【特等奖】光的色彩——分光仪制作　　

重庆外国语学校:王若帆　　

指导教师:申立丽　　

一、灵感来源

牛顿曾利用在家休息期间偶然将一块三棱镜拿到太阳光下，发现白色的光线折射成了美丽的七种颜色，有强烈好奇心的他又做了许许多多跟光学有关的实验，并写出了《牛顿光学》一书，打破了人们当时认为一切颜色都是由亮与暗，白与黑混合而成的观念，在光学实验方面为世界作出了巨大的贡献。

光线折射出的美丽色彩深深折服了我，由于家中没有三棱镜更别说高大上的分光仪或者光栅，我只好自己动手制作一个“分光仪”

最开始我想到了八年级物理书上有制作水三棱镜的小实验，结果嘛。。。把水灌进去实在是太难了，密封性是个很大的问题，于是我决心另辟蹊径，还真和分光仪较上劲了！

一次看CD，光盘反面那几道色彩缤纷的反光启发了我：反光的颜色是杂乱的，是因为光线从四面八方照来，要是只有固定一束光照在光盘上，岂不是就有清晰的七彩光了吗？

说干就干，我开始想办法制作一个简易分光仪。

二、制作原理

CD盘的记录面上有一些细微的凸起（它们连在一起形成纹路），它们以大约0.001毫米的间隔沿圆周刻在光盘上。由于小突起的大小和排列（成线）的宽度与可见光的波长相近，这样照到细微凸起上的光会发生衍射和反射现象，从而将光扩散，相同频率的光线发生干涉现象，每种波长（颜色）的光在各自特定的一些区域叠加加强，不同波长的光发生干涉加强的区域也不相同。白光中含各种波长的光，经过光盘衍射、干涉之后，看上去就像光盘上了色一样。利用一道缝隙只射入一道光来排除多余的干扰光线，从窥视孔看入就能看见唯一进入分光仪的那道被分解成七色的光。【参考书目：《Newton科学世界》】

三、制作材料

1、　16cm　×　8.5cm　×　8.5cm　纸盒一个：作分光仪主体

2、CD光盘一张： 反射光线并使其分解

3、黑色蜡笔一支：将分光仪内部涂黑使观察明显

4、黑色胶带一卷：封住漏光处和粘贴使用

5、剪刀一把

四、制作步骤

1、将纸盒用剪刀剪开，如图所示

2、在纸盒最左面开一个　1cm　×　2cm　的孔做窥视用

3在第三面（从左往右）和另两面连接处裁出两条缝隙，用于卡入光盘

4、在纸盒顶面开一道　4cm　长的漏光缝隙

5、将光盘卡入

6、用黑色蜡笔将纸盒内部涂黑

7、将光盘用黑色胶带固定好（避免光从插CD的缝中射入）

8、将纸盒重新装好，缝隙用黑色胶带密封，保证光线只从漏光缝隙射入

当当当当！！！一个简易的分光仪就做好了！接下来就到观察的时候了

五、观察

前提条件：天气晴朗，阳光明媚

第一次观察：

太阳光所分解成的清晰、均匀的光谱就呈现在眼前了，能够清晰看到光谱由紫、蓝、青、绿、黄、橙渐渐过渡到红色，一睹神奇大自然向我们展示的奥秘。

第二次观察：

奇怪的情况出现了，这是我没有料到的，一道如张开的扇子一般的美丽的“彩虹”出现在光盘上，从颜色的过渡可以判断出被分解的太阳光是从盒子底部射出的（光谱颜色顺序与第一次观察光谱颜色顺序是恰好相反的）

对于以上情况，我提出了如下猜想：

猜想一：CD为卡在纸盒两侧所开的缝隙漏进了光。

猜想二：盒子底部未涂黑，反射光在CD上被分解。

猜想三：盒子底部没封好漏进了光。

验证猜想：

猜想一：用黑色胶带将纸盒两侧缝隙再次封好。

现象：仍有清晰的光谱呈现

猜想二：用黑色蜡笔将分光仪内侧底部涂黑。

现象：光谱暗淡了一些。

猜想三：用黑色胶带重新密封分光仪底部

现象：光谱又暗淡了一些。

结论：由于底部透光和分光仪内侧底部未涂黑造成了这道意外的美丽彩虹

图中可以看出“扇子”明显变淡了，且被分成了许多单独的一小束（最右边最明显），这应该是由于一部分光线被涂上黑色的纸板吸收，而另一部分因蜡笔颜色涂抹不均而反射，加上底部因纸板材质黑色部分显出一条条直线状，才会造成“扇子”分成了许多单独的一小束。

六、总结

     分光仪(Spectroscope)是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器,由棱镜或衍射光栅等构成,利用分光仪可测量物体表面反射的光线,.阳光中的七色光是肉眼能分的部分(可见光),但若通过分光仪将阳光分解,按波长排列,可见光只占光谱中很小的范围,其余都是肉眼无法分辨的光谱,如红外线、微波、紫外线、X射线等等.通过分光仪对光信息的抓取、以照相底片显影,或电脑化自动显示数值仪器显示和分析,从而测知物品中含有何种元素.这种技术被广泛的应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等的检测中

根据上网查询，我知道了分光仪有多种类型,除在可见光波段使用的分光仪外,还有红外分光仪和紫外分光仪.按色散元件的不同可分为棱镜分光仪、光栅分光仪和干涉分光仪等.按探测方法分,有直接用眼观察的分光镜,用感光片记录的摄谱仪,以及用光电或热电元件探测光谱的分光光度计等。　　

这些都是十分精密复杂的分光仪器，我的简易分光仪和它们比起来，简直像小米步枪对坦克大炮一样，只能看出七种可见光的颜色，不能分析出X射线，紫外线等人眼不能直接看见的光，更别说测量光的波长了。　　

千里之行始于足下，罗马毕竟不是一天建成的，想当初物理学由一个苹果简单的掉落渐渐发展到如今博大精深的相对论，不也是从幼稚到成熟的过程吗？　　

也许只有脚踏实地，仰望星空，一步一步由易到难，才能获得伟大的发现，攀上成功的高峰。伟人的伟大，只是因为他们有一双善于发现的眼睛，并走好了获得伟大成就前的每一步。

评语：　　

该文章从牛顿分解七色光入手，详细阐述了分光仪的制作过程，整个过程细致，认真，严谨。从制成的成品分光仪来看，分光效果良好！同时文章还展示并试图揭示了实验中观察到的彩虹现象，最后介绍了分光仪在科学上的应用。是一篇难得的佳作。