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EXPLOE
“看到”红外线了
发布时间:2024-12-05
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宇宙中的天体发出各种辐射,通过观测这些辐射,我们可以认识宇宙。这些辐射叫作电磁波,它们的波长从Y射线的0.0001 纳米(nm)到无线电波的 100米,范围很宽,但仅凭人的肉眼或是通过光学望远镜都只能看到可见光,而可见光只是电磁波里非常小的部分,想要观察其他部分的辐射,如在紫光外侧,波长更短的紫外线、X射线和y射线,以及在红光外侧的波长更长的红外线和无线电波,只能通过特殊仪器。

正在太空运转的斯皮策空间望远镜,就是工作在3~180 微米(μm)波段的红外线探测设备。红外观测能够帮助人们了解银河系的核心、恒星的形成以及太阳系外行星的情况。

本实验就是用家里最简单的器材,来模拟斯皮策空间望远镜,以探测红外线。

实验一:寻找红外线光源

每天都会用到的遥控器是一个不错的选择,其前端的小灯就是红外灯,它的红外线波长在900~1000纳米,这个波段的光是肉眼看不到的。(有些遥控器额外加了一个按键指示灯,按键时会亮,这亮光属于可见光。本实验要选没有按键指示灯的遥控器。)

怎样才能“看”到红外线呢?我们还需要能够识别红外线的设备,比如数码相机的CCD感光单元,它可以识别的波长范围在400~1000纳米,包含了遥控器的波段。我们可以利用数码相机来捕捉遥控器发出的红外线。

来试一试吧!

实验步骤:

选择在晚上做实验,关闭屋里所有发光的电灯和电器。

★打开数码相机,让镜头对准遥控器的红外灯。

★找一位助手(比如爸爸),让他帮你按下遥控器的任意一个按键。

★这时候,数码相机的显示屏上呈现出一个清晰的亮点,这就是遥控器红外灯发出的红外线!你可以让另一位助手(比如妈妈)帮你拍下照片作为实验结果。

除了遥控器,身边还有别的看似不发光的物品可以发出红外线吗?你可以把可能的物品都拿过来试试,用数码相机“扫描”一下,看看它们有没有红外线。把这些实验物品列一个表格,记录实验结果,并通过结果分析,什么样的物品能发出红外线。

另外还可以试试用遥控器的红外灯作为光源,“照亮”其他物体,看看能否用数码相机拍到这些物体。

实验二:自制红外线光源

其实,一些物品除了能发出可见光,也能发出部分红外线,比如手电筒。那么,能否利用手电筒制作一个仅发出红外线的光源呢?

当然可以,而且很简单!只需要想办法把手电筒发出的白光过滤掉,仅让红外线射出。比如,我们在手电筒前安装一个红外滤镜,那么,这个手电筒就摇身一变,成了仅能发出红外线的光源。

实验步骤:

★选择一个白炽灯泡的手电筒(注意,不能用LED灯泡手电筒)。

★购置一个合适型号的红外滤镜(可以选带通波长为800纳米的滤镜。要想得到不同波长的红外线源,可以购置多个不同参数的滤镜。另外还要注意:最好根据自己家的数码相机的口径来选择滤镜,这样就可以用它来做后一个实验)。

★将红外滤镜安装在手电筒前面,遮住灯盘,用黑色胶带固定并密封四周。

★打开手电筒,观察灯盘是否有光透过滤镜。

★打开数码相机,镜头对准手电筒灯盘,观察相机屏幕上是否有亮光。

让爸爸妈妈帮你拍下实验照片,把实验结果填进表格,整理实验记录。如果你有不同参数的滤镜,分别试一试,比较一下透出来的红外线有什么不同。

你可以用这个光源照射家里的任何物品,比如花瓶上的花朵,并用相机拍下这些物品在红外光照射下的照片。

实验三:红外摄影

把上个实验的滤镜安装到你的相机上,就可以进行红外摄影了。

以下是用普通相机和改装过的红外相机拍出的照片,快来比较一下这些照片有什么不同吧!

应该注意的是,数码相机CCD的光谱响应,并不是实际的光谱响应,因为相机一般装有红外吸收镜吸收进入相机的红外线。因此,用普通相机改装的红外相机,除非我们卸下里面的红外吸收镜,不然达不到右下照片的效果。当然,相机的红外吸收镜并不能吸收全部红外线,还是有一小部分进入了CCD,我们的实验还是能够进行。而且,不同的数码相机里的红外吸收镜吸收红外线的程度也不一样。试试吧,你还可以跟同学一起,用不同的数码相机做实验,并进行比较。