簡易教學(xué)光譜演示儀的制作與使用

王 格 林 珠 彭保進(jìn) 鄭圓成

（浙江師范大學(xué)數(shù)理與信息工程學(xué)院 浙江 金華 321004）

現(xiàn)行人教版高中《物理·選修3－4》教材中，對“光譜”這一節(jié)的處理僅限于現(xiàn)象說明和理論解釋.在實(shí)際教學(xué)過程中，由于所需儀器昂貴，操作過程復(fù)雜等原因，學(xué)生在課堂中只能通過書本的圖片進(jìn)行學(xué)習(xí)，對光譜及其產(chǎn)生原理缺乏直觀的認(rèn)識.另一方面，光譜內(nèi)容與現(xiàn)代科技接軌，形式新穎有趣，值得在物理學(xué)習(xí)過程中加以深入認(rèn)識.

基于以上原因，筆者設(shè)計出了一種成本較低、現(xiàn)象明顯、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的教學(xué)演示儀用于課堂教學(xué).本教具能加深學(xué)生對光學(xué)知識的理解，同時激發(fā)其學(xué)習(xí)積極性，豐富課堂內(nèi)容，使課堂教學(xué)充滿生氣.

1 實(shí)驗裝置

根據(jù)光柵衍射的原理，光柵方程為

入射光中包含幾種不同波長的復(fù)色光，除了零級以外，各級主最大的位置各不相同，因此將看到在衍射圖樣中有幾組顏色不同的譜線分別對應(yīng)不同的波長.通常在光柵光譜儀中，光柵的色分辨本領(lǐng)為P＝Nλ，對于給定的某一級（j）光譜，波長相差Δλ的兩譜線間的Δθ反比于光柵常數(shù)d，即正比于光柵密度狹縫越密，光譜展得越開.

光盤中刻道之間非常緊密，普通光盤的軌道密度大約在1200／mm，與光譜光柵常數(shù)相近，滿足制作光譜儀的要求.

另外，光盤作為光柵應(yīng)是反射光柵，所以經(jīng)過試驗選取了光盤與地面最適宜的角度便于反射出光.

實(shí)驗裝置如圖1所示，圖2為不透光裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖.

圖1 簡易光譜演示儀整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 簡易光譜演示儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

2 實(shí)驗方法

將裝置按照圖1所示連接.將計算機(jī)中的視頻播放及處理軟件打開，與攝像頭連接.移動黑盒使狹縫口對準(zhǔn)光源，調(diào)節(jié)位置直至視屏播放窗口中出現(xiàn)明亮清晰的光譜圖案.此時，點(diǎn)擊窗口上的軟件按鍵，將圖像采集并且加以多種處理說明.