如何用CD或DVD制作一个分光镜?

  光线经过CD或DVD光盘的刻痕反射并发生干涉后,可以起到分光的作用形成光谱,其中CD或DVD相当于分光镜(分光光度计)中光栅的作用,本文便介绍一种用CD或DVD作为光栅制作的分光镜,制作过程非常简便,而且可以达到很高的分辨率,可以带着您的学生用它来观测光谱了。

  由于CD的刻痕的宽度为1.6μm,相当于625线/mm;而DVD的刻痕宽度为0.74μm,相当于1350线/mm;所以用DVD制作的简易分光镜能够达到更高的分辨率。

  1.按照下图所示,在A4大小的硬纸板上绘出样图(数据单位为mm,不一定严格按照图中数据绘制)。

  2.沿图中实线剪下,用小刀将狭缝、光盘插槽和视窗挖开,光盘插槽的位置根据您使用的为DVD还是CD决定。

  为了减少散射光的影响,得到更清晰的成像,可以为光盘制作一个光盘罩,此步骤不是必须的。

  1.按图所示尺寸剪裁一纸板,图中黑色处粘贴一块黑纸(黑色区域的大小不必严格限定)。

  2.用小刀在从黑色部分中间挖出一块10mm×20mm的区域(图中“X”处)。

  将光盘(或贴上光盘罩的关盘)从盒体的光盘插槽处斜向下插入,插入的方向如图2虚线所示,将光盘的伸入端抵住盒体的一条棱,一台精制的分光镜便制作完成了。

  1.为了防止环境光的影响,可以用毛巾将盒体带有视窗的一侧包住,作为遮光套,可以把眼睛埋在遮光套里观察,效果更好!

  2.用摄像头对准视窗,通过计算机显示得到的光谱,一台电子分光镜就做成了!

  下面,让我们一起来看一下这台分光镜的效果吧。将分光镜的狭缝对准日光灯,可以得到如图的光谱图(数码相机拍摄),连续光谱是由于日光灯中的荧光物质发光形成的,线状光谱是由于日光灯中填充的汞蒸气激发产生的,577nm和579nm两条靠得很近的黄色谱线居然也能清楚的区分开,真的很棒耶!

  同样,我们也可以用这台分光镜观察太阳光的光谱,由于本文是晚上写成的,日光光谱就无法拍摄了,留给您亲自去实验吧(注意不要将狭缝直接对准太阳,防止灼伤眼睛)。

  我当然也迫不及待地拿这台装置去观测金属的焰色光谱,只是火焰的亮度还不够,看不清楚。如果用喷灯或煤气灯提高火焰的温度,再用球面镜、凸透镜等聚光,也许能够实现吧,只是手头没有现成的材料,还没有尝试。

  分光镜可以算是原子吸收、原子发射等光谱分析法的雏形,简易分光镜的使用,有利于学生理解光谱分析这一现代分析技术的原理。对于新课程《物质结构与性质》“原子结构”部分,由光谱的不连续性引出轨道的量子化理论,该分光镜可支持这一部分内容的课堂教学,如果学校配有充有气体的发光管,可直接用此分光镜观测这些气体的光谱,效果良好。该简易分光镜制作简单,分辨率高,交由学生动手制作也会是一个很有意思的实践活动。

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Tags:分光镜实验