虹科便攜式光譜儀：可視化的掌上光譜課堂

光譜分析法是一種根據(jù)物質(zhì)的光譜來鑒別物質(zhì)及確定它的化學(xué)組成和相對含量的方法。光譜的應(yīng)用范圍遍及材料、化學(xué)、物理、生物、醫(yī)療和工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，可適用于定性研究、定量分析和測定分子結(jié)構(gòu)。光譜分析的優(yōu)越性在于提供快速、簡便、可重復(fù)且無損的檢測過程，是獲取物質(zhì)信息的有力手段。

在基礎(chǔ)教育實(shí)踐中，光譜學(xué)是基礎(chǔ)物理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的必不可少的課程。通過對教學(xué)用光譜儀的實(shí)際操作，可以讓學(xué)生加深對光譜分析法的了解，掌握光譜分析的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，為后續(xù)科學(xué)研究打下夯實(shí)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。

虹科GoSpectro光譜儀是一款超緊湊的設(shè)備，可將任何配備攝像頭的智能手機(jī)或平板電腦變成光譜儀。它能夠獲取、記錄和利用光譜，獲取被測物體的發(fā)射、透射或反射的光譜。該光譜儀具有非常直觀的易用性，這使得光譜學(xué)變得有趣。

虹科GoSpectro光譜儀非常適合高中或大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)課，并可視化光學(xué)和光譜學(xué)的一些基本概念。

案例1

區(qū)分不同類型的光源

所需材料：幾種類型的光源，如激光、鈉燈、熒光燈、LED燈或白熾燈

該實(shí)驗(yàn)的目的是測量來自不同光源的光譜（查看下圖中的示例），并確定哪些是單色光，哪些是多色光，幫助學(xué)生可視化和清楚地理解連續(xù)光譜和離散光譜之間的區(qū)別，將波長與顏色聯(lián)系起來。

用 GoSpectro 測量的四種不同光源的發(fā)射光譜

案例2

學(xué)習(xí)光譜分布和溫度

所需材料：白熾燈，用于調(diào)節(jié)光強(qiáng)度的變阻器

在該實(shí)驗(yàn)中，觀察燈泡從橙色到白色的顏色變化，所采集到的光譜幫助學(xué)生理解如圖所示的現(xiàn)象：當(dāng)燈泡中的強(qiáng)度光增加時(shí)，光譜會(huì)通過短波長移動(dòng)。

通過確定每個(gè)光譜的最大發(fā)射波長并使用維恩近似原理，可以估計(jì)光的溫度。

注意：曲線（用紅色包圍）的不連續(xù)性是由于相機(jī)傳感器的非線性響應(yīng)造成的。這個(gè)問題可以使用強(qiáng)度校準(zhǔn)來解決

白熾燈泡發(fā)出的光的光譜分布和顏色與所施加的強(qiáng)度的函數(shù)關(guān)系

案例3

使用維恩近似估計(jì)太陽溫度

另一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)是使用維恩近似來估計(jì)太陽溫度。

只需要獲得太陽的光譜，根據(jù)應(yīng)用程序發(fā)布的數(shù)據(jù)以確定發(fā)射峰值的波長。

案例4

感知顏色和光譜顏色

所需材料：一種變色的LED燈。

通過觀察變色LED燈每種顏色的光譜以建立不同LED光譜與發(fā)光顏色的關(guān)系。例如下圖中，如果他們選擇黃色，他們將很快了解并感知到的黃色與添加綠色LED和紅色LED產(chǎn)生的光譜黃色之間的差異。

案例5

引導(dǎo)學(xué)生建立實(shí)驗(yàn)性思維

所需材料：有色溶液（例如使用維生素C片劑）。

首先引出問題：為什么維生素C呈現(xiàn)橙色？借助Gospectro光譜儀想象一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)以解答這些物理現(xiàn)象。具體步驟為：a. 將維生素 C 片劑溶解在水中制備溶液；b. 測量維生素C溶液的吸收光譜；c. 分析并解釋頻譜，分析為什么維生素C顯示橙色的原因。

虹科GoSpectro是一款功能強(qiáng)大的工具，由于其非常直觀的應(yīng)用程序和易用性，使光譜學(xué)變得有趣。它非常適合高中或大學(xué)實(shí)驗(yàn)課，能夠可視化光學(xué)和光譜學(xué)的基本概念，通過實(shí)踐為學(xué)生提供學(xué)習(xí)光譜學(xué)的實(shí)用和有趣方法，是一款成本實(shí)惠的教育工具。