光線(xiàn)經(jīng)過(guò)CD或DVD光盤(pán)的刻痕反射并發(fā)生干涉后,可以起到分光的作用形成光譜,其中CD或DVD相當(dāng)于分光鏡(分光光度計(jì))中光柵的作用,本文便介紹一種用CD或DVD作為光柵制作的分光鏡,制作過(guò)程非常簡(jiǎn)便,而且可以達(dá)到很高的分辨率,可以帶著您的學(xué)生用它來(lái)觀測(cè)光譜了。
由于CD的刻痕的寬度為1.6μm,相當(dāng)于625線(xiàn)/mm;而DVD的刻痕寬度為0.74μm,相當(dāng)于1350線(xiàn)/mm;所以用DVD制作的簡(jiǎn)易分光鏡能夠達(dá)到更高的分辨率。
一、盒體的做作
1.按照下圖所示,在A4大小的硬紙板上繪出樣圖(數(shù)據(jù)單位為mm,不一定嚴(yán)格按照?qǐng)D中數(shù)據(jù)繪制)。
2.沿圖中實(shí)線(xiàn)剪下,用小刀將狹縫、光盤(pán)插槽和視窗挖開(kāi),光盤(pán)插槽的位置根據(jù)您使用的為DVD還是CD決定。
3.沿虛線(xiàn)折疊,粘貼成盒狀即可,如圖。
二、光盤(pán)罩的制作
為了減少散射光的影響,得到更清晰的成像,可以為光盤(pán)制作一個(gè)光盤(pán)罩,此步驟不是必須的。
1.按圖所示尺寸剪裁一紙板,圖中黑色處粘貼一塊黑紙(黑色區(qū)域的大小不必嚴(yán)格限定)。
2.用小刀在從黑色部分中間挖出一塊10mm×20mm的區(qū)域(圖中“X”處)。
3.將紙板粘貼在光盤(pán)上,使紙板的下沿與光盤(pán)的外沿相切。
三、分光鏡的完成
將光盤(pán)(或貼上光盤(pán)罩的關(guān)盤(pán))從盒體的光盤(pán)插槽處斜向下插入,插入的方向如圖2虛線(xiàn)所示,將光盤(pán)的伸入端抵住盒體的一條棱,一臺(tái)精制的分光鏡便制作完成了。
四、分光鏡的優(yōu)化
1.為了防止環(huán)境光的影響,可以用毛巾將盒體帶有視窗的一側(cè)包住,作為遮光套,可以把眼睛埋在遮光套里觀察,效果更好!
2.用攝像頭對(duì)準(zhǔn)視窗,通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示得到的光譜,一臺(tái)電子分光鏡就做成了!
3.用數(shù)碼相機(jī)的鏡頭對(duì)準(zhǔn)視窗,可以將光譜拍攝下來(lái),也不錯(cuò)?。?/p>
下面,讓我們一起來(lái)看一下這臺(tái)分光鏡的效果吧。將分光鏡的狹縫對(duì)準(zhǔn)日光燈,可以得到如圖的光譜圖(數(shù)碼相機(jī)拍攝),連續(xù)光譜是由于日光燈中的熒光物質(zhì)發(fā)光形成的,線(xiàn)狀光譜是由于日光燈中填充的汞蒸氣激發(fā)產(chǎn)生的,577nm和579nm兩條靠得很近的黃色譜線(xiàn)居然也能清楚的區(qū)分開(kāi),真的很棒耶!
同樣,我們也可以用這臺(tái)分光鏡觀察太陽(yáng)光的光譜,由于本文是晚上寫(xiě)成的,日光光譜就無(wú)法拍攝了,留給您親自去實(shí)驗(yàn)吧(注意不要將狹縫直接對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng),防止灼傷眼睛)。
我當(dāng)然也迫不及待地拿這臺(tái)裝置去觀測(cè)金屬的焰色光譜,只是火焰的亮度還不夠,看不清楚。如果用噴燈或煤氣燈提高火焰的溫度,再用球面鏡、凸透鏡等聚光,也許能夠?qū)崿F(xiàn)吧,只是手頭沒(méi)有現(xiàn)成的材料,還沒(méi)有嘗試。
【點(diǎn)評(píng)】
分光鏡可以算是原子吸收、原子發(fā)射等光譜分析法的雛形,簡(jiǎn)易分光鏡的使用,有利于學(xué)生理解光譜分析這一現(xiàn)代分析技術(shù)的原理。對(duì)于新課程《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》“原子結(jié)構(gòu)”部分,由光譜的不連續(xù)性引出軌道的量子化理論,該分光鏡可支持這一部分內(nèi)容的課堂教學(xué),如果學(xué)校配有充有氣體的發(fā)光管,可直接用此分光鏡觀測(cè)這些氣體的光譜,效果良好。該簡(jiǎn)易分光鏡制作簡(jiǎn)單,分辨率高,交由學(xué)生動(dòng)手制作也會(huì)是一個(gè)很有意思的實(shí)踐活動(dòng)。
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光盤(pán)
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