简易教学光谱演示仪的制作与使用

王 格 林 珠 彭保进 郑圆成

（浙江师范大学数理与信息工程学院 浙江 金华 321004）

现行人教版高中《物理·选修3－4》教材中，对“光谱”这一节的处理仅限于现象说明和理论解释.在实际教学过程中，由于所需仪器昂贵，操作过程复杂等原因，学生在课堂中只能通过书本的图片进行学习，对光谱及其产生原理缺乏直观的认识.另一方面，光谱内容与现代科技接轨，形式新颖有趣，值得在物理学习过程中加以深入认识.

基于以上原因，笔者设计出了一种成本较低、现象明显、结构简单、操作方便的教学演示仪用于课堂教学.本教具能加深学生对光学知识的理解，同时激发其学习积极性，丰富课堂内容，使课堂教学充满生气.

1 实验装置

根据光栅衍射的原理，光栅方程为

入射光中包含几种不同波长的复色光，除了零级以外，各级主最大的位置各不相同，因此将看到在衍射图样中有几组颜色不同的谱线分别对应不同的波长.通常在光栅光谱仪中，光栅的色分辨本领为P＝Nλ，对于给定的某一级（j）光谱，波长相差Δλ的两谱线间的Δθ反比于光栅常数d，即正比于光栅密度狭缝越密，光谱展得越开.

光盘中刻道之间非常紧密，普通光盘的轨道密度大约在1200／mm，与光谱光栅常数相近，满足制作光谱仪的要求.

另外，光盘作为光栅应是反射光栅，所以经过试验选取了光盘与地面最适宜的角度便于反射出光.

实验装置如图1所示，图2为不透光装置内部结构示意图.

图1 简易光谱演示仪整体结构示意图

图2 简易光谱演示仪内部结构示意图

2 实验方法

将装置按照图1所示连接.将计算机中的视频播放及处理软件打开，与摄像头连接.移动黑盒使狭缝口对准光源，调节位置直至视屏播放窗口中出现明亮清晰的光谱图案.此时，点击窗口上的软件按键，将图像采集并且加以多种处理说明.