1800年初,音乐家威廉·赫歇尔发现最高温度超出了光谱的红色结束。我们现在称这些不可见的加热射线为红外辐射。下图中的虚线显示了眼睛识别不同颜色物体的能力。
我们将使用幻灯机和棱镜重复赫歇尔的实验,以制作光谱。使用一个微小的热敏电阻来感测温度。随着温度的变化,当我们将其移动通过光谱的颜色时,热敏电阻随着温度的变化将会导致DrDAQ测量的电压变化。
赫歇尔图
所需设备
DrDAQ数据 记录仪 。一个幻灯机 ,一个35毫米的幻灯片与铝箔狭缝做一条光线 ,玻璃棱镜60°,60°,60°(并不是所有的玻璃均匀透射红外线) ,热敏电阻 ,电阻器27KΩ,移动热敏电阻的东西 。
实验设置
实验应如下图1所示进行设置。
从投影机上取下吸热玻璃。这是通常在聚光透镜之间或它们与载玻片之间的厚的,平坦的,绿色的玻璃。它可能被电线夹或扭曲的金属标签保持在适当位置。
打开一个塑料35毫米的幻灯片,并切割两条铝厨房箔约40 x 12毫米。将其固定在开口处,在24 x 36 mm孔径的中间留下1.5到2 mm的间隙。重新组装滑块并插入投影机,水平狭缝。投影机应设置在水平位置,镜头中心距桌面上方200至250毫米。
支持将其保持在投影机镜头中心高度的棱镜,并允许您使棱镜倾斜以获得最佳光谱。棱镜在每一端有一个方便的圆形旋钮。
将柔性绝缘电线连接到热敏电阻,最好通过焊接。将热敏电阻电线连接到DrDAQ端子DO和V(无论哪种方式)。
将27 kΩ电阻连接到V和Gnd。(不要将热敏电阻连接到DO和Gnd - 它将立即被破坏。)
要通过光谱仪移动热敏电阻,使用从表盘上取下的旧电池时钟运动,并支持更多的皮包。热敏电阻连接到分针上,使用蓝光与敏感珠,距离中心55毫米。为了更清晰地显示频谱,请将白卡固定在时钟运动的一边,就像时钟拨盘的一部分。为了避免热敏电阻的支撑线被加热,在该热敏电阻的那一部分上固定了一张白纸。倾斜时钟运动是一个好主意,使表盘的平面与频谱正常。
设置投影机和棱镜后,打开灯泡并调整棱镜的倾斜度,以获得最佳光谱。尽可能地聚焦在靠近的位置,这将有助于向前移动投影机镜头,不需要在热敏电阻平面上的狭缝的尖锐焦点。使用垂直和平行于投影机镜头轴的卡片,以便光谱在卡片上扫描。铅笔在黄光束的角度上,然后使其支撑运动,使表盘与黄色光束成直角。
进行实验
如上所述设置投影机和棱镜,并定位时钟运动,使得附带热敏电阻的分针通过光谱,当3点钟与黄色重合时。
开始Picoscope:
设置>时基> 50 s / div x 1
设置>通道>跟踪A,通道伏特,范围伏特,乘数x 10
启动仪表:
查看>新仪表>设置>参数>通道,电压>功能,直流信号
插入一张卡片以阻挡热敏电阻的光线。
运行Picoscope并调整刻度,使轨迹靠近屏幕底部。
逆时针转动分针,说明在红色以上1点钟。
当热敏电阻移动通过光谱时,取出卡并观察示波器走线。
随着热敏电阻到达每种颜色的中心,红色,橙色,黄色,绿色,蓝色,紫色,记下时间秒。
打印图表。使用您记录的时间从PicoScope图表上的运行时间中减去这些时间,并绘制垂直线以表示色谱中的颜色位置,并用适当的颜色标记或着色区域。
问题和讨论结果
1、电压(温度)最高的地方在哪里?
2、光谱的紫色之外是否有热量?(通过插入卡再次阻挡光)
3、查看你的图表。如果您发现温度超出了光谱红色的最高点,您将重新发现红外辐射。
进一步研究
继续尝试其他来源的加热效果,一个油灯,一个黑色的铸铁炉等。赫歇尔证明,红外线可以以与可见光相同的方式聚焦在一个透镜上。他也尝试了不同颜色的眼镜的效果,发现有些放热通过,但没有光线。尝试将投影机的吸热玻璃放回光路。热量在哪里