光線經過CD或DVD光盤的刻痕反射并發生干涉后,可以起到分光的作用形成光譜,其中CD或DVD相當于分光鏡(分光光度計)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,制作過程非常簡便,而且可以達到很高的分辨率,可以帶著您的學生用它來觀測光譜了。
由于CD的刻痕的寬度為1.6μm,相當于625線/mm;而DVD的刻痕寬度為0.74μm,相當于1350線/mm;所以用DVD制作的簡易分光鏡能夠達到更高的分辨率。
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(數據單位為mm,不一定嚴格按照圖中數據繪制)。
2.沿圖中實線剪下,用小刀將狹縫、光盤插槽和視窗挖開,光盤插槽的位置根據您使用的為DVD還是CD決定。
3.沿虛線折疊,粘貼成盒狀即可,如圖。
二、光盤罩的制作
為了減少散射光的影響,得到更清晰的成像,可以為光盤制作一個光盤罩,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(黑色區域的大小不必嚴格限定)。
2.用小刀在從黑色部分中間挖出一塊10mm×20mm的區域(圖中“X”處)。
3.將紙板粘貼在光盤上,使紙板的下沿與光盤的外沿相切。
三、分光鏡的完成
將光盤(或貼上光盤罩的關盤)從盒體的光盤插槽處斜向下插入,插入的方向如圖2虛線所示,將光盤的伸入端抵住盒體的一條棱,一臺精制的分光鏡便制作完成了。
四、分光鏡的優化
1.為了防止環境光的影響,可以用毛巾將盒體帶有視窗的一側包住,作為遮光套,可以把眼睛埋在遮光套里觀察,效果更好!
2.用攝像頭對準視窗,通過計算機顯示得到的光譜,一臺電子分光鏡就做成了!
3.用數碼相機的鏡頭對準視窗,可以將光譜拍攝下來,也不錯啊!
下面,讓我們一起來看一下這臺分光鏡的效果吧。將分光鏡的狹縫對準日光燈,可以得到如圖的光譜圖(數碼相機拍攝),連續光譜是由于日光燈中的熒光物質發光形成的,線狀光譜是由于日光燈中填充的汞蒸氣激發產生的,577nm和579nm兩條靠得很近的黃色譜線居然也能清楚的區分開,真的很棒耶!
同樣,我們也可以用這臺分光鏡觀察太陽光的光譜,由于本文是晚上寫成的,日光光譜就無法拍攝了,留給您親自去實驗吧(注意不要將狹縫直接對準太陽,防止灼傷眼睛)。
我當然也迫不及待地拿這臺裝置去觀測金屬的焰色光譜,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,也許能夠實現吧,只是手頭沒有現成的材料,還沒有嘗試。
【點評】
分光鏡可以算是原子吸收、原子發射等光譜分析法的雛形,簡易分光鏡的使用,有利于學生理解光譜分析這一現代分析技術的原理。對于新課程《物質結構與性質》“原子結構”部分,由光譜的不連續性引出軌道的量子化理論,該分光鏡可支持這一部分內容的課堂教學,如果學校配有充有氣體的發光管,可直接用此分光鏡觀測這些氣體的光譜,效果良好。該簡易分光鏡制作簡單,分辨率高,交由學生動手制作也會是一個很有意思的實踐活動。
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