苏科版八年级物理教材：关于苏科版八年级上册物理教材的优化建议
苏科版八年级物理教材：关于苏科版八年级上册物理教材的优化建议上述描述，在初中的知识范畴中本身没什么大问题，而且教材中鹦鹉身上的颜色为白色、红色、绿色、蓝色，这几种颜色在我后面的实验结果中也基本与描述一致，即红色部分反射红光而吸收其他色光，其他颜色类似。图3-教材第57页-物体的颜色图2-封二在教材第57页，“第三章 光现象 – 物体的颜色”中描述到：“图中红色的部分反射红光而吸收其他色光，因此我们看到这部分为红色。同理，我们可以看到图中的其他颜色。”教材截图如下：
关于苏科版八年级上册物理教材的优化建议
一、课本内容
本文讨论的优化建议是针对苏科版八年级上册物理教材，教材封面及封二如下：
图1-封面
图2-封二
在教材第57页，“第三章 光现象 – 物体的颜色”中描述到：“图中红色的部分反射红光而吸收其他色光，因此我们看到这部分为红色。同理，我们可以看到图中的其他颜色。”
教材截图如下：
图3-教材第57页-物体的颜色
上述描述，在初中的知识范畴中本身没什么大问题，而且教材中鹦鹉身上的颜色为白色、红色、绿色、蓝色，这几种颜色在我后面的实验结果中也基本与描述一致，即红色部分反射红光而吸收其他色光，其他颜色类似。
但上述描述的问题在于说法不完整，并不能涵盖全部情况，特别是对于常见的黄色，上述描述就不对了（后面的实验会证明）。
二、常见的错误结论
由于教材说法的不完整，部分学生，甚至老师根据“同理，我们可以看到图中的其他颜色”这句话，在没有做实验的情况下就想当然地推断出了“所有颜色的物体都是反射该颜色的光而吸收其他色光”这一错误结论。更有甚者，部分学校、老师拿这一错误结论来出题考学生，比如常见的错题如下：
图4-错误答案示例
上题的错误之处在于“黄花只反射黄光”这一结论是错的，所以“通过红色滤镜拍黄花，照片上的花是黑花”这个答案也是错误的。这类错题在初中阶段可能较为普遍，导致错误的结论、知识点被广为传播。
物理是一门实验科学，为了证实上述“黄花只反射黄光”这一结论是错误的，我进行了以下实验。
三、实验情况
1、资料查询
查询百度百科“可见光”词条（https://baike.baidu.com/item/可见光/1241853?fr=aladdin），该词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核，认证专家为陈波副教授，所以该词条可信度较高。根据该词条的解释，可见光的波长在780-400nm之间。
图5-百度百科“可见光”词条
根据词条中下表的内容可得知不同颜色的可见光的波长范围：
图6-可见光范围
根据上述不同颜色可见光的波长范围，为下面准备实验器材提供指导。
2、实验准备
实验器材：窄带滤光片、佳能600D相机、佳能50mm定焦镜头（EF 50mm f/1.4 USM）；
实验物品：白色A4纸、各种颜色的植物、各种颜色的印刷品、物理教材；
实验环境：白天自然光环境，相机白平衡设置为手动-日光模式。
此次实验采用窄带滤光片来判断物体反射光中是否含有某个波段（颜色）的光。百度百科“窄带滤光片”词条的解释为：窄带滤光片，是从带通滤光片中细分出来的，其定义与带通滤光片相同，也就是这种滤光片在特定的波段允许光信号通过，而偏离这个波段以外的两侧光信号被阻止，窄带滤光片的通带相对来说比较窄，一般为中心波长值的5%以下。
实验原理：采用安装有不同中心波长的窄带滤光片的相机来拍摄物体，根据照片中被拍摄物体的颜色及亮度（比较亮度需要在曝光时间等一致的情况下进行），来判断物体的反射光中是否含有该中心波长附近的光线（即是否能反射某种颜色的光），以及反射光的强弱。
此次实验共采用5片窄带滤光片，中心波长分别为650nm、580nm、530nm、450nm、410nm，分别作为红色滤镜、黄色滤镜、绿色滤镜、蓝色滤镜、紫色滤镜使用，如下表：
|
颜色 |
波长范围 |
实验选取的 窄带滤光片中心波长 |
备注 |
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红 |
780～622nm |
650nm |
红色滤镜 |
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黄 |
597～577nm |
580nm |
黄色滤镜 |
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绿 |
577～492nm |
530nm |
绿色滤镜 |
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蓝、靛 |
492～455nm |
450nm |
蓝色滤镜 |
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紫 |
455～400nm |
410nm |
紫色滤镜 |
上述窄带滤光片截止深度为OD3（截止带透过率0.1%），截止范围约为190-1100nm（见光谱图），半高宽（带宽）30nm，卡口尺寸M58mm（口径与佳能50mm定焦镜头一致）。
从上表中可以看出我选取的蓝光滤光片波段有些偏紫（后面的实验也证明了这一点，但不影响实验结果），是因为滤光片商家说450nm是正蓝，所以就听从了商家的建议蓝色选取了450nm中心波段。
下图为本次实验选用的窄带滤光片的外观：
图7-本次实验使用的5片窄带滤光片
不同中心波长的滤光片光谱图如下：
图8-中心波长650nm（红色）滤光片光谱图
图9-中心波长580nm（黄色）滤光片光谱图
图10-中心波长530nm（绿色）滤光片光谱图
图11-中心波长450nm（蓝色）滤光片光谱图
图12-中心波长410nm（紫色）滤光片光谱图
注：以上光谱图实验数据由滤光片商家提供。
根据光谱图可以看出，截止范围已经完全覆盖并超出了可见光范围，满足此次实验要求。
3、实验过程
（1）第一组实验
被拍摄物品：白色A4纸为背景，绿叶，黄花，红叶。
第一步，首先拍摄无滤镜情况下的物品照片：
图13-无滤镜（光圈:4.0 快门:1/160秒 ISO100）
如上图，在白色A4纸上放置绿叶、黄花、红叶，用相机进行拍摄实验。拍摄光线为自然光，相机白平衡设置为：手动-日光模式（后面的实验都相同）。上图为不加任何滤镜的拍摄效果。
第二步，安装红色滤镜后拍摄：
图14-红色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO1037）
由于红色滤镜只允许红光通过，从上图可以发现，白纸、红叶、黄花都能反射红光，亮度较高；而绿叶反射红光的能力较弱（吸收了大部分红光），亮度较低。
为了方便分析，我们利用photoshop拾色器吸管工具，吸取上图中不同部位的颜色构成：
图15-白纸：R:249 G:22 B:50
图16-绿叶：R:122 G:0 B:0
图17-黄花：R:252 G:36 B:75
图18-红叶：R:239 G:16 B:35
从上面四幅图中，我们可以看出白纸、黄花、红叶反射红光的能力都很强且接近；绿叶反射红光的能力较弱，吸取到的R值仅为122，只有白纸或黄花的一半不到，说明大部分红光被绿叶吸收了。另外，在图15、图17、图18中我们发现有少量的绿色和蓝色，有可能是窄带滤光片截止深度为OD3，截止带尚有0.1%的光会通过，这些杂光数量较少，这里就忽略不计了。
第三步，安装黄色滤镜后拍摄：
图19-黄色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO308）
从上图中，我们可以看出，白纸和黄花反射黄光的能力较强，显示为黄色；红叶和绿叶反射黄光的能力较弱，亮度较低，显示为深色。
第四步，安装绿色滤镜后拍摄：
图20-绿色滤镜（光圈:4.0 快门:1/60秒 ISO130）
从上图中，我们可以看出白纸、绿叶、黄花反射绿光的能力都很强，显示为绿色；红叶反射绿光的能力很弱，看上去接近黑色。
第五步，安装蓝色滤镜后拍摄：
图21-蓝色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO308）
在上图中，红叶、黄花、绿叶都显示为黑色，说明它们都不反射蓝光（全部被吸收）；白色A4纸的颜色为蓝偏紫，是因为我选用的窄带滤光片中心波长有些偏紫。
第六步，安装紫色滤镜后拍摄：
图22-紫色滤镜（光圈:4.0 快门:1/60秒 ISO2075）
紫色滤镜的拍摄结果与蓝色滤镜类似，三种植物的颜色都为黑色，说明红叶、黄花、绿叶都不能反射紫光（即紫光被物体吸收），A4纸上背景光线在所有滤镜中最弱，说明反射光中紫光较弱。
（2）第二组实验
被拍摄物品：白色A4纸为背景，红黄绿蓝等颜色的印刷品。
第一步，首先拍摄无滤镜情况下的物品照片：
图23-无滤镜（光圈:4.0 快门:1/250秒 ISO100）
第二步，安装红色滤镜后拍摄：
图24-红色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO400）
从上图中可以发现，英语手册上的红色边框几乎分辨不出，原因就是白色、红色、黄色纸张对红光的反射能力非常接近，这3种颜色的纸张在红色滤镜下看到的几乎是无差别的红色。而绿色和蓝色反射红光能力较弱，所以绿色和蓝色部分显示为深色。
第三步，安装黄色滤镜后拍摄：
图25-黄色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO259）
从上图可以看出白色和黄色纸张都能反射黄光且能力接近，因此白色和黄色纸张在黄色滤镜下看到的都是黄色，而其他颜色反射黄光的能力较弱，显示为深色。
第四步，安装绿色滤镜后拍摄：
图26-绿色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO154）
从上图可以看出，原来淡绿色部分已完全融入背景分辨不出，说明白色、黄色、淡绿色部分的纸张对绿光的反射能力都很强且接近，在绿色滤镜下看到的几乎都是一样的绿色。而深绿色反射绿光的能力次之，显示为比背景色稍暗。红色、蓝色反射绿光的能力较弱，显示为深色，特别是红色部分在上图中已接近黑色。
第五步，安装蓝色滤镜后拍摄：
图27-蓝色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO308）
从上图可以看出白色、淡黄色、蓝色部分都能反射蓝光（偏紫是因为滤镜偏紫色），而红色、深黄色以及绿色等部分不能反射蓝光，显示出深色接近黑色。
第六步，安装紫色滤镜后拍摄：
图28-紫色滤镜（光圈:4.0 快门:1/60秒 ISO2075）
紫色滤镜下看到的效果与蓝色滤镜类似，只不过反射的光线更弱了。
（3）第三组实验
被拍摄物品：室外花园中的花朵。
在小区花园中找到有红花、黄花在一起的地方，依次拍摄下无滤镜、红色滤镜、黄色滤镜、绿色滤镜、蓝色滤镜、紫色滤镜情况下的花朵照片：
图29-无滤镜（光圈:4.0 快门:1/500秒 ISO100）
图30-红色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO259）
图31-黄色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO200）
图32-绿色滤镜（光圈:4.0 快门:1/60秒 ISO100）
图33-蓝色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO617）
图34-紫色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO2075）
本组实验大部分结果与前两组实验类似，不再赘述。这里重点讨论一下紫色滤镜下的照片，图34中两朵花的颜色隐约还能看出有红色和黄色的存在，这与前两组实验红色、黄色物体在紫色滤镜下呈黑色不符。我分析了一下，可能主要是由于背景不同造成的，前两组实验都有白纸作为背景，背景的反光量较容易达到相机曝光值的要求，0.1%的杂光对实验的影响可以忽略不计；而图34中背景较暗，红花、黄花虽然较亮但几乎不反射紫光，所以导致相机进光量非常小（从相机的曝光参数也可以看出），在进光量非常小的情况下，滤光片截止带0.1%的透光量就不能忽略不计了，所以图34中看到的红花和黄花应该是0.1%的杂光造成的。这是我自己的分析，欢迎各位专家批评指正。
（4）第四组实验
被拍摄物品：物理教材第57页，黄花。
本组实验我们直接打开物理教材第57页，观察书中用例鹦鹉图片在各种滤镜下看到的情况。为了对照黄色物体的情况，在鹦鹉旁边放了一朵黄花。
第一步，首先拍摄无滤镜情况下的物品照片：
图35-无滤镜（光圈:4.0 快门:1/160秒 ISO100）
如上图，在无滤镜的情况下，可以看到鹦鹉身上有白色、红色、绿色、蓝色四种颜色（黑色线条不考虑），为了对照，旁边放了一朵黄花。
第二步，安装红色滤镜后拍摄：
图36-红色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO1234）
从上图可以看出，鹦鹉白色和红色部分都能反射红光，在红色滤镜下两者已经分辨不出；绿色和蓝色部分不能反射红光（反射较弱），显示为深色；黄花也能反射红光，显示为红色。
第三步，安装黄色滤镜后拍摄：
图37-黄色滤镜（光圈:4.0 快门:1/60秒 ISO519）
从上图可以看出，鹦鹉白色部分能反射黄光，显示为黄色；红色、绿色、蓝色部分不能反射黄光（反射较弱），显示为深色；黄花能反射黄光，显示为黄色。
第四步，安装绿色滤镜后拍摄：
图38-绿色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO259）
从上图可以看出，鹦鹉白色、绿色部分都能反射绿光，显示为绿色；红色部分不能反射绿光（反射较弱），显示为深色；黄花也能反射绿光，显示为绿色。这里蓝色部分比较特殊，在本次实验中也能反射绿光而显示为绿色，可能是由于其蓝色较淡的缘故，为了证实猜想，我还是用photoshop的吸管工具，来测试一下原图中蓝色的RGB构成：
图39-鹦鹉蓝色部分的RGB构成：R:47 G:161 B:171
由上图可以得知，鹦鹉蓝色部分含有绿色的成分也较多（G:161），与蓝色（B:171）非常接近，实际为蓝绿色，因此能反射绿光。
第五步，安装蓝色滤镜后拍摄：
图40-蓝色滤镜（光圈:4.0 快门:1/80秒 ISO1037）
从上图可以看出，鹦鹉白色、蓝色部分能反射蓝光，显示为蓝色（偏紫是因为滤镜波段为蓝偏紫）；红色、绿色部分不能反射蓝光（反射较弱），显示为深色；黄花不能反射蓝光，显示为黑色。
第六步，安装紫色滤镜后拍摄：
图41-紫色滤镜（光圈:4.0 快门:1/50秒 ISO3200）
从上图可以看出，鹦鹉白色部分能反射紫光，显示为紫色；蓝色由于接近紫色，所以蓝色部分也能反射部分紫光，显示为深紫色；红色、绿色部分不能反射紫光，显示为黑色；黄花不能反射紫光，显示为黑色。
4、实验结论
从上述实验中，我们可以得出以下结论：
白色物体：反射所有色光；
红色物体：反射红光，吸收黄光（大部分）、绿光、蓝光、紫光等色光；
黄色物体：反射红光、黄光、绿光，吸收蓝光、紫光等色光；
绿色物体：反射绿光，吸收红光（大部分）、黄光（大部分）、蓝光、紫光等色光；
蓝色物体：反射蓝光，吸收红光（大部分）、黄光（大部分）、绿光（大部分）、紫光等色光。
从以上结论可以看出，唯独黄色物体比较特殊，它能反射红光、黄光、绿光三种色光而吸收蓝光、紫光等色光，因此教科书上的描述对于黄色物体不适用。
再回到前面图4提到的错题，透过红色滤镜给黄花拍照，照片上的花应该是红花（因为黄花能反射红光），所以应该选B红花，参考实验图14、图30、图36。
三、教材优化建议
由于教材说法的不完善，导致部分学生、老师推断出了“黄花只反射黄光”这样的错误结论，所以建议教材能完善这部分知识点的说法，可以采用添加备注，或者增加一篇相关知识点的拓展阅读来辨明是非。
比如百度百科“可见光”词条中关于特性的描述如下：
图42-百度百科“可见光”词条中关于特性的描述
上述特性描述第4条，可以得知某种颜色的物体并不一定只反射该种颜色的光而吸收其他色光，有可能该物体只吸收某些波段（颜色）的光，而反射其他多种色光，反射的多种色光组成了我们看到的物体的颜色。通过我上述的实验，这种情况在黄色物体上尤为明显。
所以建议在教材中增加上述类似内容的描述，以避免错误结论的继续传播，让学生掌握更为准确的知识点，谢谢！
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注：本文已同步发送给教材的编读信箱，期待其回复。
