天文學家從未登陸過月球之外的任何星球,更不用說是到任何一顆炙熱的恒星上采集樣品了。為何天文學家能告訴我們太陽的組成成分以及各種成分的比例呢?天文學家又如何知道星體的移動速度呢?
所有的答案都在星光中,這也就是為什麼有越來越多的大望遠鏡。當然,純粹盯著星光是看不出星星的成分的,如果能將星光解剖開來,也就是讓星光透過三稜鏡分光而形成光譜,就可以窺得其中奧秘。這樣的裝置,就稱為光譜儀。
利用隨處可得的電子垃圾——光盤,便可做出個簡易的分光器。
步驟1: 現(xiàn)狀
要知道,大家平常使用的光盤,實際上也是種電子垃圾。
請不要不小看它,用了幾年電腦的人,手中都會有大把的報廢光盤,而把這個數(shù)量乘以人口,這個數(shù)量是十分驚人的。
通常我們會把這些廢盤扔掉,實在不太環(huán)保,無意中讓這些廢塑料污染了環(huán)境。
用又不能用,扔又沒地方扔,難道報廢的光盤真的這么難處理?
有沒有什么辦法把它們充分利用起來,為我們的生活增添一點光彩?
步驟2: 制作的原因和原理
正好在高二物理中學到衍射光柵,又看見Dr. Whoand作品中的光盤的光軌圖,于是突發(fā)奇想,光盤里的光軌不就正好是現(xiàn)成的光柵么?
資訊時代中,光碟片是不可或缺的電子產品,而大多數(shù)的光盤卻是只能進行一次寫入,且沒法進行修改,那么,難免會產生許許多多的廢棄光盤,那么,將其做為分光器便是個處理這種電子垃圾的好方法。
不得不承認,與專業(yè)光譜儀有很大差距, 但是作為科普工具人人可做, 對普及一些物理知識還是很有用的。這還是個很好的玩具。
原理:光柵衍射
步驟3: 制作分光器機身
拿一個廢棄的牙膏盒,并使用反光紙將其包覆。
步驟4: 開狹縫
在牙膏盒的一側的中部畫一條線,并拿刀割開(1-2mm寬)。
確認透光之后,同樣蒙上反光紙,并使用指甲剪剪去狹縫處的反光紙。
再用透明膠處理邊緣,保證除狹縫外沒有其他地方透光。
步驟5: 切割廢舊光盤
1-1在光碟片上畫下欲切割的大小。
1-2多次切割同一條線,直到光碟片被切斷。
1-3 快切斷時請?zhí)貏e小心,千萬要保持美工刀的銳利度,才不會讓后方的反射層脫落。如果使用壓克力刀切割,在快切斷時也請換成銳利的美工刀,以保持反射層的完整。
步驟6: 測量角度并開槽
將割好的光盤放到牙膏盒的另一側,將牙膏盒對準光源。
上下改變光盤角度,直到看見清晰的光譜時,使用量角器記下角度。
然后再在牙膏盒側面開槽,插入割好的光盤。
(cd,cd-r的角度大概在60度 dvd的角度大概是45度)
步驟7: 制作觀察孔
使用刀子在頂部開個長方形槽,并且用衛(wèi)生紙的紙卷制作觀察孔(防止漏光)。
步驟8: 做完了,來說說分光器的用處吧
1. 利用簡易的光譜儀可以看出各種不同光源的發(fā)光原理是否相同。
例如:從光譜可以明顯看出日光燈管與省電燈泡的發(fā)光原理其實是相同的,而白熱燈泡則是利用高熱發(fā)光的原理(因為它的光譜沒有特別亮的譜線,這種光譜稱為連續(xù)光譜)。
2. 每個元素都有自己專屬的譜線(光譜中特別亮或是特別暗的線)位置。那么,許多肉眼觀察的并不是非常清楚的焰色反應,就能通過分光器清晰觀測。
3. 配合多普勒效應,觀察移動物體的譜線與靜止時的位置移動量,即可推算出此物體的徑向(視線方向)移動速度。天文學家就是利用光譜與都卜勒效應算出星體是在接近我們,還是遠離我們,而速度又是多快。
步驟9: 日光燈的光譜
日光燈發(fā)光分兩步: 首先水銀蒸汽被激發(fā)主要發(fā)出紫外線, 然后管壁上的熒光粉將紫外線轉化為寬譜可見光. 所以日光燈在連續(xù)背景上有亮水銀譜線, 以綠色的546nm最顯著。
步驟10: CRT顯示器的光譜
計算機CRT顯示器白色屏幕的光譜. 紅色是離散譜線, 但綠和藍則是連續(xù)光譜。
步驟11: 液晶屏幕顯示白色時的光譜
筆記本電腦液晶顯示屏和CRT顯示器發(fā)光原理顯然不同,而且和顯卡還有關系。
步驟12: 新型三基色節(jié)能燈的光譜
節(jié)能燈(又稱緊湊型日光燈, compact fluorescent light)和普通日光燈發(fā)光原理類似, 但它采用新型三色熒光粉, 而非普通的寬譜白色熒光粉. 光譜儀下連續(xù)譜不見了, 代之以各種顏色的譜線。
步驟13: 趕快動手做個自己的光譜儀吧
相片和實際的效果有色差,所以,趕快利用廢棄電子垃圾——光盤來做一個屬于你的分光器吧!
|