專利名稱：鈉光譜實驗儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種新型的物理教學實驗儀器。
原子結構是高中物理教學的一個重要內容。為了講解清楚原子發(fā)射光譜和吸收光譜的原理，常以鈉原子的發(fā)射光譜和吸收光譜為例，給學生做演示實驗。但市售的物理教學演示實驗儀器中，或只能單獨觀察到鈉的發(fā)射光譜(如上海電光器件廠和泰州電氣設備廠制造的GP29型鈉光燈)，或只能單獨觀察到鈉的吸收光譜(如南京師范大學物理系研制、武進馬杭科教儀器廠制造的Ⅱ型鈉吸收光譜儀)，所以學生不能同時觀察鈉的發(fā)射光譜和吸收光譜，而且用鈉光燈觀察鈉的明線光譜時必須要用到數(shù)千伏以上的高壓電源(感應圈或變壓器)，用鈉的吸收光譜實驗儀觀察鈉的
線光譜時必須要用附加的學生用低壓電源，因而價格都比較貴。
本實用新型的目的是制造一種新式的鈉光譜實驗儀，將鈉光燈和鈉的吸收光譜實驗儀的功能集為一體，能很方便地同時演示鈉的發(fā)射光譜和吸收光譜，并簡化儀器的附件，降低儀器的成本，使該儀器便于在高中物理實驗教學以及大學普通物理實驗教學中廣泛推廣。
本光譜實驗儀是對鈉的發(fā)射和吸收光譜進行實驗或演示，而鈉會腐蝕玻璃，所以實驗儀用的光譜管必須用抗鈉玻璃吹制。玻璃管內抽真空，真空度不大于15帕斯卡，并在玻璃管內充惰性氣體，以利啟動鈉蒸氣弧光放電。玻璃管外徑約為15～20毫米，拉成兩頭粗、中間細的長玻璃管，細段約為總管長的1／4～3／5，細管部分的外徑為8～14毫米，拉好后的總管長為60～100毫米。管內充有金屬鈉。管兩端用金屬絲
燈絲后引出兩極，同時密閉封接，不使玻璃管漏氣。這樣便制成光譜管。然后將光譜管封入在一只粗玻璃筒1內，筒內光譜管兩側固定兩段紅外輻射片(見附圖2)，其中2是光譜管，3是紅外輻射片，粗玻璃筒下部接出4、5(接紅外輻射片)和6、7(接光
管)兩組四個接頭，每組電源均使用交流220伏。若將4、5接通電源時，輻射片即對光譜管加熱，通過分光鏡和白光燈源，即可演示鈉元素的吸收光譜；若不接通4、5一組電源，改接6、7一組電源，則可通過分光鏡觀察該元素的發(fā)射光譜。
本實驗儀成功的關鍵是對光譜管預熱到適當?shù)臏囟?，就能同時演示鈉的吸收光譜和發(fā)射光譜。為此我們設計了可控硅裝置來控制溫度，根據(jù)季節(jié)和地區(qū)的氣溫變化，調節(jié)可控硅的導通角，即可方便地掌握紅外輻射片射出的熱功率，使鈉光譜管的溫升恰當，達到觀察鈉光譜的最佳溫度。
對光譜管進行預熱后，可省去一般鈉光燈所需的萬伏以上的高壓電源(如感應圈或變壓器)，我們用普通熒光燈鎮(zhèn)流器代替高壓裝置，在220伏交流電源電壓下就能使鈉光譜管啟動發(fā)光，并能一直保持正常亮度，足以觀察到清晰明亮的發(fā)射光譜。
為使實驗者操作方便，我們設計增加一個觀察鈉的吸收光譜的白熾燈，將光譜管1和白熾燈9安裝在電源鐵盒8的上部(見附


圖1)，白熾燈由遮光通風鐵罩10罩住，使射出的白光正對于鈉光譜管的中間。它們的高度也正適合于通用分光鏡頭的高度。將其余的附件都固定在盒內。這樣組裝成的光譜實驗儀成為一個整體。實驗者只要用插頭接通交流220伏電源，即可進行鈉光譜實驗。不但可以方便地交替觀察鈉的吸收光譜和發(fā)射光譜，而且發(fā)射光譜的明線和吸收光譜的暗線都出現(xiàn)在白熾燈連續(xù)光譜的同一位置上，十分直觀明了。
本光譜實驗儀具有如下優(yōu)點1、實驗儀選用紅外輻射片加熱，既能演示鈉的發(fā)射光譜，又能觀察鈉的吸收光譜，一管兩用。
2、用本光譜實驗儀看鈉的發(fā)射光譜時，可省去一般鈉光燈都采用的萬伏以上的高壓電源(如感應圈或變壓器)，只用交流220伏電源即可。在演示實驗鈉的吸收光譜量，可省去電熱絲加熱筒和一臺24伏低壓電源(見中國專利局實用新型專利第442號)。因而，采用本光譜實驗儀可以明顯地筒化儀器附件和工序，儀器成本將成倍降低，便于推廣使用。
本實驗儀的典型實施例是如下進行的打開開關，則光譜實驗儀的紅外輻射片4、5一組接頭即接通交流220伏電源，對光譜管加熱，約4～5分鐘后，將撥動開關撥至“吸收”檔，則白熾燈亮，將分光鏡放至光譜管一側，對準光譜管中部和白熾燈，則可在白熾燈的連續(xù)光譜上見到清晰的鈉的吸收黑線，即鈉的吸收光譜。若將撥動開關撥至“發(fā)射”檔，則斷開了4、5一組電源，而將6、7一組接頭接通交流220伏電源，光譜管將立即起弧發(fā)出黃色鈉光，可直接通過分光鏡觀察到剛才有暗線的位置變成了明亮的黃線，即鈉的發(fā)射光譜。
權利要求1.一種用裝金屬鈉抽真空的玻璃管制成的鈉光譜實驗儀，其特征是玻璃管兩頭粗，中間細，總管長為60～100毫米，粗段外徑為15～20毫米，中間細段外徑為8～14毫米，細段約為總管長的1/4～3/5，管內充有惰性氣體，管兩端由燈絲各接出一金屬絲極，玻璃與金屬絲密封，不漏氣。
2.按照權利要求1所述的玻璃管制成的鈉光譜實驗儀，其特征是采用紅外輻射片加熱裝置。
3.按照權利要求1和2所述的鈉光譜實驗儀，其特征是觀察鈉的發(fā)射光譜時用熒光燈鎮(zhèn)流器啟動發(fā)光。
4.按照權利要求1和2所述的鈉光譜實驗儀，其特征是用可控硅裝置調節(jié)控制鈉光譜管的溫度。
5.按照權利要求1和2所述的鈉光譜實驗儀，其特征是電源鐵盒上附有白熾燈。
專利摘要一種鈉光譜實驗儀，其特征是玻璃管兩頭粗，中間細，管內充有惰性氣體，既能用來演示鈉的發(fā)射光譜，也能用來演示它的吸收光譜，且發(fā)射光譜的明線和吸收光譜的暗線出現(xiàn)在連續(xù)光譜的同一位置，便于學生實驗、觀察和理解。譜線清晰、連續(xù)穩(wěn)定、成本低廉、操作容易、使用方便，可廣泛應用于中學和大學的物理教學。
文檔編號G09B23/00GK2059263SQ8920537
公開日1990年7月11日 申請日期1989年9月18日 優(yōu)先權日1989年9月18日
發(fā)明者朱鳳德, 周延懷, 金昌祚, 柯惟中, 錢飛云 申請人:南京師范大學