2013年1月2日

科學玩具-光學-「柵片」集團與「柵」看之下(三)



也可以將硫酸銅水溶液裝在噴霧罐中,對著已經點燃的酒精燈外焰噴灑硫酸銅,就會冒出綠色的火焰,這就是銅離子焰色實驗。在火焰出現的那一瞬間,可以透過光柵片去觀察銅離子的光譜。想要讓火焰再強一些,可以在噴霧罐中加入適量的酒精,但這時就要考慮到酒精燃燒的光譜干擾我們所要觀察的焰色。也就是說,雖然銅離子的焰色雖然是藍色,但是加上酒精的火焰是黃色的話,兩色光疊合之後的光看起來就會像是青綠色。

只是噴灑過硫酸銅水溶液的酒精燈一定要清洗乾淨,否則沒有燃燒到的銅離子附著在酒精燈外,必定會逐漸氧化。

根據火焰上的分光現象來看,可以發現即使有了光柵片的協助,仍有一些光是無法被分散的,我們就把這種光叫做「單色光」。科學家常用這種焰色反應來測定燃燒的物質,不同物質的焰色當然會有差異,例如噴霧罐中如果改裝食鹽水,焰色就是橘黃色的,甚至可以看看硝酸鉀或氯化鍶的焰色哦!
若是單色光,而且要稱為光的原色,那麼即使有分光工具,也無法分離出其他色光
所看到的頂多是一些重覆出現的繞射圖案而已(圖中為LED戒指燈及光纖)
(左圖是裸眼觀察,右圖是透過光柵的觀察結果)

如果有雷射筆的話,就可以看一下單色光的光束通過光柵片時,在白色牆壁上所呈現的美麗格子圖案。由於雷射光和陽光不同,它是屬於單色光,即使通過光柵片時被分成數條光束,也不會疊合成其他顏色,證明了雷射的紅光或綠光無法被分光,既然有這種性質,那麼紅光和綠光才能被稱為光的原色。
研究這些圖像的性質時,可以確定狹縫的間隔和形狀。也就是說,如果所呈現的圖案是棋盤狀的格子點,那麼狹縫形狀就是一些縱橫交錯的十字形。若圖案是一系列橫向的點,那麼光就是通過一連串的縱向狹縫。
特定波長的光通過光柵會形成干涉條紋
條紋樣式會隨狹縫的形狀和間隔不同而有差異

市面上,有廠商已經將這種光柵片製作成一系列的用品了,有書籤、眼鏡、扇子,甚至還有方便隨身攜帶的膠捲眼鏡等等,來看看這些玩意兒吧。
魔眼書籤

尺上面的圖案就是透過書籤一端的光柵片,就可以觀察到的圖案
例如右上圖的熊貓

另外還有心形或星形書籤,和酷炫的膠捲眼鏡
但千萬不要戴著眼鏡騎車或開車,到處都是彩虹雖然很迷幻,但卻會干擾大腦判斷

參考文章:
科學玩具-光學-「柵片」集團與「柵」看之下(一)
科學玩具-光學-「柵片」集團與「柵」看之下(二)
科學玩具-光學-「柵片」集團與「柵」看之下(三)
科學玩具-光學-「柵片」集團與「柵」看之下(四)
科學玩具-光學-「柵片」集團與「柵」看之下(五)

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