍-紫。
因此，我想通過實驗來驗證一下這個猜想。
一．實驗理論分析
我們能見到的可見光，通常是指紅，橙，黃，綠，藍，靛，紫七種顏色。由上面的理論推想，可以得出以下的計算公式：
我們根據：
q吸=cmt (1)
求出同質量同種物體在不同顏色的同種容器中吸收的熱量q吸(t=t-t0)。然後，某種色光的能量：
e=q吸（黑）—q吸（某色） (2)
實驗需要知道吸熱物體的質量m,並測出吸熱物初始溫度t0以及吸熱後的溫度t,以計算得到某種色光的能量。
二．實驗器材：
量筒（10ml）乙個,試管8只，溫度計8只，試劑顏料，純淨水，泡沫，同樣的膠杯（若干個）
說明：在這個實驗中，我選用了水作為吸熱物體，我選水的理由包括以下幾點：
1.取材方便，水的溫度變化比較明顯，便於測量；
2.水是很好的溶劑，顏色容易改變；
3.便於控制除了溫度外的其他條件相同；
4.熱傳遞效果比較好，溫度均勻。
實驗裝置如下圖一所示：
圖一：實驗裝置圖
三．實驗過程與資料分析
（一）實驗步驟：
1. 選擇乙個晴朗無風的天氣進行實驗。
2. 取一大杯常溫水，分別向7個倒入相同質量的水。
3.向膠杯中新增顏料試劑，攪拌，使其溶解在水中；4 用量筒量取10ml各顏色的試劑分別加入7只試管中；5.用量筒量取10ml常溫自來水，加入另一支試管中；
4.用中間有乙個小孔，大小略大於試管口的小泡沫塞住試管口，把溫度計穿過泡沫的小孔，使溫度計液泡浸在試管中部；
5.用溫度計量出每個試管內水的溫度；
6.把試管放在試管架上，並放於陽光下，所有試管均接受相同的陽光照射；
7.10分鐘後，讀出溫度計的示數t1；10.反覆上述4——9步驟3次。
（二）實驗資料：
實驗測出各種顏色溶液吸熱後的溫度變化，如表一所示。
表一：各種顏色溶液吸熱前後的溫度
注：t10表示第一次實驗時各溶液的初始溫度；t11表示第一次實驗時各溶液的吸熱後的溫度；t20，t21，t30,t31以此類推；t1是第一次試驗時的溫度變化（t1=t11-t10）t2,t3以此類推。
（三）資料處理：
水的密度為1.0*103kg/m3,由m=v我們可以求出10ml溶液的質量m（溶液的密度看作和水的密度相同），並根據上面的資料，我們可以通過前公式（1）q吸=cmt求出每次試驗吸收的熱量。整理資料如表二。
表二：各種顏色溶液溫度的增長以及吸熱量
注：q吸1是第一次吸收的熱量；q吸2是第二次吸收的熱量q吸3是第三次吸收的熱量。
由表二，並且結合公式（2）可以求出不同顏色溶液吸收熱量與黑色溶液吸收熱量之差，即各種色光能量（以第一組實驗的紅光為例，e（紅）=231-218=13j）。得到表三資料。
四．實驗結論
1.從表一和表二資料可以看出，黑色溶液吸熱確實是最多的，而無色液體吸熱最少，這與開始的猜想相同。綜合三次實驗可以得到吸熱量從高到低排序為：黑-紅-橙-黃-綠-藍（並）紫-無色。
2.由表三可以得出：太陽光的各種色光中紫光（或藍光）的能量最大，紅光能量最小，綠光能量居於中間。並且，能量從大到小排序依次是紫（藍）-綠-黃-橙-紅。
最開始的理論分析認為紫色物體比藍色物體吸收的熱量要多，但實驗結果藍色溶液與紫色溶液吸熱量相同。我猜測這可能因為：（1）本來藍光與紫光的能量就很接近，在實驗誤差範圍內看不出藍光和紫光能量的差別；（2）實驗過程中存在一些誤差導致這樣的結果。
從實驗看出，無色的水溶液仍然有公升溫，這部分熱量究竟是**於直接吸收太陽光的能量還是由於空氣傳熱，還有待繼續確認。
五．實驗中的不足
1．實驗操作中的不足：
（1）我曬了才10分鐘，水吸收了較少的熱量，而且水的比熱容較大，所以溫度差異不大；（2）量取溶液時缺少膠頭滴管量的的溶液不精確，而且由於試管太小，只量取了10ml水溶液，會導致實驗誤差比較大；（3）溫度計讀數有誤差；（4）讀數時較慢，不能同時讀數，存在誤差。（5）試劑溶液顏色不是很深，沒有純自然的顏色。
2.實驗理論上的不足：
（1）首先，各種顏色（如紅色）並不是乙個標準的定義，紅色可以深一些也可以淺一些，這樣對實驗結果的影響會比較大。
（2）實驗中考慮各種顏色溶液吸熱時沒有考慮各種溶液的反光。如果各種顏色溶液的反光率相同，那麼各種顏色溶液吸收的熱量的比例就能反映太陽光中各種色光能量的比例，但是實驗中並無法確定各種顏色溶液反光率是否相同。
致謝感謝黃佳老師，吳坤豔老師對我的指導和幫助；
感謝父母對我的支援；
感謝梁有為同學對我的鼓勵及對我試驗的幫助和配合；
感謝組委會，讓我有機會親身體驗物理其中的樂趣與奧秘；
心得與體會
通過這實驗，我體會到了控制變數法的重要意義；體會到做作業時，題目中一些條件不計，這些在實驗時是很難控制忽略不計的。
這次試驗是自己出生以來的第一次課外實驗，雖然在實驗過程中遇到很多麻煩，但它給我還是快樂的，使我有了乙份成就感和濃厚的實踐興趣。
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