天文学家从未登陆过月球之外的任何星球,更不用说是到任何一颗炙热的恒星上采集样品了。为何天文学家能告诉我们太阳的组成成分以及各种成分的比例呢?天文学家又如何知道星体的移动速度呢?
所有的答案都在星光中,这也就是为什麼有越来越多的大望远镜。当然,纯粹盯著星光是看不出星星的成分的,如果能将星光解剖开来,也就是让星光透过三稜镜分光而形成光谱,就可以窥得其中奥秘。这样的装置,就称为光谱仪。
利用随处可得的电子垃圾——光盘,便可做出个简易的分光器。
步骤1: 现状
要知道,大家平常使用的光盘,实际上也是种电子垃圾。
请不要不小看它,用了几年电脑的人,手中都会有大把的报废光盘,而把这个数量乘以人口,这个数量是十分惊人的。
通常我们会把这些废盘扔掉,实在不太环保,无意中让这些废塑料污染了环境。
用又不能用,扔又没地方扔,难道报废的光盘真的这么难处理?
有没有什么办法把它们充分利用起来,为我们的生活增添一点光彩?
步骤2: 制作的原因和原理
正好在高二物理中学到衍射光栅,又看见Dr. Whoand作品中的光盘的光轨图,于是突发奇想,光盘里的光轨不就正好是现成的光栅么?
资讯时代中,光碟片是不可或缺的电子产品,而大多数的光盘却是只能进行一次写入,且没法进行修改,那么,难免会产生许许多多的废弃光盘,那么,将其做为分光器便是个处理这种电子垃圾的好方法。
不得不承认,与专业光谱仪有很大差距, 但是作为科普工具人人可做, 对普及一些物理知识还是很有用的。这还是个很好的玩具。
原理:光栅衍射
步骤3: 制作分光器机身
拿一个废弃的牙膏盒,并使用反光纸将其包覆。
步骤4: 开狭缝
在牙膏盒的一侧的中部画一条线,并拿刀割开(1-2mm宽)。
确认透光之后,同样蒙上反光纸,并使用指甲剪剪去狭缝处的反光纸。
再用透明胶处理边缘,保证除狭缝外没有其他地方透光。
步骤5: 切割废旧光盘
1-1在光碟片上画下欲切割的大小。
1-2多次切割同一条线,直到光碟片被切断。
1-3 快切断时请特别小心,千万要保持美工刀的锐利度,才不会让后方的反射层脱落。如果使用压克力刀切割,在快切断时也请换成锐利的美工刀,以保持反射层的完整。
步骤6: 测量角度并开槽
将割好的光盘放到牙膏盒的另一侧,将牙膏盒对准光源。
上下改变光盘角度,直到看见清晰的光谱时,使用量角器记下角度。
然后再在牙膏盒侧面开槽,插入割好的光盘。
(cd,cd-r的角度大概在60度 dvd的角度大概是45度)
步骤7: 制作观察孔
使用刀子在顶部开个长方形槽,并且用卫生纸的纸卷制作观察孔(防止漏光)。
步骤8: 做完了,来说说分光器的用处吧
1. 利用简易的光谱仪可以看出各种不同光源的发光原理是否相同。
例如:从光谱可以明显看出日光灯管与省电灯泡的发光原理其实是相同的,而白热灯泡则是利用高热发光的原理(因为它的光谱没有特别亮的谱线,这种光谱称为连续光谱)。
2. 每个元素都有自己专属的谱线(光谱中特别亮或是特别暗的线)位置。那么,许多肉眼观察的并不是非常清楚的焰色反应,就能通过分光器清晰观测。
3. 配合多普勒效应,观察移动物体的谱线与静止时的位置移动量,即可推算出此物体的径向(视线方向)移动速度。天文学家就是利用光谱与都卜勒效应算出星体是在接近我们,还是远离我们,而速度又是多快。
步骤9: 日光灯的光谱
日光灯发光分两步: 首先水银蒸汽被激发主要发出紫外线, 然后管壁上的荧光粉将紫外线转化为宽谱可见光. 所以日光灯在连续背景上有亮水银谱线, 以绿色的546nm最显著。
步骤10: CRT显示器的光谱
计算机CRT显示器白色屏幕的光谱. 红色是离散谱线, 但绿和蓝则是连续光谱。
步骤11: 液晶屏幕显示白色时的光谱
笔记本电脑液晶显示屏和CRT显示器发光原理显然不同,而且和显卡还有关系。
步骤12: 新型三基色节能灯的光谱
节能灯(又称紧凑型日光灯, compact fluorescent light)和普通日光灯发光原理类似, 但它采用新型三色荧光粉, 而非普通的宽谱白色荧光粉. 光谱仪下连续谱不见了, 代之以各种颜色的谱线。
步骤13: 赶快动手做个自己的光谱仪吧
相片和实际的效果有色差,所以,赶快利用废弃电子垃圾——光盘来做一个属于你的分光器吧!
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