不花一分钱,自制光谱仪

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  东少:太阳光是由那些色光组成?
  晁懿:红、橙、黄、绿、青、蓝与紫色的光。
  东少:那么霓虹灯光呢?
  晁懿:@#$%^&*,Orz
  晁懿,答不出来不要紧,因为我们买不起、也没有条件使用物理学家经常使用的光谱仪。不过,我们虽然没条件,但不表示我们不能自制光谱仪。下面,我们就要介绍如何自制光谱仪,而且最重要的是它不会花上你一分钱。
  
  原理篇
  
  
  所谓光谱指的就是复色光经过色散系统分光后,色散开的单色光按照波长的大小依次排列出的图案。举个简单的例子,我们看到太阳光(复色光)通过三棱镜(色散系统)后,会被分为由红到紫渐变的光,这实际上就是太阳光的光谱。了解了光谱的定义后,观测光谱的光谱仪核心很显然就是色散系统。如果我们能自制出色散系统,就可以自制出光谱仪,而用CD/DVD光盘代替色散系统就是一个不错的选择,因为CD/DVD光盘可以起到三棱镜的分光作用。CD/DVD光盘拥有相当致密的数据轨,可作为色散系统中的衍射光栅,而入射光射入CD/DVD光盘的盘基后,就会发生折射与反射,最后在衍射光栅上形成光谱。不过在普通环境中,入射到CDDVD光盘上的光来自四面八方,经过CD/DVD光盘分光后各方向入射光的光谱混合在一起,我们是无法看到三棱镜的效果的。因此,只要我们能控制入射到CDDVD光盘上的光的方向,就可以让CDDVD
  
  材料篇
  
  虽然研究用的光谱仪属于高科技仪器,但是我们自制光谱仪时所须的材料却很容易搞到。只要一个纸盒、一张CD/DVD光盘与一张光盘罩而已。
  首先找一个纸盒作光谱仪的主体,用来放置DVD光盘与隔离光线。因此,它的尺寸最好是比DVD光盘略大,比较理想的尺寸是120mm×120mm×40mm。要是找不到这样的盒子,你就去超级市场买一上盒亨氏营养米粉。吃掉米粉,剩下纸盒,既营养又实惠!
  我们知道CD/DVD光盘上的数据轨会被作为衍射光栅,由于CD光盘的轨距为1.6微米,观测光谱时,即每毫米可观察到约625种颜色;而DVD光盘的轨距为0.74微米,观测光谱时理论上每毫米可观察到约1350种颜色。因此,选择DVD光盘制作光谱仪可获得更高的观测精度。
  做光盘罩的纸板尺寸只要大于DVD光盘、小于纸盒就行,最理想的就是直接使用现成的纸质光盘袋。
  
  
  制作篇
  
  1. 制作光谱仪主体
  由于亨氏营养米粉的纸盒尺寸比我们实际所须的纸盒尺寸略大,因此必须对其进行“腰斩”处理,让它符合120mm×120mm×40mm这一尺寸。完成了“腰斩”处理后,我们需要在纸盒上开出三个孔,分别是进光的狭缝、插入DVD光盘的光盘槽与用来观察光谱的观察口。由于这三个孔分别位于纸盒三个不同的面上,为了方便区分,我们将狭缝所在的面称为A面、光盘槽所在的面称为B面,观察口所在的面为C面。首先,在纸盒的A面上开出尺寸为10mm×3mm的狭缝,其位置距B面10mm即可。接着,在纸盒的B面,距底部70mm的位置开出与纸盒一样宽、高3mm的光盘槽。最后,在纸盒的C面,距底部10mm的位置,开出15mm×20mm的观察口。需要注意的是,狭缝、光盘槽与观察口必须在同一轴线上,即在纸盒的轴线上。除此之外,狭缝的尺寸最好不要随意更改,否则尺寸越大,进入的光线越多,你所看到的光谱的分辨率就越差。
  
  2. 制作光盘罩
  
  为了减少散射光的影响,让光谱的分辨率更高,我们还须要为DVD光盘制作一个光盘罩。该光盘罩用一个纸质光盘袋稍加改造即可—在距纸质光盘袋底部10mm的位置开一个高10mm×20mm的矩形孔(同样需要在纸质光盘袋的轴线上)。为了更好地遮挡光线,我们需要尽量选择那些比较厚、遮光好的纸质光盘袋。
  
  3. 插入光盘罩
  
  光盘罩完成后,我们须将DVD光盘放入。然后将DVD光盘数据面朝向纸盒的A面,将光盘罩由光盘槽斜向插入,直到光盘罩与纸盒的一条棱接触为止。这样,光谱仪就在我们手中诞生了。
  
  观测篇
  既然已经自制出了光谱仪,那么是骡子是马总得拉出来遛遛—就让我们一起用这台光谱仪的观测光谱吧。
  
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