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实验方法，在实验中这种方法可直接观察到色散的起因，谱面的连续过程，谱线的形成过程，  物质在不同光源照射下，出现的两种不同色散谱面等一系列重要现象。光谱研究及应用人员通过对这一实验方法及所出现的各种实验现象的理解，使大家更清楚的了解色散现象的起因，来源. 明暗谱线的形成.谱面（波长400nm-700nm）怎样连续在一起。
本实验方法对光谱研究.应用. 仪器分析人员为了解色散的起因与谱面出现及谱线形成 提供了一个直观，正确的理解思路。  
关键词：
      色散；谱面；谱线；介质；光源; 物质
一：实验仪器
     实验仪器如光路图图1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，在实验上只能先打一种光源来观察，后在打开另一种光源来，这样才能观察到色散谱面的不同出现和变化。

二：实验演示片：
     针对现代以认观点，实验上只选用了两种不同物质色来做实验观察。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。



   这两种物质可拼成如下图象3.4.5.6.7.象，为什么要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. 明暗谱线的形成等一系列现象。



三：实验步骤与方法及现象出现
1：色散起因与出现
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，这说明单独一种物质不构成色散出现条件。
在取演示片3放在安置板上，演示片3表面设计为两种不同物象，若实验时设计的演示片3上面部分是黑色，下面部分是白色。这样先开通荧光光源观察，观察到在黑白两物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。

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，下面部分是黑色，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，确从新出现一组一段一段的红、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。

两不同物质象上下颠倒出现的两种不同谱面，是因介质的表面矢量不均匀构成了一个偏振方向（如上介质偏振方向图），因此.当一个浅物质（如白光源）于介质的底面ab往深物质（如黒色）c方向偏振时，则会出现演示片3A.3B的现象。相反.当一深物质往浅物质里偏振时，则出现演示片4A.4B的现象。
2.谱面连续过程
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，让大家便于理解.谱面的连续过程
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，这实验安排主要说明色散的不连续性（如下图演示片5A）。


    演示片6其表面设计上下部分是黑色物质，中间部分是白色物质，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4两象重置在一起，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。
    如演示片6，下面黑色物质象与中间白色物质象(部分)是演示片3的象，中间白色物质象(部分)与上黑色物质又是演示片4的象。这样在热辐光源下，下面黑色物质与中间白色物质界面处出现的色散现象是红. 橙. 黄色谱面。如演示片6A下面部分现象。中间白色物质与上黑色物质界面处出现的色散现象是青.兰.紫色谱面，如演示片6A上面部分现象（这是两组色散谱面没连续在一起的象）。
    这里大家注意，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步骤的情况下，研究者对这个象的理解是光的白亮条象，如演示片7。由于它自然而巧合的在一起，上下两黑物质象又被现代光谱仪中的入射狭缝象代替，人们很难发现到它与白色光源是产生色散出现的主要来源。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。
实验上我们在演示片6A出现的垂直两组分离的色散谱面基础上，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，出现一种新的色象“绿色”。如演示片7A，两组色散谱面连续在一起后，依序排列红. 橙. 黄.绿.青. 兰. 紫连续色散象(这就是现代光谱的连续过程)。
四:明线光谱与吸收光谱的形成
实验中先 开通荧光光源，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。如若在演示片7a谱面出现的基础上把下红、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相互叠加，如演示片7b是叠加了一部分形成的象，演示片7c是叠加后只出现几条亮条纹的象，这个象就是现代所认为的明线光谱。
      

   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色散谱面，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，这个象就是现代所认为的谓夫琅和费线（吸收光谱）。



五：结论
本实验方法演示了色散的起因，谱面的连续过程，谱线的形成过程。从实验上出现的各种现象分析，确认色散不来自于光里，明暗谱线不来自原子跃迁。
对色散来源的正确理解是：色散的出现是由两种不同物质在介质的偏振下所出现的一个现象。对明暗谱线来源的正确理是：谱线的出现是色散谱面中各单色相互叠加后所出现的几条条纹象。