光的混搭醬玩
壹、活動目標 Goal
「光」是色彩的本質，人們之所以能看見五彩繽紛的世界，依靠的就是光的照射。
國小四年級時，學生們已具備「光直線前進」的概念，五上觀測太陽方位角、製作簡易日晷的活動，也是此概念的延伸應用。而本次教學活動則強調光線與色彩的實驗操作，藉此讓孩子們深入思考光與顏色的關係，啟發小朋友的興趣與想像。
本次活動目標如下：
1.了解光的三原色。
2.運用導光光纖操作光的混色及了解混色原理。
3.利用不同色光光源，製造彩色半影。
4.主動積極參與分組討論與操作，表達操作過程及結果。
大概念 Big Idea
光的三原色及混色原理
核心問題(探究問題) Essential Question
※如何利用光的三原色RGB混合出其他色光？
教學對象
國小生 5~6年級
教學時間
80分鐘 （約2節課）
作者(服務單位)
柯凱珮、沈敬堯
通訊作者e-mail
柯凱珮chchch68@gmail.com
貳、課程綱要對照 Course Outline
學習表現
tc-Ⅱ-1
能簡單分辨或分類所觀察到的自然科學現象。
tm-Ⅲ-1
能經由提問、觀察及實驗等歷程，探索自然界現象之間的關係，建立簡單的概念模型，並理解到有不同模型的存在。
po -Ⅲ-2
能初步辨別適合科學探究的問題，並能依據觀察、蒐集資料、閱讀、思考、討論等，提出適宜探究之問題。
學習內容
INe-Ⅱ-6
光線以直線前進，反射時有一定的方向。
INe-Ⅲ-7
陽光是由不同色光組成。
核心素養(領域綱要)
自-E-A3
具備透過實地操作探究活動探索科學問題的能力，並能初步根據問 題特性、資源的有 無等因素，規劃簡 單步驟，操作適合 學習階段的器材儀器、科技設備及資源，進行自然科學實驗。
參、活動原理 Theory
一、色彩的產生：
【圖一】、【圖二】
色彩是一種與生物視覺感官刺激相關的主觀描述，科學家發現人的眼睛中有桿狀與錐狀兩種不同的感光細胞，桿狀細胞負責感覺在微光中光度的明亮，主導了人在夜間的視覺感受，而錐狀細胞則負責在明亮的環境中對色彩的感知。錐狀細胞可再分為 L、M、S三種類型，L型錐狀細胞對長波長的光(視覺感知上的紅色
區段)具高敏感度，M型與S型錐狀細胞則分別對中波
長、短波長的光較敏感(分別對應視覺感知上的綠色區
段與藍色區段) (林泓宏，2017)。
當不同波長的光進入眼睛時，3種錐狀細胞同時接收到光線，產生不同的感光訊號反應。這三類生理刺激訊號傳入大腦後，便產生不同顏色的感覺。
因此，以紅(R)、綠(G)、藍(B)做為光的三原色(無法再被分色)，原理是與人眼的錐狀感光細胞之構造相關。只要把RGB三種色光依不同比例混合，就可以組成人眼可見的色彩。所以，對人類眼睛來說，色光三原色便是RGB。其他動物視網膜上的感光細胞構造、型態種類與人類不同，也就會有不同的視覺原色數量（可能是兩種或十幾種)。
二、光的混色：
【圖三】
人眼看見的顏色等於射進眼中的光線的疊加，例如：把紅色光與藍色光疊加在一起，射入人的眼睛，我們就會看到洋紅色；把紅色光與綠色光疊加在一起，射入人的眼睛，我們就會看到黃色，如右圖所示。因此，人類製造電腦螢幕、手機等顯示器，也是依照光的三原色原理來設計的。
右圖為光學色環，太陽光經三稜鏡色散後會形成一道像彩虹一樣
的光譜，將彩虹的七種顏色首尾相接成一個圓環，便成為色環。
【圖四】
網路搜尋光的混色，出現的資料幾乎都是利用色光重疊的方法來進行教學(如照片A)，而本次教學活動則是運用導光光纖，兩端接上2個光的原色(如照片B)，學生直接觀察光的行進及2個色光在光纖中碰頭的色彩漸層，以此來觀察光混色的變化。
【圖五】兩色光交疊，觀察中間交疊處的混色。
【圖六】將導光光纖拉一直線，兩端導入不同的色光，觀察中間的混色變化。
三、產生影子的條件：
【圖七】
大家都知道，光被物體遮蔽，就會產生影子，然而，更精確來說，光源必須能完全覆蓋遮蔽物的輪廓(如右圖大象影子)，才能成影。靠近光源，影子面積大但影子輪廓較模糊；遠離光源，影子面積小但影子輪廓較清晰。
四、彩色半影的產生：
在本次教學活動中，會使用兩種光源同時照射遮蔽物，讓學生分辨
全影區(光線全遮蔽)及半影區(有部分光穿透)，如下表所示：
【圖一】
【圖二】
【圖三】
【圖四】
【圖五】
【圖六】
【圖七】
【圖八】以紅光及藍光同時照射物體，部分黑影會被照亮，形成淺色影子，稱為「半影」，全黑的部分稱為「全影」，再更外圍則有洋紅色光(R+B的混合色)。
【圖九】以紅光及綠光同時照射物體，部分黑影會被照亮，形成淺色影子，稱為「半影」，全黑的部分稱為「全影」，再更外圍則有黃色光(R+G的混合色)。
【圖十】以藍光及綠光同時照射物體，部分黑影會被照亮，形成淺色影子，稱為「半影」，全黑的部分稱為「全影」，再更外圍則有青色光(B+G的混合色)。
【圖十一】物體被RGB三色光照射時，眼睛可見黑、藍、紅、綠、青、黃和洋紅色的光影，而每一個顏色光影都是由三種光源分別有或無照射所產生部份顏色反射到人眼而看到的結果：
※黑色部分：因RGB三色光皆無照射所產生。
※青色部分：由綠光和藍光照射所形成，而此時紅光被物體擋住。
※黃色部分：由綠光和紅光照射所形成，而此時藍光被物體擋住。
※洋紅色部分：由藍光和紅光照射所形成，而此時綠光被物體擋住。
※紅色、綠色、藍色部分：分別是紅光、綠光、藍光分別沒被物體擋住，而其他兩色光被擋住所產生的。
肆、活動材料 Material
器材
升壓線3條
光源線3條(紅、綠、藍各一)
導光光纖1條
白紙1張(A3)
USB插座1個或2個
遮蔽物1個(隨意可取得之物品)
蠟筆1盒
【圖十二】
藥品
無
【圖十二】
伍、活動步驟 Step
【圖十四】請組員將導光光纖拉開成一直線。
第一部分
一、情境引導：
在人造光還沒出現以前，太陽是主要的光源，太陽光不僅能為地球提供照明和能量來源，人們的眼睛能看見五光十色的繽紛世界，倚靠的也是光線。
教師提出以下問題：
Q1：彩虹有哪幾種顏色？太陽光經過三稜鏡折射後會出現什麼情景？
Q2：光的顏色混合起來，會越來越淡還是越來越濃？和美術水彩顏料混合時的情況一樣嗎？
二、分組蒐集資料：指導學生利用網路或書籍，蒐集「光的三原色」與「人眼如何看見色彩」的相關資料。
第二部分
一、分組：視人數將全班學生分成4-5組，異質能力分組。
二、教師指導光纖混色及學生實作觀察：
【圖十三】將三條光源線分別接上升壓線。
【圖十四】請組員將導光光纖拉開成一直線。
【圖十五】將光源線接頭的螺絲鬆開，以便接入光纖。
【圖十六】兩端分別接上紅色光源(R)與綠色光源(G)。
【圖十七】再將這兩個光源的USB接頭插入插座(若操作的場地附近都無插座，老師則需再準備延長線)。
【圖十八】觀察兩端光源射出的狀況。
【圖十九】觀察光纖兩端至中間段的顏色變化，可畫下尺規方便學生觀察。
【圖二十】改成紅光與藍光、藍光與綠光，觀察兩端至中間顏色變化。
第三部分
【圖二十一】拿磁鐵將A3尺寸的白紙固定在黑板上做為投影螢幕，並準備一物體作為遮蔽物(此物體不要透光，且物體與白紙不要緊貼)。
【圖二十二】先練習用單一色光照射遮蔽物，觀察投影在白紙上的黑影及外圍的紅色光。
【圖二十三】選擇紅光及綠光，將其USB接頭插入插座，兩個光源同時射向遮蔽物，觀察白紙上本影區的黑影及半影區紅影、綠影及外圍的淡黃色光。
【圖二十四】嘗試紅光與藍光，觀察白紙上本影區黑影、半影區紅影、藍影及外圍洋紅色光。
【圖二十五】嘗試藍光與綠光，觀察白紙上本影區黑影、半影區藍影、綠影及外圍青色光。
【圖二十六】同時將紅、綠、藍三原色的光源射向遮蔽物，觀察白紙上影子的顏色。
【圖十三】將三條光源線分別接上升壓線。
【圖十四】請組員將導光光纖拉開成一直線。
【圖十五】將光源線接頭的螺絲鬆開，以便接入光纖。
【圖十六】兩端分別接上紅色光源(R)與綠色光源(G)。
【圖十七】再將這兩個光源的USB接頭插入插座(若操作的場地附近都無插座，老師則需再準備延長線)。
【圖十八】觀察兩端光源射出的狀況。
【圖十九】觀察光纖兩端至中間段的顏色變化，可畫下尺規方便學生觀察。
【圖二十】改成紅光與藍光、藍光與綠光，觀察兩端至中間顏色變化。
【圖二十一】拿磁鐵將A3尺寸的白紙固定在黑板上做為投影螢幕，並準備一物體作為遮蔽物(此物體不要透光，且物體與白紙不要緊貼)。
【圖二十二】先練習用單一色光照射遮蔽物，觀察投影在白紙上的黑影及外圍的紅色光。
【圖二十三】選擇紅光及綠光，將其USB接頭插入插座，兩個光源同時射向遮蔽物，觀察白紙上本影區的黑影及半影區紅影、綠影及外圍的淡黃色光。
【圖二十四】嘗試紅光與藍光，觀察白紙上本影區黑影、半影區紅影、藍影及外圍洋紅色光。
【圖二十五】嘗試藍光與綠光，觀察白紙上本影區黑影、半影區藍影、綠影及外圍青色光。
【圖二十六】同時將紅、綠、藍三原色的光源射向遮蔽物，觀察白紙上影子的顏色。
教案學習單
（待調整）
1.光的三原色指的是( )光、( )光、( )光。
2.黃色光=( )光+( )光混合而成
青色光=( )光+( )光混合而成
洋紅色光=( )光+( )光混合而成
3.以色光來說，顏色越疊越( )。
4.請學生觀察【圖二十七】，用蠟筆塗出本影與半影。
(題目的光源顏色可更換)
參考答案
【圖二十八】
1.紅、綠、藍 2.紅，綠；藍，綠；紅，藍 3.淡
【圖二十七】
【圖二十八】
實作注意事項
實驗安全事項
三色光源須倚靠插電來發光，不用時需拔掉USB接頭，以免過熱。
實驗廢棄物處理
無。
教學心得
學生在四年級時都有學過光的直線前進及折射的學習經驗，但是對於導光光纖是陌生的。一般在教學或演示上，光的混色主要是以光源重疊投影在螢幕上的方式來觀察，讓小朋友看一看兩種色光交疊處呈現什麼顏色。但本次教學活動採用的是導光光纖，當兩端接上光源後，不同色光在光纖裡碰頭了，優點是讓學生更具體觀察到不同色光接觸後，光色漸層的變化。(色彩被長度化了!)這樣的學習方式，對孩子來說是較為特別的。
顏色光影的部分，也讓孩子耳目一新。當光源不只一個，而且光源顏色不同時，影子是有顏色的，藉由畫出簡單的示意圖讓學生了解本影區、半影區及兩邊光源都照射到之區域，呈現出來的光影是各有不同的。唯三光源照射物體所形成的多種顏色光影，此部分較為複雜，非常需要教師仔細說明，不要求孩子畫出示意圖。
若時間許可，可以讓孩子用水彩顏料混色，會發現越混顏色越深。
參考資料
【TRY科學】(2021)光與影子-影子實驗。大愛電視台。
科技大觀園https://scitechvista.nat.gov.tw/Article/c000008/detail?ID=1ceacb9d-0167-44f3-ae34-cf6ae1ef4e03
詹姆士．葛爾尼著，賴妙淨譯(2015)。色彩與光線：每位創作人、設計人、藝術人 都該有的手繪聖經。北市:如何出版社。
林泓宏(2017)。什麼是數位影像。科學發展，539期，P70-74。
闖關活動(十分鐘)
壹、準備活動
★教師準備：
1.闖關地點預先放置長桌子。
2.準備材料：
導光光纖、顏色卡3張、光源卡3張、白紙、R.G.B三色光源、蠟筆、升壓線、USB插座、延長線(若USB插座可直接插在牆壁插座，則不須延長線)。
3.張貼操作說明海報。
4.印製闖關卡：闖關卡為雙面，正面是闖關順序蓋章處，背面則是學習單。
闖關卡請用較厚的紙張印製。
5.準備過關印章。
★學生準備：
異質分組，每一組約4人。教師在闖關前先發下闖關卡交由組長保管。
貳、闖關之前
1.關主及學生就位，關主負責解說闖關步驟、說明器材，副關主則指導學
生進行操作。
2.宣導學生不要在場內奔跑，闖關時需站立於長桌外側面向關主。
参、進入關卡
1.關主請小組列隊，小組向關主問好。
2.(介紹原理1分鐘)關主介紹關名「光的混搭~醬玩!」，利用海報或簡報說明操作過程。
3.(4分鐘)【光線混搭】部分--
由關主出題目抽一顏色卡(例如：洋紅色)，闖關的組員立即拉開導光光纖，選擇正確的光源接在兩端。當闖關者混搭出洋紅色(並能指出哪一區段是洋紅色)，且正確填答學習單題目，代表成功。
4.(5分鐘)【顏色光影】部分—
由副關主出題目抽一光源卡(例如：R+B)，闖關的組員立即依題目指示操作，將兩色光源接好，光線同時照射遮蔽物，觀察白紙上的影子。組員將
正確答案填入學習單並拿出蠟筆畫好示意圖，代表成功。
5.關主掌握時間及隨時給予指導，闖關結束，小組離開前往下一關。
肆、闖關結束
預算表
每人次／每組的材料及預算（*以一組為單位）