Spektrometer von einem Mobiltelefon. Wie erstelle ich ein Spektrometer aus einem Mobiltelefon? Es gibt ein einfaches Rezept. Spektroskop aus Papier

Freunde, der Freitagabend naht, dies ist eine wunderbar intime Zeit, in der Sie im Schutz der verführerischen Dämmerung Ihr Spektrometer holen und die ganze Nacht lang das Spektrum einer Glühlampe bis zu den ersten Strahlen der aufgehenden Sonne messen können, und wenn die Sonne aufgeht, messen Sie ihr Spektrum.
Wieso haben Sie Ihr Spektrometer immer noch nicht? Es spielt keine Rolle, gehen wir unter den Schnitt und korrigieren dieses Missverständnis.
Beachtung! Dieser Artikel gibt nicht vor, ein vollwertiges Tutorial zu sein, aber vielleicht werden Sie in 20 Minuten nach dem Lesen Ihr erstes Emissionsspektrum zerlegen.

Mensch und Spektroskop

Ich werde es Ihnen in der Reihenfolge erzählen, in der ich selbst alle Phasen durchlaufen habe, man könnte sagen, vom Schlechtesten zum Besten. Wenn jemand sofort auf ein mehr oder weniger schwerwiegendes Ergebnis abzielt, kann die Hälfte des Artikels getrost übersprungen werden. Nun, für Leute mit krummen Händen (wie meine) und einfach nur Neugierige wird es interessant sein, von Anfang an über meine Torturen zu lesen.
Spaziergänge im Internet genügend Materialien zum Zusammenbauen eines Spektrometers / Spektroskops mit eigenen Händen aus improvisierten Materialien.
Um ein Spektroskop zu Hause zu erwerben, in der sehr einfacher Fall Es wird nicht viel benötigt - ein CD / DVD-Rohling und eine Box.
Dieses Material führte mich zu meinen ersten Experimenten zum Studium des Spektrums - Spektroskopie

Tatsächlich habe ich dank der Entwicklungen des Autors mein erstes Spektroskop aus einem transmissiven Beugungsgitter einer DVD zusammengesetzt und Pappschachtel von unter tee, und noch früher davor reichte mir ein dickes stück karton mit schlitz und durchsichtigem gitter aus einem dvd-rohling.
Ich kann nicht sagen, dass die Ergebnisse umwerfend waren, aber wir haben es geschafft, die ersten Spektren zu bekommen, auf wundersame Weise gespeicherte Fotos des Prozesses unter dem Spoiler

Fotospektroskope und Spektrum

Die allererste Option mit einem Stück Pappe

Die zweite Option mit einer Schachtel Tee

Und das erfasste Spektrum

Das einzige, was für meine Bequemlichkeit, er modifiziert dieser Entwurf USB-Videokamera, es stellte sich so heraus:

Foto des Spektrometers

Ich muss gleich sagen, dass mich diese Modifikation davor bewahrt hat, die Kamera eines Mobiltelefons zu verwenden, aber es gab einen Nachteil: Die Kamera konnte nicht auf die Einstellungen des Spectral Worckbench-Dienstes kalibriert werden (was weiter unten besprochen wird). Daher war es mir nicht möglich, das Spektrum in Echtzeit aufzunehmen, aber es war durchaus möglich, die bereits gesammelten Fotos zu erkennen.

Nehmen wir also an, Sie haben ein Spektroskop gemäß den obigen Anweisungen gekauft oder zusammengebaut.
Erstellen Sie danach ein Konto im PublicLab.org-Projekt und gehen Sie auf die Serviceseite von SpectralWorkbench.org Als Nächstes werde ich Ihnen die Spektrumerkennungstechnik beschreiben, die ich selbst verwendet habe.
Zunächst müssen wir unser Spektrometer kalibrieren, dazu fotografieren Sie das Spektrum einer Leuchtstofflampe, am besten einer großen Deckenlampe, aber auch einer Energiesparlampe.
1) Drücken Sie die Schaltfläche Spektren erfassen
2) Bild hochladen
3) Füllen Sie die Felder aus, wählen Sie die Datei aus, wählen Sie eine neue Kalibrierung aus, wählen Sie das Gerät aus (Sie können ein Mini-Spektroskop oder nur ein benutzerdefiniertes wählen), wählen Sie aus, welches Spektrum Sie haben, vertikal oder horizontal, damit klar ist, dass die Spektren auf dem Screenshot des vorherigen Programms sind horizontal
4) Ein Fenster mit Diagrammen wird geöffnet.
5) Überprüfen Sie, wie Ihr Spektrum gedreht wird. Der blaue Bereich sollte links liegen, der rote Bereich rechts. Wenn dies nicht der Fall ist, wählen Sie die Schaltfläche „Weitere Werkzeuge – horizontal spiegeln“, danach sehen wir, dass sich das Bild gedreht hat und die Grafik nicht, also drücken wir weitere Werkzeuge – erneut aus dem Foto extrahieren, alle Spitzen entsprechen wieder echten Spitzen .

6) Drücken Sie die Schaltfläche Calibrate, drücken Sie Begin, wählen Sie den blauen Peak direkt auf dem Diagramm (siehe Screenshot), drücken Sie LMB und das Popup-Fenster öffnet sich erneut, jetzt müssen wir Finish drücken und den letzten grünen Peak auswählen, danach die Die Seite wird aktualisiert und wir erhalten das kalibrierte Wellenlängenbild.
Jetzt können Sie andere untersuchte Spektren eingeben, wenn Sie eine Kalibrierung anfordern, müssen Sie die Grafik angeben, die wir bereits kalibriert haben.

Bildschirmfoto

Art des konfigurierten Programms

Beachtung! Die Kalibrierung setzt voraus, dass Sie in Zukunft mit demselben Gerät fotografieren, das die Änderung der Bildauflösung kalibriert hat, eine starke Verschiebung des Spektrums im Foto relativ zur Position auf dem kalibrierten Beispiel kann die Messergebnisse verfälschen.
Ehrlich gesagt habe ich meine Bilder im Editor leicht korrigiert. Wenn es eine Hintergrundbeleuchtung gab, habe ich die Umgebung abgedunkelt, manchmal das Spektrum ein wenig gedreht, um ein rechteckiges Bild zu erhalten, aber ich wiederhole noch einmal die Dateigröße und die Position relativ zur Bildmitte des Spektrums selbst sollte besser nicht geändert werden .
Bei anderen Funktionen wie Makros, automatischer oder manueller Helligkeitsanpassung schlage ich vor, dass Sie es selbst herausfinden, meiner Meinung nach sind sie nicht so kritisch.
Die resultierenden Diagramme werden dann bequem in CSV übertragen, während die erste Zahl eine gebrochene (wahrscheinlich gebrochene) lange Welle ist und der durchschnittliche relative Wert der Strahlungsintensität durch ein Komma getrennt wird. Die erhaltenen Werte sehen in Form von Diagrammen, die beispielsweise in Scilab erstellt wurden, schön aus

SpectralWorkbench.org hat Apps für Smartphones. Ich habe sie nicht benutzt. daher kann ich es nicht bewerten.

Habt einen farbenfrohen Tag in allen Farben des Regenbogens Freunde.

Der Chemieprofessor Alexander Scheeline von der University of Illinois hat aus einem Mobiltelefon ein Spektrometer gemacht, um Oberschüler für analytische Chemie zu interessieren.

Der Professor baute das grundlegende wissenschaftliche Instrument eines Chemikers aus preiswerte Materialien und Digitalkamera. Spektrophotometrie ist eines der am weitesten verbreiteten Mittel zur Identifizierung und Quantifizierung von Materialien. Wenn Sie zum Beispiel die Menge an Protein in Fleisch, Wasser in Getreide oder Eisen im Blut messen müssen, brauchen Sie Spektrometer.

Ein Student kann die Leistung der Spektrophotometrie nicht einschätzen, wenn er die mysteriöse "Box" eines Laborspektrometers verwendet. Er versteht nicht, was im Inneren passiert, tauscht einfach die Proben aus und schreibt die Ergebnisse auf“, erklärt Alexander Shchilin. - Es hilft dem Lernprozess nicht. Wenn Sie jemandem beibringen möchten, wie man ein Werkzeug kreativ einsetzt und verbessert, brauchen Sie etwas Einfacheres und Klareres."

Reis. 1. Das ist alles, was Sie brauchen, um ein Spektrometer zu bauen.

Wenn Sie auf die Mängel des Instruments achten möchten, ist es viel einfacher, wenn diese Mängel sehr groß sind und nicht durch die Komplexität der Geräte und Einstellungen kompensiert werden“, erklärt Alexander Shchilin.

In einem Spektrometer passiert weißes Licht eine Materialprobe, die bestimmte Lichtwellenlängen absorbiert. Dann Beugungsgitter zerlegt Licht in Farben, und Chemiker können das Spektrum analysieren, um die Eigenschaften der Probe zu bestimmen.

Reis. 2. Zusammengebautes Spektrometer. Die LED scheint durch die Küvette direkt gegenüber dem Gitter, das mit transparentem Klebeband befestigt ist.

Als Lichtquelle verwendete Professor Shchilin eine Leuchtdiode angetrieben durch eine 3-Volt-Batterie. Es ist einfach, ein Beugungsgitter, Probenküvetten in den USA zu kaufen, und daher kostet die gesamte Ausrüstung weniger als 3 US-Dollar. Es bleibt, eine geeignete Digitalkamera zu finden, und dann erinnerte sich der Wissenschaftler daran, dass jedes Schulkind und jeder Student eine hat Handy. Danach bleibt nur noch das Problem der Datenverarbeitung zu lösen. Dazu hat der Professor ein Programm zur Analyse von Spektren von Fotografien im jpeg-Format geschrieben und es samt Quellcodes kostenlos ins Internet gestellt.

Zum ersten Mal demonstrierte Alexander Shchilin seine Erfindung während der Arbeit an einem Austauschprogramm in Hanoi (Vietnam). Die vietnamesischen Studenten hatten keine Erfahrung mit wissenschaftlichen Instrumenten, machten sich aber begeistert daran, mit einem Spektrometer-Handy zu experimentieren.

Reis. 3. Handy kein Ersatz für ernst wissenschaftliche Forschung ein genaues Spektrometer, aber nicht jeder Student hat 3.000 Dollar Taschengeld für ein Hobby.

In den Vereinigten Staaten verwendete ein Professor im Unterricht ein selbstgebautes Spektrometer weiterführende Schule. Am Ende der 45-minütigen Lektion haben die Schüler Dinge gelernt, die sich den meisten reinen Lehrbuchschülern entziehen. Ein Student fragte zum Beispiel nach der Wirkung von Streulicht auf die Empfindlichkeit der Kamera und ihre Fähigkeit, das Spektrum zu lesen.

Ein Gymnasiast, der vor einer Stunde fast nichts über Spektrophotometrie wusste, entdeckte das Hauptproblem aller Spektrometer, freut sich Alexander Shchilin. „Seit ich angefangen habe zu unterrichten, habe ich versucht, meinen Studenten das Konzept der Wirkung von Streulicht auf das Spektrometer und die Auswirkungen dieses Problems auf die Qualität der Geräteleistung zu erklären. Und plötzlich sah ich, wie der Student selbst die Essenz dieses Problems verstand und mir die richtige Frage stellte!

Auf verschiedenen Seminaren und über das Internet gibt der Wissenschaftler seine Erfindung gerne an Schul- und Hochschullehrer weiter. Er hofft, dass seine Erfindung verbessert wird, indem er zum Beispiel ein Bildverarbeitungsprogramm für Smartphones schreibt, das den Computer überflüssig macht. Ein Handy-Spektrometer kann viele Menschen mit der analytischen Chemie fesseln, die vielen als komplexe und unverständliche Wissenschaft erscheint. Die Erfindung von Alexander Shchilin zeigt jedoch, dass es einfach ist, die angeborene Neugier eines Menschen zu wecken - es reicht aus, einfache, verständliche und spannende kreative Experimente anzubieten.

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Dieses schöne Bild ist eine Fotografie des Licht- und Infrarotspektrums, das von emittiert wird Natriumlampe hoher Druck NLVD-Typ DNAT(Lichtbogen-Natriumröhren). Um verschiedene Spektren zu betrachten und zu fotografieren, reicht es aus, sie zu haben Digitalkamera und eine speziell präparierte CD-R oder DVD-R. Letzterer unterschätzt die Helligkeit, insbesondere Rot. CD-R reduziert die Helligkeit von Blau und ergibt eine geringere Auflösung. Das erste Foto wurde per DVD-R aufgenommen.

Die beiden gelben Linien sind das Natriumdublett bei 588,995 und 589,5924 nm. Das zweite Dublett ist Infrarot 818,3 und 819,4 nm.

Spektrum-Plot.

Nun noch ein paar Worte zur Vorbereitung von Disketten. Aus der Scheibe müssen Sie einen Teil ausschneiden, mit dem Sie die Linse vollständig abdecken können.

Abgebildet ist eine lila DVD-R. Wir brauchen transparentes Beugungsgitter, also kleben wir auf der CD-R ein breites Klebeband auf die Seite der Beschriftungen. Wir reißen es ab und zusammen mit dem Klebeband wird die Beschichtung der Scheibe entfernt. Bei DVD-R ist es noch einfacher, das geschnittene Stück wird einfach in zwei Teile geschichtet, von denen wir einen brauchen.

Jetzt müssen Sie das Beugungsgitter mit doppelseitigem Klebeband wie auf dem Foto unten auf die Linse kleben. Sie müssen auf der Seite kleben, die derjenigen gegenüberliegt, von der die Schicht abgerissen wird, weil. Die Oberfläche unter der Schicht wird leicht durch die Linse verunreinigt, und nach der Reinigung wird die Qualität des Spektralbilds schlechter.

Das Ergebnis war ein einfaches Spektroskop, das sich am besten für die Untersuchung von Lichtquellen aus einer bestimmten Entfernung eignete.

Wenn wir nicht nur das sichtbare Spektrum, sondern auch Infrarot und in einigen Fällen Ultraviolett untersuchen möchten, muss der Filter entfernt werden, der IR-Strahlen von der Kamera blockiert. Es ist erwähnenswert, dass Ein Teil des IR- und UV-Spektrums ist für das Auge sichtbar bei ausreichend hoher Strahlungsintensität (Laserpunkte 780 und 808 nm, LED-Kristall 940 nm im Dunkeln). Soll für die Wellenlängen 760 nm und 555 nm das gleiche visuelle Erlebnis erzielt werden, muss der Strahlungsfluss für 760 nm 20.000-mal stärker sein. Und für 365 nm ist es millionenfach stärker.

Kehren wir zum Filter zurück, der Hot Mirror heißt und sich vor der Matrix befindet. Sie müssen das Kameragehäuse öffnen, die Schrauben lösen, mit denen die Matrix am Objektiv befestigt ist, den Filter herausziehen und die Kamera in umgekehrter Reihenfolge zusammenbauen. Hot Mirror sieht so aus:

2 linke Filter von Kameras. Sie haben einen rosa Schimmer Türkis erscheint aus einem anderen Blickwinkel. Neben IR können sie auch teilweise oder vollständig verzögern ultraviolette Strahlung. Daher eröffnet ihre Entfernung nicht nur Möglichkeiten für die Infrarotfotografie, sondern auch ultraviolett, wenn die Optik und Matrix der Kamera dies zulassen. Für die UV-Fotografie werden UV-Passfilter verwendet, um sichtbares Licht zu blockieren.

Nun wenden wir uns dem eigentlichen Vorgang des Fotografierens der Spektren zu. Der Raum sollte dunkel sein, außerdem können Sie einen schwarzen Bildschirm in der Nähe der Kamera, eine Punkt- oder Schlitzlichtquelle verwenden, die den Raum minimal beleuchtet. Wenn wir die Kamera einschalten, sehen wir ein solches Bild am Beispiel eines 405-nm-Lasers, der durch einen schmalen Spalt zwischen zwei Klingen scheint:

Der Mittelpunkt ist der Laser selbst. Zwei Linien - sein Spektrum. Sie können jede davon verwenden. Drehen Sie dazu die Kamera und zoomen Sie hinein. Wenn wir die Kamera weiter bewegen, sehen wir mehrere andere Zeilen der zweiten, dritten usw. Spektrum-Ordnungen. In einigen Fällen stören sie, zum Beispiel wird die grüne Linie zweiter Ordnung der 1064-nm-Infrarotlinie überlagert. Dies geschieht im Spektrum eines grünen Lasers, wenn dieser keinen Filter hat, der IR-Strahlung abschneidet. Es befindet sich unten rechts auf dem Filterfoto. Um die Überlagerung zu entfernen, habe ich einen Rotfilter verwendet. Foto dieses Beispiels mit vorzeichenbehafteten Wellenlängen:

Wie Sie sehen können, deckte die grüne Linie zweiter Ordnung die 1064-nm-Linie vollständig ab. SONDERN nächstes Foto mit blockiertem grünem Licht, wo nur zwei IR-Linien bei 808 nm und 1064 nm verbleiben. Ich habe nicht unterschrieben, weil Die Position ist identisch mit dem vorherigen Foto.

Aus dem Bild, wo es eine Strahlungsquelle, eine bekannte Wellenlänge und mehrere unbekannte gibt, können sie leicht identifiziert werden. Öffnen Sie beispielsweise ein Foto mit Beschriftungen in Photoshop. Mit Hilfe Lineal-Werkzeug Wir messen die Entfernung vom Laser zur Linie 532. Sie beträgt 1876 Pixel. Wir messen den Abstand vom Laser zur Linie, deren Wellenlänge wir wissen wollen, bis 808. Der Abstand beträgt 2815 P. Wir betrachten 532*2815/1876=798 nm. Die Ungenauigkeit ist auf die Verzerrung der Linsenoptik zurückzuführen. Bei maximaler optischer Annäherung nimmt der Fehler ab. Es wurde auch beobachtet, dass der 808-nm-Laser eine kürzere Wellenlänge, etwa 802 nm, emittiert und seine Wellenlänge abnimmt, wenn der Versorgungsstrom abnimmt.

Und ohne eine Strahlungsquelle auf dem Foto können Sie die anderen beiden Wellenlängen bestimmen, indem Sie sie kennen. Wir messen die Länge von der Linie 532 bis 1064, es gibt 1901 S. Von 532 bis 808 erhalten wir 939 S. Wir zählen (1064-532) / 1901 * 939 + 532 \u003d 795 nm.

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Aber am einfachsten ist es, ein Foto mit zwei bekannten Linien zu vergleichen Skala. In diesem Fall nichts keine Notwendigkeit zu zählen.

Weiter Glühlampenspektrum, das dem Spektrum der Sonne sehr ähnlich ist, aber nicht enthält Fraunhofer Linien. Interessanterweise zeigt die Kamera Infrarotstrahlung bis 800 nm orange an und sieht nach über 800 nm aus lila.

Weißes LED-Spektrum ebenfalls kontinuierlich, hat aber eine Senke vor dem grünen Bereich und eine Spitze im blauen Bereich von 450–460 nm, was durch die Verwendung einer entsprechenden blauen LED verursacht wird, die mit einem gelben Leuchtstoff beschichtet ist. Je höher die Farbtemperatur der LED, desto höher der Blaupeak. Es fehlen ultraviolette und infrarote Strahlen, die im Spektrum einer Glühlampe vorhanden waren.

Und hier Spektrum einer Kaltkathodenlampe von der Hintergrundbeleuchtung des Monitors. Es ist linear und wiederholt sich exakt Spektrum einer Leuchtstofflampe. Der IR-Teil des Spektrums wird von der CFL genommen, um zu erhalten beste Qualität Bilder.

Kommen wir nun zu Schwarzlicht-Ultraviolettlampe, oder, wie sie auch genannt wird, Woods Lampe. Es emittiert weiches langwelliges ultraviolettes Licht. Das Foto ist so geworden:

Infrarotspektrum für Leuchtstofflampen, CCFL, Holz ist fast das gleiche. Nur letzterem fehlen mehrere Linien, die dem sichtbaren Bereich am nächsten liegen. IR-Strahlen werden am intensivsten von den Teilen der Lampen emittiert, wo sich die Glühfäden befinden. Das Foto wurde durch ein Papierspektroskop aufgenommen, mehr dazu weiter unten.

Spektroskop aus Papier.

Ein solches Spektroskop ist gut geeignet, um das Spektrum mit dem Auge zu betrachten. Es kann auch mit verschiedenen Kameras, wie z. B. Telefon, verwendet werden. Es gibt zwei Sorten.

1. Arbeitet in Transmission durch ein Beugungsgitter. Dafür müssen Sie, wie oben beschrieben, Datenträger vorbereiten. Datei enthält eine Zeichnung, die auf einem Drucker gedruckt, geschnitten, gefaltet und geklebt werden muss. Montagebilder können eingesehen werden.

2. Arbeitet auf Reflexion von einem Beugungsgitter. Sie können die Scheiben nicht delaminieren, aber dann erscheinen neben den hellen Linien der Laser blasse Duplikate aufgrund von Reflexionen innerhalb der Scheibe, die nicht im Spektrum sein sollten. Es ist sehr schwierig, eine glänzende CD-Schicht auf eine andere Oberfläche zu übertragen, damit sie so glatt bleibt, wie sie ist. Daher müssen Sie eine CD verwenden, die auf beiden Seiten die gleiche schillernde Oberfläche hat. Von der Seite, an der sich auf gewöhnlichen Datenträgern Beschriftungen befinden, müssen Sie die transparente Schicht mit Klebeband abreißen. Wichtig ist, dass die glänzende Schicht auf der Scheibe bleibt. Ich habe das mit der halben Scheibe geschafft (vom Rand zur Mitte), das hat für das Spektroskop gereicht. Wenn Sie die transparente Schicht nicht abreißen, erscheint das gleichmäßige Spektrum diskontinuierlich mit abwechselnden dunklen Streifen.

Druckbare Datei. Montagehilfe.

Auf das Spektroskop geklebt zusätzlicher Ring, mit dem es am Kameraobjektiv gehalten wird. Zwischen der Lichtquelle und dem Spektroskop wird empfohlen, es zu platzieren Mattfilm oder Prisma mit zwei matten Kanten, wie auf dem Foto, für eine bessere Lichtverteilung. Innenteil ein spektroskop aus schwarzem papier ohne glanz, eine zweite schicht folie, und oben drauf ebenes papier, auf das die zeichnung gedruckt ist. Die Lichteintrittsseite kann schwarz gestrichen werden, damit UV- und Violettstrahlung nicht dazu führen, dass der weiße Schein des Papiers das Bild verfälscht.

Mit Hilfe dieses Spektroskops war es möglich, klar und hell zu fotografieren Spektrum-Neon-Anzeigelampe. Sie werden zur Beleuchtung von Schaltern, in Betriebsanzeigen von Wasserkochern, Herden und anderen Geräten verwendet.

Es sind nicht nur Laser, die eine dünne Linie des Spektrums ergeben. Wenn der Draht in eine NaCl-Salzlösung abgesenkt wird und dann ein Gasturbobrenner oder Feuerzeug ins Feuer gegeben wird, dann gelbes Leuchten mit Wellenlängen von 588,995 und 589,5924 nm.

Einige Turbofeuerzeuge haben eine Platte, die Lithium enthält. Es färbt die Flamme rot mit 670,78 nm Linie.

Unten ist ein Foto dieser Spektrallinien zusammen mit Laserlinien: grün 532 nm, rot 663 nm, infrarot 780 nm und 808 nm.

Es ist zweckmäßig, das oben beschriebene gelbe Licht zu verwenden Bestimmen der Periode eines Beugungsgitters in Abwesenheit eines Lasers und Berechnung der Wellenlänge von Lichtquellen. Das einfachste Gerät in der Abbildung unten besteht aus zwei Linealen, an deren einem ein Beugungsgitter befestigt ist und über dem zweiten ein schmaler Schlitz aus zwei Klingen aufsteigt. Abstände werden in Millimetern vom Beugungsgitter zum Schirm (Lineal) mit einem Schlitz und vom Schlitz (Maximum nullter Ordnung) zum Maximum erster Ordnung verwendet. In der ersten Abbildung müssen Sie durch ein Beugungsgitter auf eine Lichtquelle mit bekannter Wellenlänge schauen. Sie können also die Periode des Beugungsgitters mit der Formel unter diesem Bild berechnen und dann auf die gleiche Weise die Wellenlänge bestimmen, aber mit der Formel unter der zweiten Abbildung. Es zeigt die Bestimmung der Wellenlänge eines Lasers etwas anders: Der Laser scheint durch ein Beugungsgitter auf ein Lineal. In diesem Fall wird der Steckplatz nicht benötigt. Ich habe das Beugungsgitter aus dem mitgelieferten "Starry Sky" -Aufsatz verwendet Laserpointer. Es gibt zwei Roste, aber die Düse wurde zerlegt und ein Rost wurde herausgezogen. Das CD-Beugungsgitter passte überhaupt nicht, weil gegeben riesiger Fehler bei 100nm.

Das nächste Foto ist eine seltene Lichtquelle - Blitz. Das Spektrum geht in den UV-Bereich bis etwa 373 nm, was für diese Kamera die Grenze darstellt.

Das Spektrum einer weißen Entladungslampe, die ein Fußballfeld beleuchtet.

Spektralfotografie UV-LED 365 nm 3 W KW-UV-3WS-B KonWin.

Eine LED mit einer Wellenlänge von 365 Nanometern hat einen solchen Kristall:

Es emittiert ultraviolettes Licht zusammen mit weißem Licht. Wird eine ausgeschaltete LED mit einer Schwarzlichtlampe beleuchtet, beginnt der Kristall mit dem gleichen mondweißen Licht zu fluoreszieren wie wenn die LED selbst arbeitet, jedoch mit geringerer Helligkeit. Es scheint, dass es aufgrund dieses Effekts nicht möglich ist, eine LED mit einer reinen Emission von 365 nm - 370 nm herzustellen.

Hallo! Sie sehen sich Fire TV an! Heute werden wir tun Spektrometer!

Wahrscheinlich hat jeder schon einmal gehört, dass es für die Gesundheit sehr wichtig ist, dass die Lichtquellen in der Wohnung und am Arbeitsplatz ein volles Lichtspektrum haben.

Aber woher wissen Sie, welches Spektrum Ihre Glühbirne hat?

Du brauchst ein Spektrometer. Gekaufte sind sehr teuer, und hausgemachte können sehr einfach hergestellt werden und erfordern keine besondere Präzision für ihre Herstellung.
Selbst wenn Sie zwei Beine statt Arme haben und beide übrig sind, können Sie dieses Ding trotzdem zusammenbauen, und es wird funktionieren!

Machen wir zuerst eine Hülle aus dickem Papier oder Karton. Ich habe bereits ein paar Möglichkeiten geprüft und empirisch aufgegriffen erforderliche Maße. Wenn Sie sich plötzlich entscheiden, dasselbe zusammenzubauen, dann habe ich gezeichnet fertiges Schema, das auf meiner Website heruntergeladen werden kann, auf ein normales Blatt gedruckt, geschnitten und geklebt.

Die Innenfläche sollte kein Licht reflektieren, da sonst das Bild überbelichtet wird.
Der Marker wird die Arbeit gut machen. Ich habe alle Bereiche des Kartons übermalt, die Licht ausgesetzt werden könnten.

Jetzt brauchen Sie ein Beugungsgitter. Sie ist es, die den Lichtstrahl in ein Spektrum zerlegt.

Sie können es von jeder CD, DVD oder Blu-ray Disc erhalten

Die Struktur optischer Discs ist so gestaltet, dass sie kleine Unregelmäßigkeiten aufweisen, die Lichtbeugung verursachen.

Gestanzte Discs haben Unregelmäßigkeiten in Form von kleinen Strichen und wiederbeschreibbare Rohlinge haben zunächst gleichmäßige Rillen.

Grundsätzlich ist es egal, welche Scheiben man verwendet, aber es ist wünschenswert, dass diese Rillen oder Unregelmäßigkeiten so oft wie möglich auftreten. DVD-Discs ist die beste Option.

Machen wir jetzt ein einfaches Experiment. Das Licht der Glühbirne fällt auf die Scheibe und ein Teil davon wird in Form eines kleinen Regenbogens reflektiert, dies ist das Spektrum der Lichtquelle.

Um das gesamte Spektrum zu erfassen, müssen Sie die Kamera sehr nahe heranführen.

So sieht das Spektrum des Lichts aus, aus dem es kommt LED-Lampe.

Und so sieht das Spektrum einer Energiesparlampe aus, der Unterschied ist riesig.

Aber das Spektrum einer gewöhnlichen Glühlampe, es ist klar, dass es eine Menge roter Komponenten in ihrem Spektrum gibt.

Und das ist das Spektrum des sichtbaren Lichts UV-Lampe, ist klar, dass es neben Lila auch Grün enthält.

Vergleichen wir nun drei verschiedene Rohlinge:

Hier sehen wir, dass die CD das schlechteste Ergebnis hat, die Farben sind zu verwaschen.

Die Aufteilung des Lichts in ein Spektrum kann man sehen, wenn man mit einer Taschenlampe in die Mitte der Scheibe leuchtet oder die Scheibe hinter eine brennende Kerze stellt, erhält man einen sehr schönen Effekt.

Zurück zu unserem Spektrometer!

Schneiden Sie ein rechteckiges Stück passender Größe aus.

Nachdem die Scheibe allseitig abgeschnitten ist, lässt sie sich sehr einfach in zwei Teile teilen, einen Spiegel und einen transparenten.

Wir brauchen einen transparenten Teil. Ich klebe es auf Karton.

Kleben Sie nun vorsichtig den Körper.

Es ging gut aus, aber wie immer tropfte ich Leim auf den kritischsten Teil.
Im Prinzip ist das einfachste Gerät zur Beobachtung des Lichtspektrums fertig.

Richten Sie es einfach auf eine beliebige Lichtquelle und schauen Sie auf die Kunststoffplatte.

Wenn Sie die entstandene Box an die Kamera Ihres Smartphones lehnen, können Sie daraus Bilder machen und das Spektrum analysieren, später zeige ich Ihnen, wie das geht.

Wie Sie sehen können, ist das Spektrum durch ein solches Gerät deutlicher zu sehen, dies fällt besonders auf, wenn Sie eine Leuchtstofflampe betrachten. Alle Spitzenwerte sind deutlicher sichtbar.

Das Fotografieren ist nicht sehr bequem, es ist viel bequemer, die Lichtquelle in Echtzeit zu analysieren!

Dazu müssen Sie die Webcam nur direkt an die Kunststoffplatine lehnen.

Es war auch möglich, eine Halterung aus Pappe zu entwickeln, aber ich entschied mich für eine haltbarere Version des Geräts aus Steckbrett-Kunststoff. Das ist PVC-Schaumstoff, eines meiner Lieblingsmaterialien, einfach zu schneiden und einfach mit Sekundenkleber zu kleben. Man kann alles daraus machen, ich benutze es oft und wurde gefragt, wie es heißt und wo man es bekommt. Suchen Sie einfach nach „PVC-Schaum“ oder „Dummyplastik“ und Sie werden bestimmt fündig.

In einem Kunststoffspektrometer habe ich einen einziehbaren Verschluss hergestellt, damit die in das Gerät eintretende Lichtmenge reguliert werden kann.

Für die Kamera habe ich einen kleinen Körper gemacht, nachdem ich den Fokus manuell auf Objekte eingestellt hatte, die etwa einen Meter von seinem Objektiv entfernt sind.

Ich befestige das Gehäuse mit der Kamera so am Hauptteil des Geräts, dass eine kleine Lücke entsteht, in die ein Stück der Scheibe geschoben werden kann. Bei Bedarf kann ich sie wechseln.
Ich klebe auf der Rückseite einen Stecker mit Schlitz, damit man zum Austausch ein Stück der Scheibe aus dem Gehäuse schieben kann.

Damit das Gerät sicher stand und übersichtlich eingestellt werden konnte, befestigte ich Beine daran und befestigte sie auf einem Stück Sperrholz. Nun kann das Spektrometer auf die Lichtquelle gerichtet und in Ruhe gemessen werden.

Weitere Arbeiten werden hier auf dieser Seite durchgeführt, einen Link dazu finden Sie auch in der Beschreibung.
Drücken Sie die Schaltfläche "Spektrum erfassen".

Wir bewegen das Gerät, damit es das Licht besser einfängt, verstellen den Verschluss, um die Helligkeit anzupassen, und klicken auf die Mitte unseres Regenbogens, damit der gelbe Streifen möglichst das gesamte Spektrum durchläuft. Die Werte unter diesem Balken werden von der Kamera ausgelesen.

Klicken Sie auf die blaue Schaltfläche "Start".

Wir sehen, wie ein Echtzeitdiagramm angezeigt wird, aber die Werte in Nanometern sind nicht ganz korrekt, eine Kalibrierung ist erforderlich.

Klicken Sie auf der sich öffnenden Seite auf die Schaltfläche "Kalibrieren".

Jetzt müssen Sie das blaue und hochziehen grüne Farben, damit die Spitzenwerte ungefähr mit Ihrem Spektrum übereinstimmen. Übrigens braucht man nur mit dem Licht energiesparender Leuchtstofflampen zu kalibrieren, die haben das diskontinuierlichste Spektrum und man sieht die Spitzenwerte.

Nachdem die blauen und grünen Farben an ihren Platz verschoben wurden, drücken wir erneut die Schaltfläche „Spektrumerfassung“ und erhalten ein Spektrum mit kalibrierten Werten.

Wenn Sie den Verschluss bewegen, können Sie sehen, wie sich die Helligkeit ändert.

Ich habe eine Glühlampe eingebaut und festgestellt, dass ihr Spektrum zu groß ist von blauer Farbe, das kann aber nicht sein, bei Glühlampen überwiegt die rote Farbe im Spektrum.

Ich erinnerte mich, dass das Stück DVD nicht durchsichtig, sondern leicht violett war. Dies reichte aus, um das Spektrum stark auf die blaue Seite zu verschieben. Musste eine andere Scheibe schneiden und finden durchsichtiger Kunststoff, wodurch keine Farbverzerrung entsteht.
Nach Austausch und Kalibrierung hat sich alles wieder normalisiert, im Spektrum der Glühlampe ist jetzt viel Rot und wenig Blau.
Das Spektrum einer LED-Lampe ist dem einer Glühlampe sehr ähnlich.

Und jetzt der Laserpointer!
Es ist schwierig, einen stabilen Wert zu erhalten, aber Sie können immer noch sehen, dass der Hauptpeak bei etwa 650 Nanometern liegt.
Dies entspricht den auf dem Etikett angegebenen deklarierten Eigenschaften. 650 plus oder minus 10 Nanometer.

Schauen wir uns noch einmal die UV-Lampe an.

Die Kamera erfasst nur das sichtbare Lichtspektrum und kann nur Blau, Violett und etwas Grün sehen.

Wir haben die Videoaufzeichnung des Spektrums irgendwie herausgefunden, aber was tun mit den mit dem Telefon aufgenommenen Fotos?

Die entstandenen Fotos öffne ich in einem Grafikeditor, wähle den schönsten Teil des Spektrums aus und strecke ihn in die Höhe. Wichtig ist, dass der blaue Teil des Spektrums links oder oben liegt, dies ist für die Analyse notwendig.

Als nächstes lade ich auf die Website hoch und kalibriere wie zuvor.
Das Spektrum einer Leuchtstofflampe ist einfach zu kalibrieren, aber mit Spektren anderer Lampen müssen Sie es versuchen.
Wenn Sie das Telefon reparieren und zuerst eine Leuchtstofflampe und dann andere Lichtquellen fotografieren, ohne das Telefon zu bewegen, damit nichts verloren geht, können Sie im Prinzip auch deren Spektrum ziemlich genau untersuchen.

Die Verwendung der Website für die Spektrumanalyse ist nicht sehr praktisch, aber ich habe keine anderen Optionen gefunden.Wenn Sie Ideen haben, wie Sie das Spektrum bequemer analysieren können, schreiben Sie sie unbedingt in die Kommentare.
Das ist alles für mich, bis wir uns wiedersehen, tschüss!