簡易教學光譜演示儀的制作與使用

王 格 林 珠 彭保進 鄭圓成

（浙江師范大學數理與信息工程學院 浙江 金華 321004）

現行人教版高中《物理·選修3－4》教材中，對“光譜”這一節的處理僅限于現象說明和理論解釋.在實際教學過程中，由于所需儀器昂貴，操作過程復雜等原因，學生在課堂中只能通過書本的圖片進行學習，對光譜及其產生原理缺乏直觀的認識.另一方面，光譜內容與現代科技接軌，形式新穎有趣，值得在物理學習過程中加以深入認識.

基于以上原因，筆者設計出了一種成本較低、現象明顯、結構簡單、操作方便的教學演示儀用于課堂教學.本教具能加深學生對光學知識的理解，同時激發其學習積極性，豐富課堂內容，使課堂教學充滿生氣.

1 實驗裝置

根據光柵衍射的原理，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不同的波長.通常在光柵光譜儀中，光柵的色分辨本領為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，與光譜光柵常數相近，滿足制作光譜儀的要求.

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

實驗裝置如圖1所示，圖2為不透光裝置內部結構示意圖.

圖1 簡易光譜演示儀整體結構示意圖

圖2 簡易光譜演示儀內部結構示意圖

2 實驗方法

將裝置按照圖1所示連接.將計算機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光源，調節位置直至視屏播放窗口中出現明亮清晰的光譜圖案.此時，點擊窗口上的軟件按鍵，將圖像采集并且加以多種處理說明.