科普文對牛頓三稜鏡合成白光實驗的誤解

 對於教科書或是科普文常見的牛頓色散實驗，一直覺得有個奇怪的bug，就是常會看到裡面說牛頓「利用一個三稜鏡，將白光色散；再利用另一個三稜鏡，再將色光合成成白光...」類似這種論述。

開始正題以前，也請大家多多小額捐款支持  Lis情境科學教材 ，他們的影片跟教材很棒，這次也是跟他們線上討論好幾次，交換參考資料，也因此才去找了牛頓的 光學 原著來看，他們的備課相關資料裡面的資料真的相當棒，參考文獻也很值得去看看。

首先，如果你搜尋一下類似 「色散出的七色光再通過另一個稜鏡後合成白光...」你會看到大多都是說再倒放一個3稜鏡就能合成回去...。呃...色散開的色光，這樣合回去?

找一下YouTube影片，如下面這幾個
1、Newton's Prism Experiment 
      2:25是一個三稜鏡色散

      

     3:55是三稜鏡色散後用凸透鏡合回去，這OK，牛頓確實有類似的實驗[Pg 116]

或是進階用透鏡聚光再用三稜鏡處理

但是，用兩個三稜鏡的，網路上的圖片都很怪，也沒有正確呈現色散再合成白光的影片

        4:18 兩片三稜鏡拼合這種很常見，不過中間沒有先看到色散阿，而且如果仔細看合成光束，會發現應該只是色散光的橫向位移。

尤有甚者，會出現這種狀況

DISPERSION OF A WHITE LIGHT BY A GLASS PRISM at 2:57

哦..右邊的三稜鏡，接收到入射的色散光，不可能這樣吧???

Khan Academy  的 Newton's prism experiment 這個才對吧

BUT...就是這個BUT(請自行配上嚴8配音)，這樣也沒有合成回去，合成回去應該是把這些分開的光線再混成，不管用折射、反射、漫射都好...然後用合成回去的光再次進行稜鏡色散。

牛頓真的做了很多種驗證，不過我這邊就舉出他做的最重要的兩種

1、漫射光合成：這個應該是用視覺驗證，說服力比較低

2、兩個三稜鏡的合光實驗：這真的是天才，一個三稜鏡不夠，那就兩個，所以總共要三個...看不懂我講甚麼，那看圖吧

以下是用 Ray Optic Simulation 模擬的(都修改自  色散   貢獻者：Yi-Ting Tu)，可以自己點連結去玩看看

1、色散肉眼觀察 綠色箭頭是鏡子，用來調整模擬漫射光角度

2、三個三稜鏡的合光實驗  這應該才是單純用三稜鏡的合光，真是天才

    

3、雙三菱鏡，無法合成白光，但是若是再加一個透鏡，也可以將色散光合回一個點

最後，牛頓發現，透過圓孔後色散會是一個長方形，但是再用另一個三稜鏡觀察，又會變回圓形，你看懂原因了嗎?

血型遺傳模擬實驗

想說血型遺傳模擬這個實驗，應該也可以用載具來處理，就請Claude幫忙，連結如下

血型遺傳模擬實驗

1、可以單人操作，預設12次，每個人的結果應該差異很大
2、可以全班數據一起統計，一起體驗大數法則
3、可以用快速模擬選項，自己試試看同時很多組的模擬，預設12次，最多到1200次。

圖片生成提示詞產生器(by Claude)

請 Claude 寫了一個圖片生成提示詞產生器，希望可以在需要生成圖片提示語時，更便捷。

高低壓成因

 不同版本的教科書裡面，用了相同的概念，但，因果關係對嗎?

這種高低氣壓，應該都是跨距很大的東西。
跟我的認知也不相同，詢問Claude，回應如下

高氣壓部分（左側）的問題：

1. 因果關係顛倒：圖中說明「當地面空氣由高氣壓中心流出時，上方的空氣會下沉補充」，但實際上，空氣下沉是高氣壓形成的原因，而非結果。正確的因果是：大氣上層空氣下沉增加地表氣壓，形成高氣壓，然後空氣從高氣壓中心向外輻散流出。
2. 水氣凝結解釋不完整：「使水氣不容易凝結，造成晴朗無雲的天氣」這個結論是正確的，但原因不僅是氣流方向，更重要的是下沉氣流使空氣絕熱壓縮升溫，相對濕度降低，抑制了雲的形成。

低氣壓部分（右側）的問題：

1. 因果關係同樣有誤：描述「當地面空氣流入低氣壓中心時，會迫使中心的空氣上升」，但實際上，空氣上升運動是低氣壓形成的原因之一，而非結果。正確的因果是：大氣中的上升運動減少了地表氣柱重量，形成低氣壓，然後周圍空氣向低氣壓中心輻合。
2. 雲和降水形成機制簡化：雖然「形成上升氣流，水氣便容易凝結成雲，造成陰雨多雲的天氣」基本正確，但未提及其他重要因素，如冷暖氣團相遇形成鋒面系統等更複雜的過程。

更準確的描述應為：

高氣壓系統：大氣上層空氣下沉，增加地表氣壓，形成高氣壓中心。下沉過程中空氣受到絕熱壓縮而升溫，相對濕度降低，抑制雲的形成。地表空氣從高氣壓中心向外輻散，形成順時針（北半球）的環流。

低氣壓系統：大氣中的上升運動減少地表氣柱重量，形成低氣壓中心。地表空氣向低氣壓中心輻合，並抬升。上升過程中空氣絕熱膨脹降溫，相對濕度增加，有利於水氣凝結形成雲和降水。地表空氣向低氣壓中心的輻合形成逆時針（北半球）的環流。

總之，圖中對高低氣壓系統的因果關係有所顛倒，過度簡化了大氣環流的複雜性。不過，對於高氣壓晴朗和低氣壓多雲的最終結果描述是基本正確的。

以上是Claude的回應，後面是一些相關影片

課本的因果真的寫對了嗎?

如果低壓是因為空氣流入擠壓，那怎麼解釋熱帶低壓中心區的海平面略高?

至於下面這種鋒面交界的低壓中心，那種兩個高壓交界導致劇烈抬升的低壓，跟這邊提到的成因應該是不相同，也不是課本所提的高壓或低壓中心的狀況