Տնական Fourier սպեկտրոմետր. Ինչպե՞ս բջջային հեռախոսից սպեկտրոմետր պատրաստել: Գոյություն ունի պարզ բաղադրատոմս Սեփական ձեռքերով դիֆրակցիոն ցանց պատրաստելը

Ուսուցողական

Ընկերներ մոտենում է ուրբաթ երեկոյան, սա հիանալի ինտիմ ժամանակ է, երբ գայթակղիչ մթնշաղի քողի տակ կարող եք հասնել ձեր սպեկտրոմետրին և չափել շիկացած լամպի սպեկտրը մինչև ծագող արևի առաջին ճառագայթները, և երբ արևը ծագի, չափել դրա սպեկտրը.
Ինչպե՞ս դուք դեռ չունեք ձեր սեփական սպեկտրոմետրը: Կապ չունի, եկեք կատվի տակն անցնենք ու էս թյուրիմացությունը շտկենք։
Ուշադրություն. Այս հոդվածը չի հավակնում լինել լիարժեք ձեռնարկ, բայց գուցե այն կարդալուց հետո 20 րոպեի ընթացքում դուք կընդլայնեք ձեր առաջին ճառագայթման սպեկտրը:

Մարդը և սպեկտրոսկոպը

Ես ձեզ կասեմ այն հերթականությամբ, որով ես ինքս անցել եմ բոլոր փուլերը, կարելի է ասել՝ վատագույնից լավագույնը։ Եթե ինչ-որ մեկն անմիջապես նպատակաուղղված է քիչ թե շատ լուրջ արդյունքի, ապա հոդվածի կեսը կարելի է ապահով կերպով բաց թողնել: Դե, ծուռ ձեռքերով մարդիկ (ինչպես իմը) և պարզապես հետաքրքրասերները կհետաքրքրվեն իմ փորձությունների մասին կարդալով հենց սկզբից։
Զբոսանք ինտերնետով բավականնյութեր, թե ինչպես հավաքել սպեկտրոմետր / սպեկտրոսկոպ ձեր սեփական ձեռքերով ջարդոնի նյութերից:
Տանը սպեկտրոսկոպ ձեռք բերելու համար շատ պարզ դեպքշատ բան պետք չէ՝ CD/DVD դատարկ և տուփ:
Այս նյութը ինձ դրդեց կատարել իմ առաջին փորձերը սպեկտրի ուսումնասիրության մեջ՝ սպեկտրոսկոպիա

Իրականում, հեղինակի զարգացումների շնորհիվ ես հավաքեցի իմ առաջին սպեկտրոսկոպը փոխանցման դիֆրակցիոն ցանցից DVD սկավառակև ստվարաթղթե տուփթեյի տակից, իսկ դրանից ավելի վաղ էլ ինձ բավական էր DVD սկավառակից մի հաստ ստվարաթուղթ՝ բացվածքով և փոխանցող վանդակաճաղով։
Չեմ կարող ասել, որ արդյունքները ապշեցուցիչ էին, բայց առաջին սպեկտրները ամբողջությամբ ստացվեցին, հրաշքով պահպանվեցին պրոցեսի լուսանկարները սփոյլերի տակ։

Սպեկտրոսկոպների և սպեկտրի լուսանկար

Հենց առաջին տարբերակը ստվարաթղթի կտորով

Երկրորդ տարբերակը թեյի տուփով

Եվ գրավված սպեկտրը

Միայն իմ հարմարության համար նա փոփոխեց այս դիզայնը USB տեսախցիկ, պարզվեց այսպես.

ֆոտոսպեկտրոմետր

Անմիջապես պետք է ասեմ, որ այս փոփոխությունն ինձ փրկեց տեսախցիկի օգտագործման անհրաժեշտությունից: Բջջային հեռախոս, բայց ևս մեկ թերություն կար, որ տեսախցիկը չի կարող ճշգրտվել Spectral Worckbench ծառայության կարգավորումներին (որը կքննարկվի ստորև): Հետևաբար, ինձ չհաջողվեց իրական ժամանակում ֆիքսել սպեկտրը, բայց միանգամայն հնարավոր էր ճանաչել արդեն հավաքված լուսանկարները։

Այսպիսով, ենթադրենք, որ դուք գնել կամ հավաքել եք սպեկտրոսկոպ՝ համաձայն վերը նշված հրահանգների:
Դրանից հետո ստեղծեք հաշիվ PublicLab.org նախագծում և անցեք SpectralWorkbench.org ծառայության էջ: Այնուհետև ես ձեզ նկարագրելու եմ սպեկտրի ճանաչման տեխնիկան, որը ես օգտագործել եմ:
Սկզբից մենք պետք է չափորոշենք մեր սպեկտրոմետրը: Դա անելու համար դուք պետք է լուսանկարեք լյումինեսցենտային լամպի սպեկտրի լուսանկարը, գերադասելի է առաստաղի մեծ լամպի, բայց էներգախնայող լամպը նույնպես հարմար է:
1) Սեղմեք Capture spectra կոճակը
2) Վերբեռնել պատկերը
3) Լրացրեք դաշտերը, ընտրեք ֆայլ, ընտրեք նոր չափաբերում, ընտրեք սարք (կարող եք ընտրել մինի սպեկտրոսկոպ կամ պարզապես հարմարեցված), ընտրեք, թե որ սպեկտրն ունեք՝ ուղղահայաց կամ հորիզոնական, որպեսզի սպեկտրը նախորդի սքրինշոթում լինի։ ծրագիրը պարզ է՝ հորիզոնական
4) Կբացվի գրաֆիկներով պատուհան:
5) Ստուգեք, թե ինչպես է ձեր սպեկտրը պտտվում: Ձախ կողմում պետք է լինի կապույտ միջակայք, աջ կողմում՝ կարմիր: Եթե դա այդպես չէ, ընտրեք ավելի շատ գործիքներ կոճակը - շրջեք հորիզոնական, որից հետո մենք տեսնում ենք, որ պատկերը պտտվել է, բայց գրաֆիկը ոչ, այնպես որ սեղմեք ավելի շատ գործիքներ. գագաթները.

6) Սեղմեք Calibrate կոճակը, սեղմեք սկիզբը, ընտրեք կապույտ գագաթն անմիջապես գծապատկերում (տես սքրինշոթը), սեղմեք LMB և բացվող պատուհանը նորից կբացվի, այժմ մենք պետք է սեղմենք ավարտը և ընտրենք ծայրահեղ կանաչ գագաթը, որից հետո էջը կթարմացվի, և մենք կստանանք ալիքի երկարությամբ տրամաչափված պատկեր:
Այժմ դուք կարող եք լրացնել այլ ուսումնասիրված սպեկտրներ, երբ չափաբերում եք պահանջում, դուք պետք է նշեք ավելի վաղ մեր կողմից արդեն իսկ չափաբերված գրաֆիկը:

Սքրինշոթ

Կազմաձևված ծրագրի տեսակը

Ուշադրություն. Չափորոշումը ենթադրում է, որ ապագայում դուք կնկարեք նույն սարքով, որը չափորոշեց պատկերի լուծաչափի ապարատի փոփոխությունը, լուսանկարում սպեկտրի ուժեղ տեղաշարժը չափորոշված օրինակի դիրքի նկատմամբ կարող է խեղաթյուրել չափման արդյունքները:
Անկեղծ ասած, խմբագրում մի փոքր ուղղել եմ նկարներս։ Եթե եղել է բռնկում, մթնել է միջավայրը, երբեմն մի փոքր պտտել սպեկտրը՝ ուղղանկյուն պատկեր ստանալու համար, բայց ևս մեկ անգամ կրկնում եմ ֆայլի չափը և բուն սպեկտրի դիրքը պատկերի կենտրոնի նկատմամբ, ավելի լավ է չ փոփոխություն.
Մնացած գործառույթներով, ինչպիսիք են մակրոները, ավտոմատը կամ ձեռքով լուսավորության կարգավորումը, ես առաջարկում եմ դա ինքնուրույն պարզել, իմ կարծիքով դրանք այնքան էլ կարևոր չեն:
Ստացված գրաֆիկներն այնուհետև կարող են հարմար կերպով տեղափոխվել CSV, մինչդեռ առաջին թիվը կլինի կոտորակային (հավանաբար կոտորակային) ալիքի երկարություն, իսկ ճառագայթման ինտենսիվության միջին հարաբերական արժեքը կառանձնացվի ստորակետով: Ստացված արժեքները գեղեցիկ տեսք ունեն գրաֆիկների տեսքով, որոնք կառուցված են, օրինակ, Scilab-ում

SpectralWorkbench.org-ն ունի սմարթֆոնների հավելվածներ: Ես չեմ օգտագործել դրանք: ուստի չեմ կարող գնահատել։

Գունեղ օր անցկացրեք ծիածանի բոլոր գույներով ընկերների մեջ:

Մարդը և սպեկտրոսկոպը

Ես ձեզ կասեմ այն հերթականությամբ, որով ես ինքս անցել եմ բոլոր փուլերը, կարելի է ասել՝ վատագույնից լավագույնը։ Եթե ինչ-որ մեկն անմիջապես նպատակաուղղված է քիչ թե շատ լուրջ արդյունքի, ապա հոդվածի կեսը կարելի է ապահով կերպով բաց թողնել: Դե, ծուռ ձեռքերով մարդիկ (ինչպես իմը) և պարզապես հետաքրքրասերները կհետաքրքրվեն իմ փորձությունների մասին կարդալով հենց սկզբից։
Ինտերնետում բավականաչափ նյութեր կան, թե ինչպես կարելի է ջարդոնի նյութերից սեփական ձեռքերով սպեկտրոմետր / սպեկտրոսկոպ հավաքել:
Տանը սպեկտրոսկոպ ձեռք բերելու համար ամենապարզ դեպքում ձեզ շատ բան պետք չի լինի՝ CD/DVD դատարկ և տուփ։
Այս նյութը ինձ դրդեց կատարել իմ առաջին փորձերը սպեկտրի ուսումնասիրության մեջ՝ սպեկտրոսկոպիա

Իրականում, հեղինակի զարգացումների շնորհիվ, ես հավաքեցի իմ առաջին սպեկտրոսկոպը DVD սկավառակի հաղորդիչ դիֆրակցիոն ցանցից և թեյի ստվարաթղթե տուփից, իսկ դրանից ավելի վաղ՝ խիտ ստվարաթղթի մի կտոր՝ բացվածքով և փոխանցող ցանց՝ DVD-ից։ սկավառակն ինձ բավական էր:
Չեմ կարող ասել, որ արդյունքները ապշեցուցիչ էին, բայց առաջին սպեկտրները ամբողջությամբ ստացվեցին, հրաշքով պահպանվեցին պրոցեսի լուսանկարները սփոյլերի տակ։

Սպեկտրոսկոպների և սպեկտրի լուսանկար

Հենց առաջին տարբերակը ստվարաթղթի կտորով

Երկրորդ տարբերակը թեյի տուփով

Եվ գրավված սպեկտրը

Իմ հարմարության միակ բանը, որ նա այս դիզայնը փոփոխել է USB տեսախցիկով, ստացվել է այսպես.

ֆոտոսպեկտրոմետր

Անմիջապես պետք է ասեմ, որ այս փոփոխությունն ինձ փրկեց բջջային հեռախոսի տեսախցիկ օգտագործելու անհրաժեշտությունից, բայց կար մեկ թերություն, որ տեսախցիկը չի կարող ճշգրտվել Spectral Worckbench ծառայության պարամետրերին (որը կքննարկվի ստորև): Հետևաբար, ինձ չհաջողվեց իրական ժամանակում ֆիքսել սպեկտրը, բայց միանգամայն հնարավոր էր ճանաչել արդեն հավաքված լուսանկարները։

Այսպիսով, ենթադրենք, որ դուք գնել կամ հավաքել եք սպեկտրոսկոպ՝ համաձայն վերը նշված հրահանգների:
Դրանից հետո ստեղծեք հաշիվ PublicLab.org նախագծում և անցեք SpectralWorkbench.org ծառայության էջ: Այնուհետև ես ձեզ նկարագրելու եմ սպեկտրի ճանաչման տեխնիկան, որը ես օգտագործել եմ:
Սկզբից մենք պետք է չափորոշենք մեր սպեկտրոմետրը: Դա անելու համար դուք պետք է լուսանկարեք լյումինեսցենտային լամպի սպեկտրի լուսանկարը, գերադասելի է առաստաղի մեծ լամպի, բայց էներգախնայող լամպը նույնպես հարմար է:
1) Սեղմեք Capture spectra կոճակը
2) Վերբեռնել պատկերը
3) Լրացրեք դաշտերը, ընտրեք ֆայլ, ընտրեք նոր չափաբերում, ընտրեք սարք (կարող եք ընտրել մինի սպեկտրոսկոպ կամ պարզապես մաքսային), ընտրեք, թե որ սպեկտրն ունեք՝ ուղղահայաց կամ հորիզոնական, որպեսզի սպեկտրները էկրանին նախորդի ծրագիրը պարզ է՝ հորիզոնական
4) Կբացվի գրաֆիկներով պատուհան:
5) Ստուգեք, թե ինչպես է ձեր սպեկտրը պտտվում: Ձախ կողմում պետք է լինի կապույտ միջակայք, աջ կողմում՝ կարմիր: Եթե դա այդպես չէ, ընտրեք ավելի շատ գործիքներ կոճակը - շրջեք հորիզոնական, որից հետո մենք տեսնում ենք, որ պատկերը պտտվել է, բայց գրաֆիկը ոչ, այնպես որ սեղմեք ավելի շատ գործիքներ. գագաթները.

Սքրինշոթ

Կազմաձևված ծրագրի տեսակը

SpectralWorkbench.org-ն ունի սմարթֆոնների հավելվածներ: Ես չեմ օգտագործել դրանք: ուստի չեմ կարող գնահատել։

Գունեղ օր անցկացրեք ծիածանի բոլոր գույներով ընկերների մեջ:

Նախորդ հոդվածներում ես նկարագրեցի, թե ինչպես եմ փորձարկել տարբեր բույսերի LED-ները: Սպեկտրի վերլուծության համար ես և վերցված եմ ծանոթ ֆիզիկայի ուսուցչից:

Բայց նման սարքի կարիքը պարբերաբար հայտնվում է, և սպեկտրոսկոպը, կամ ավելի լավ է, սպեկտրոմետրը կցանկանար ձեռքի տակ ունենալ:

Իմ ընտրությունը դիֆրակցիոն ցանցով ոսկերչական սպեկտրոսկոպն է

Մի անգամ ոսկերիչների համար նախատեսված բան էր, ապա հավաքածուն ներառում էր «կաշվե» պատյան

Սպեկտրոսկոպի չափերը փոքր են

Էլ ինչ պարզ էր խանութի նկարագրությունից
Ամեն ինչ սերտորեն հավաքված է, ուստի մասնատում չի լինի:
Եկեք նաև հավատանք, որ խողովակի մի կողմում կա ոսպնյակ, իսկ մյուս կողմից՝ դիֆրակցիոն ցանց և պաշտպանիչ ապակի։

Իսկ ներսում գեղեցիկ ծիածան է: Իմ սրտով հիանալով դրանով, ես սկսեցի փնտրել, թե ինչ նայել սպեկտրի վրա:
Ցավոք, սպեկտրոսկոպը հնարավոր չեղավ օգտագործել իր նպատակային նպատակի համար, քանի որ ադամանդների և իմ ամբողջ հավաքածուն թանկարժեք քարերսահմանափակվում է հարսանեկան մատանին, ամբողջովին անթափանց է և ոչ մի սպեկտր չի տալիս։ Դե, բացի այրիչի բոցի մեջ))):
Բայց սնդիկի լյումինեսցենտ լամպը ազնվորեն տվեց շատ գեղեցիկ գծեր: Հիացած լինելով տարբեր լույսի աղբյուրներով՝ ես տարակուսած էի այն հարցի շուրջ, որ նկարը պետք է ինչ-որ կերպ ֆիքսել և չափել սպեկտրը:

Մի քիչ DIY

Երկար ժամանակ գլխումս պտտվում էր տեսախցիկի կցորդի նկարը, և սեղանի տակ կար մեկը, որը դեռ չէր ենթարկվել վերջին արդիականացմանը, բայց բավականին հաջողությամբ հաղթահարել էր PVC պլաստիկը:

Դիզայնը այնքան էլ գեղեցիկ չէ։ Միևնույն է, X-ի և Y-ի հակահարվածները ես ամբողջությամբ չեմ հաղթել։ Ոչինչ գնդիկավոր պտուտակներ արդեն հավաքման մեջ չեն և սպասում են աջակցող գծային ռելսերի ժամանմանը:

Բայց ֆունկցիոնալությունը բավականին ընդունելի է ստացվել, այնպես որ ծիածանը ցուցադրվել է հին Canon-ի վրա, որը երկար ժամանակ անգործության է մատնված։

Ճիշտ է, այստեղ ես հիասթափվեցի։ Գեղեցիկ ծիածանը դառնում էր դիսկրետ։

Ամբողջ մեղքը ցանկացած տեսախցիկի և տեսախցիկի RGB մատրիցն է: Հաշվեկշռի կարգավորումների հետ խաղալուց հետո սպիտակև նկարահանման ռեժիմները, ես հրաժարվեցի նկարից:
Ի վերջո, լույսի բեկումը կախված չէ այն բանից, թե ինչ գույնի պետք է ֆիքսել պատկերը։ Սև-սպիտակ տեսախցիկը, որն ունի առավելագույն զգայունություն չափված տիրույթի ողջ լայնության վրա, հարմար կլինի սպեկտրային վերլուծության համար:

Սպեկտրային վերլուծության տեխնիկա.

Փորձի և սխալի միջոցով ստեղծվեց նման տեխնիկա
1. Նկարված է լույսի տեսանելի տիրույթի սանդղակի (400-720նմ) նկար, վրան նշված են տրամաչափման համար սնդիկի հիմնական գծերը։

2. Վերցված են մի քանի սպեկտրներ՝ միշտ սնդիկի տեղեկատուով: Մի շարք հետազոտությունների ժամանակ անհրաժեշտ է ամրագրել սպեկտրոսկոպի դիրքը ոսպնյակի վրա, որպեսզի բացառվի սպեկտրի տեղաշարժը պատկերների շարքից հորիզոնական:

3. Գրաֆիկական խմբագրիչում սանդղակը ճշգրտվում է սնդիկի սպեկտրին, իսկ մնացած բոլոր սպեկտրները չափվում են առանց խմբագրիչում հորիզոնական տեղաշարժի: Ստացվում է նման բան

4. Դե, ուրեմն այս հոդվածից ամեն ինչ տեղափոխվում է բջջային հեռախոսի սպեկտրոմետրի անալիզատոր ծրագրի մեջ

Տեխնիկան ստուգում ենք կանաչ լազերով, որի ալիքի երկարությունը հայտնի է՝ 532 նմ

Սխալը պարզվեց մոտ 1%, ինչը շատ լավ է սնդիկի գծերը տեղադրելու և կշեռքը գործնականում ձեռքով գծելու ձեռքով տեխնիկայի դեպքում:
Ճանապարհին ես իմացա, որ կանաչ լազերները ուղղակի ճառագայթում չեն, ինչպես կարմիրը կամ կապույտը, այլ օգտագործում են պինդ վիճակի դիոդային պոմպում (DPSS) երկրորդական ճառագայթման փունջով: Ապրիր եւ սովորիր!

Կարմիր լազերի ալիքի երկարության չափումը նույնպես հաստատեց մեթոդի ճիշտությունը։

Հետաքրքրության համար ես չափեցի մոմի սպեկտրը

և այրվում է բնական գազ

Այժմ դուք կարող եք չափել լուսադիոդների սպեկտրը, օրինակ՝ «ամբողջական սպեկտր» բույսերի համար

Սպեկտրոմետրը պատրաստ է և աշխատում է: Այժմ ես կօգտագործեմ այն պատրաստելու հետևյալ ակնարկը՝ տարբեր արտադրողների LED-ների բնութագրերի համեմատությունը, արդյոք չինացիները խաբում են մեզ և ինչպես ճիշտ ընտրություն կատարել:

Մի խոսքով, գոհ եմ արդյունքից։ Միգուցե իմաստ ունի սպեկտրոսկոպը միացնել վեբ-տեսախցիկին՝ շարունակական սպեկտրի չափման համար, ինչպես այս նախագծում է

Սպեկտրոմետրի փորձարկում իմ օգնականի կողմից

Այժմ մենք մեր սեփական ձեռքերով կհավաքենք դիֆրակցիոն սպեկտրոսկոպի երկու տարբերակ։ Սպեկտրոսկոպը սարք է, որը թույլ է տալիս ուսումնասիրել լույսի սպեկտրը՝ նոսրացնելով դրա սպեկտրային բաղադրիչները որոշակի առանցքի երկայնքով: Հնարավոր է լույսը բաժանել մոնոխրոմատիկ ալիքների կա՛մ ցրման երևույթի, կա՛մ դիֆրակցիայի միջոցով։ Այս դեպքում մենք կօգտագործենք դիֆրակցիան, քանի որ ձեռքի տակ ունենք հիանալի դիֆրակցիոն ցանց՝ կոմպակտ սկավառակ:

Մեզ անհրաժեշտ է փոքրիկ ստվարաթղթե տուփ, CD, սոսինձ և անթափանց ակնափող խողովակ:

Կտրեք սկավառակի մի կտոր մկրատով, որպեսզի տեղավորվի տուփի մեջ.

Եկեք նշենք տուփը, որպեսզի ակնաբույժը ճիշտ տեղադրվի։ Օպտիկայից մենք գիտենք, որ անկման անկյունը հավասար է անդրադարձման անկյան: Բայց այսպես մենք կտեսնենք պատուհան, որով կանցնի լույսը, և ոչ թե դիֆրակցիոն մաքսիմումը, այնպես որ մենք ապագա պատուհանի գծից աջ տեղ կթողնենք:

Այնուհետև տուփը փակելով՝ լույսի մուտքի համար հարմար տեղ կընտրենք։ Դա անելու համար մենք զգուշորեն անցք կխփենք և կդիտարկենք ակնոցի միջով: Եթե մենք տեսնում ենք ուղղակիորեն արտացոլված լույսը ակնաբույժում, ապա մենք սոսնձում ենք անցքը և նորը մի փոքր առաջ խցկում: Եվ այսպես շարունակ, մինչև ակնաբույժը ցույց տա գծի երկայնքով շարված բազմաթիվ գունավոր կետեր: Այնուհետև մենք կտրեցինք պատուհանը.

Մենք պատուհանի վրա կտեղադրենք թեթև դանակ երկու ածելիի շեղբերից, այնպես, որ լույսի ամենացածր ճառագայթը ներթափանցի տուփի մեջ, և մենք կտեսնենք առավել պարզ պատկերը:

Եթե ամեն ինչ ստացվի, ապա մենք կտեսնենք նոսրացած սպեկտր ակնաբույժում: Եթե սպեկտրը շարունակական չէ (օրինակ, LDS-ից կամ գազի արտանետման լամպերից), ապա մենք կտեսնենք գծերի մի շարք: Յուրաքանչյուր տող մոնոխրոմատիկ բաղադրիչ է: Լուսանկարում ամենավերին գիծն իրականում խորն է: մանուշակագույն, տեսախցիկը պարզապես աղավաղել է գույնը։

Տարբերակ երկու

Եկեք պատրաստենք մանրանկարչական սպեկտրոսկոպ, որն աշխատում է հաղորդվող լույսի ներքո։ Դա անելու համար մենք կտրեցինք ձայնասկավառակը, ինչպես առաջին տարբերակում: