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2010-06-18 03:33 |
色散起因与谱面出现及谱线形成
色散起因与谱面出现及谱线形成摘要：本文要介绍一种新的色散现象出现实验方法，在这种实验方法上，可直接观察到不同物质通过不均介质后，所出现的各种不同色散现象，物质在不同光源照射下通过不均介质后，出现的两种不同色散谱面，谱面中明线(明线光谱)和暗线(夫琅和费吸收线)是怎样产生（形成）等一系列重要实验现象。通过对这一实验方法及所出现的各种实验现象分析，使大家更清楚的了解色散现象的起因，来源. 明暗谱线形成.谱面（波长400nm-700nm）是怎样连续在一起等一系列现象演示。 TEzMFu+V
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关键词：不均介质；不同物质；不同物质上下颠倒；色散 *K57($F
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引言 ' 1 }ybSG
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1666牛顿让一束光通过三棱镜, 在存象屏上呈现出由红. 橙.黄. 绿. 兰. 青.紫连续色散象, 这实验结果 说明色散象来自于光里。虽然同时代的罗伯特. 胡克等群起反对牛顿的这一实验结果其观点，甚至连惠更斯持保留意见并也用一些假说来解释色散来源这个问题。但因牛顿（光的色散）有力的实验事实，另无指证牛顿错误的实验，这些假说都一一被驳倒。 oy _DYop
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本在实际工作中从新分析研究了牛顿的这一实验方法及现象，从光源. 狭缝. 三棱镜(不均介质) 等各置件进行了全面分析。并发现牛顿光的色散现象的出现，不是单一的来自于光里，对于色散出现，光在这里只是一个（白色）物质（象），还须另有一个与其不相同的物质（象）与光一道通过不均介质才能构成色散出现条件，由于这一另一物质（象）它自然而巧合的形成，人们是很难发现和理解到与光不同的这一物质（象）去。 ld7B!_b<
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如光源通过一狭缝，对于狭缝来说大家通常理解为控制杂散光或让光源薄一点通过，但对于色散出现来说，狭缝（黑色）与光源（白色）就是两个不相同物质。由于它们自然而巧合的在一起，因此. 牛顿在做光的色散实验时，只注意光里，而忽略了狭缝（黑色）物质（象）的存在，由此阻碍了后人对色散来源的正确理解和认识及一系列应用上的发展。 @mJ# ~@*(
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对于上述情况，本研究出一套新的色散演示方法：是把两个不相同的物质(象)拼在一起，让其拼成的象通过不均介质，从而会在两不同物质（象）相交处出现一组色散 谱面。当把这两个不同物质(象)上下颠倒过来，在让其通过不均介质，这样先出现的一组色散谱面消失了，则在两不同物质（象）相交处从新出现一组不同色散 谱面。如若这两个不同物质（象）是在荧光光源下来做实验，则出现的色散谱面是一段一段的（各单色有明显的界段），若在热辐射光源下，出现的色散是连续无界段的谱面（如现代连续光谱象）。由于自然界不相同的物质众多，都可以随意拼在一起，这样它出现的各种不同色散谱面也就多。 Jn#05Z
实验仪器 eXYf"hU,
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实验仪器如图1光路图所示，它由不同物质安置扳. 不同物质演示片. 热辐射光源（炽热固体发光）. 荧光光源（充有稀薄气体发光）. 三棱镜. 透镜组组成。热辐射光源和荧光光源在实验时不能同时开灯，在实验时只先打一种光源来观察出现的色散谱面，后在打开另一种光源来观察出现的色散谱面，这样才能观察到色散谱面的不同现象出现和变化。 !lnRl8oV
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实验演示片 }g9g]\.!a
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针对现代以认色散（光谱）理论，实验上只选用了两种不同物质来做观察，一种是黑色物质，另一种是白色物质，如演示片1和演示片2。 (*K=&e0O
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演示片1是一黑色物质，演示片2是一白色物质片，这两种物质可拼成如下图象。 ,bGYixIfYZ
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这两物质可拼成如演示片3.4.5.6.7.8物象。把这两种不同物质设计成这些象，其目的是用来演示色散（光谱）的起因. 来源. 色散不连续性. 明暗谱线形成等一系列重要现象。 SZ&I4-
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实验步骤与方法及现象出现 n$u@v(I
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在实验中先取演示片2安放在不同物质安置板上，演示片2其表面是一单白色物质象（面光源），这样先开通荧光光源观察，观察到白色物质象中无色散现象出现。在开通热辐射光源观察，也无色散现象出现。在取演示片3安放在安置板上，演示片3表面设计为上面部分是黑色物质，下面部分是白色物质。这样先开通荧光光源观察，观察到在黑白两物质象相交处只出现一组一段一段的青、兰、紫色散谱面，如演示片3A。在开通热辐射光源观察，发现先出现一段一段的青、兰、色散谱面即又变成无界段的青、兰、紫连续色散谱面，如演示片3B。 qk
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当把安置板中的演示片3上下颠倒过来，如演示片4，颠倒后的物象上面部分是白色物质（象），下面部分是黑色物质（象），这样先开通荧光光源观察，发现先在两物质相交处出现的一组一段一段的青、兰、紫色散谱面消失了，确从新出现一组红、橙、黄色散谱面，如演示片4A。在开通热辐光源观察，一段一段的红、橙、黄色散谱面即又变成无界段的红、橙、黄连续色散谱面，如演示4B。 !!\x]$v
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演示片5表面设计为左边是演示片3的象，右边是演示片4的象，此演示片这样安排其目的是让青、兰、紫色散谱面和红、橙、黄色散谱面在水平方向同时出现，如演示片5A。在热辐射光源下，左边出现的色散是青. 兰. 紫谱面，右边出现的是红. 橙. 黄色散谱面。 }ZKG- ~
演示片6其表面设计上下部分是黑色物质（象），中间部分是白色物质（象），此演示片是演示片3和演示片4的象，只是这里是把演片3和演示片4重置在一起，这样中间部分白色物质象成了上下两黑色物质象中的共用物象， b;5&V_
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如演示片6中，下面黑色物质（象）与中间白色物质（象）是演示片3的象，中间白色物质与上黑色物质又是演示片4的象。这样下面黑色物质与中间白色物质（象）相交处出现的色散现象是红. 橙. 黄谱面。如演示片6A下面部分现象。中间白色物质与上黑色物质（象）相交处出现的色散是青.兰.紫谱面，如演示片6A上面部分现象（这两组色散现象没连续在一起的象）。 yW)&jZb"(
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对演示片6这样设计和出现的色散现象的理解是非常重要的，从牛顿时代至今，人们在不知上述实验的情况下，研究者对这个象的理解是光的白亮条象，如演示片7。上下黑物质象就我们现代光谱仪中的入射狭缝象，由于它自然而巧合的在一起，很难发现到它与白色（面光源）是出现色散现象的主要来源。为提示人们对色散现象的正确理解和认识，可见上述演示片3—6这样设计的重要性。 n([ 9U0!gu
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我们在演示片6A出现的垂直两组分离色散现象基础上，打开热辐射光源，让其在下的红、橙、黄谱面象往上逐渐移动，当往上移动到一定时，观察到下面红、橙、黄谱面中的黄色和上面青、兰、紫谱面中的青色相互叠加，出现一种新的色散象“绿色”。如演示片7A两组色散谱面连续在一起，依序排列红. 橙. 黄.绿.青. 兰. 紫连续色散象(连续光谱)。 t8?$q})RL
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演示片8表面设计为上下是白色物象，中间是一黑条物象，这个演示片象是针对现认一个理论观点来设计的。如演示片7中间白物象大家理解为是一束白光源，这束光里含有不同波长的光，通过分光镜后，这些不同波长的光会分开。那么演示片8中间的黑条物象也通过分光镜后消失了，也出现排列为黄、橙、红、紫、兰、青色谱面，如演示片8A。 q(9S4F
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黑条物质象通过分光镜出现的这几种不同色散谱面，是不是也可以认为黑色物质里含有这几种不同颜色（波长）？通过分光镜后把这几种颜色分离开了，其这结论都是错误的。 [a[.tR38e
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明线光谱与吸收光谱的形成 =A]*r9
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在荧光光源下，取演示片7安放在物质安置扳上，观察到依序排列为红、橙、黄、绿、青、兰、紫色谱面（各单色是一段一段的），如演示片7a。如在此谱面基础上把下红、橙、黄谱面象往上移动，这样会观察到上下两组谱面中各单色象多次相互叠加，演示片7b是叠加了一部分的象，演示片7c是叠加后只胜下几条亮条纹的象，这个象就现代所认为的明线光谱。 gtwUY$
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如前实验过程是在热辐射光源下来实验，确观察到的各单色散象是连续无界段的谱面，如演示片7A。当把这个象上下移动叠加（接近），在移动到一定时，会观察到在连续谱面中出现几条黑条纹象，如演示片7B，这个象就是所谓夫琅和费线。 v 1VH&~e
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结论 O\+b1+&b3Y
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把不同物质拼在一起来做色散实验，这里还是第一次介绍。实验中演示了色散的起因，来源，色散（光谱）的不连续性，明线光谱和吸收光谱的形成，本文只介绍了两种不同物质所出现的色散现象，由于不相同的物质众多，都可以相互拼在一起，这样出现的色散谱面都与现在已知的色散谱面不同。如把黑色与兰色，黑色与黄色，黑色与紫色或兰色与红色。兰色与黄色，兰色与绿色等拼成的象来做实验，这样它各自出现的色散谱面都不一样。 Fxx -2(U
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