2013年1月2日

科學玩具-光學-「柵片」集團與「柵」看之下(二)

透過這個煙火視窗,世界頓時彩色多了

在小紙盒或鋁箔包一側,用剪刀或美工刀裁切出一個寬度約為1mm的狹縫,長度適中即可。如果手邊臨時沒有這些文具的話,用鑿子或筆尖直接戳一個小洞也可以。在另外一側,裁切出一個適當大小的方孔,把光柵片用透明膠帶貼在方孔上。之所以這樣做,就是避免外界其他背景光源產生干擾,有做過針孔成像的教具的夥伴應該可以馬上理解才是。

從貼有光柵片的那一端觀看較為柔和的陽光(或月光),就可以看見陽光的光譜出現在狹縫附近,並呈現出連續的狹長彩虹。但一定要注意的是,別直接對著中午時分的艷陽觀察。
近距離觀察白熾燈的連續光譜
(上排圖是裸眼觀察,下排則是透過光柵的觀察結果)

遠距離觀察白熾燈的連續光譜,而且有加遮光罩
所以亮度會暗一些,光線柔和些,但光譜形式是不改變的
(左圖是裸眼觀察,右圖是透過光柵的觀察結果)

家庭一般使用的照明又分為日光燈及白熾燈泡,由於發光機制不同,使得兩者光譜光譜有點不一樣。透過光柵片來觀察並比較,可以發現兩者的光譜組成形式是有差異的。白熾燈泡內含鎢絲,通以電流之後,鎢絲在高溫之下發熱發光,呈現在眼前的是圓點狀的跳躍;日光燈內所產生的紫外線,照在燈管內側的螢光物質上,形成可見光,但所呈現的是跳躍形的光譜,其中有三種顏色特別強。
觀察省電燈泡的連續光譜,可以看出它主要是紅綠藍三原色的色光光譜
也就是說,它是利用三原色的加法來混合出白色光
看看那些圓點的跳躍吧
(左上圖是裸眼觀察,其餘是透過光柵的觀察結果)

也就是說,不同種類的光源具有不同的光譜。除了日光燈以外,街頭的路燈或白熾燈泡、打火機、蠟燭的燭火、月光、LED等等不同的光源,都是可以觀看的對象。如果你是在車水馬龍的街上或高速公路上,更可以看到各種設計過的圖樣從眼前呼嘯而過。
觀察日光燈時由於它是長條形的,所以可以視為無數的點光源
彼此連續的色光會稍有干擾,但仍可觀察到分光現象

打火機的光譜是漂亮的連續形

從遠方觀察路燈,那些圓點跳躍會更明顯,最外圍的紅色也蹦現出來
(左圖是裸眼觀察,右圖是透過光柵的觀察結果)

但是近距離觀察路燈時,就會發現有些色光比較就沒有分離出來
大家一起來找找看囉!是不是只有黃色、綠色和青藍色!

其實遠看和近看,真的會有所差別哦
遠看時,紅色光才會被分離出來

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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