Spektrometras iš mobiliojo telefono. Kaip iš mobiliojo telefono pasidaryti spektrometrą? Yra paprastas receptas. popierinis spektroskopas
Draugai, artėja penktadienio vakaras, tai nuostabus intymus metas, kai po viliojančios prieblandos priedanga gali gauti spektrometrą ir visą naktį matuoti kaitrinės lempos spektrą iki pirmųjų tekančios saulės spindulių, o kai saulė teka, išmatuokite jos spektrą.
Kaip jūs vis dar neturite savo spektrometro? Nesvarbu, pasinerkime ir ištaisykime šį nesusipratimą.
Dėmesio! Šis straipsnis nepretenduoja į visavertę pamoką, bet galbūt per 20 minučių po jo skaitymo išskaidysite savo pirmąjį spinduliuotės spektrą.
Žmogus ir spektroskopas
Pasakysiu tokia tvarka, kokia pati perėjau visus etapus, galima sakyti, nuo blogiausio iki geriausio. Jei kas nors iš karto siekia daugiau ar mažiau rimto rezultato, pusę straipsnio galima saugiai praleisti. Na, o žmonėms su kreivomis rankomis (kaip mano) ir tiesiog smalsiems bus įdomu nuo pat pradžių paskaityti apie mano išbandymus.
Pasivaikščiojimai internetu pakankamai medžiagos, kaip iš improvizuotų medžiagų savo rankomis surinkti spektrometrą / spektroskopą.
Norint įsigyti spektroskopą namuose, pačiame paprastas atvejis visai nereikia daug - CD/DVD ruošinio ir dėžutės.
Ši medžiaga paskatino mane atlikti pirmuosius spektro tyrimo eksperimentus – Spektroskopiją
Tiesą sakant, dėka autoriaus tobulėjimo, aš surinkau savo pirmąjį spektroskopą iš DVD disko pralaidžios difrakcijos gardelės ir Kartoninė dėžutė iš po arbatos, o dar ankščiau prieš tai man pakako storo kartono su plyšiu ir permatomu tinkleliu iš DVD ruošinio.
Negaliu sakyti, kad rezultatai buvo stulbinantys, bet pavyko gauti pirmuosius spektrus, stebuklingai išsaugotas proceso nuotraukas po spoileriu
Fotospektroskopai ir spektras
Pats pirmasis variantas su kartono gabalėliu
Antras variantas su arbatos dėžute
Ir užfiksuotas spektras
Vienintelis dalykas mano patogumui, jis pakeitė šis dizainas USB vaizdo kamera, ji pasirodė taip:
spektrometro nuotrauka
Iš karto turiu pasakyti, kad ši modifikacija išgelbėjo mane nuo būtinybės naudotis mobiliojo telefono kamera, tačiau buvo vienas trūkumas: fotoaparato nepavyko sukalibruoti pagal Spectral Worckbench paslaugos nustatymus (apie tai bus aptarta toliau). Todėl aš negalėjau užfiksuoti spektro realiu laiku, bet buvo visiškai įmanoma atpažinti jau surinktas nuotraukas.
Tarkime, kad nusipirkote arba surinkote spektroskopą pagal aukščiau pateiktas instrukcijas.
Po to susikurkite paskyrą PublicLab.org projekte ir eikite į SpectralWorkbench.org paslaugos puslapį Toliau aprašysiu spektro atpažinimo techniką, kurią naudojau pats.
Pirmiausia turėsime sukalibruoti savo spektrometrą. Norėdami tai padaryti, turėsite nufotografuoti fluorescencinės lempos spektrą, geriausia didelės lubinės lempos, bet tiks ir energiją taupanti lempa.
1) Paspauskite mygtuką Užfiksuoti spektrus
2) Įkelti paveikslėlį
3) Užpildykite laukus, pasirinkite failą, pasirinkite naują kalibravimą, pasirinkite įrenginį (galite pasirinkti mini spektroskopą arba tiesiog individualų), pasirinkite, kurį spektrą turite, vertikalų ar horizontalų, kad būtų aišku, kad spektrai ankstesnės programos ekrano kopija yra horizontali
4) Atsidarys langas su grafikais.
5) Patikrinkite, kaip pasuktas jūsų spektras. Mėlynas diapazonas turi būti kairėje, raudonas - dešinėje. Jei taip nėra, pasirinkite daugiau įrankių – apvertimo horizontaliai mygtuką, po kurio matome, kad vaizdas pasisuko, o grafikas ne, todėl spaudžiame daugiau įrankių – iš naujo ištraukite iš nuotraukos, visos smailės vėl atitinka tikras smailes. .
6) Paspauskite mygtuką Kalibruoti, paspauskite Pradėti, pasirinkite mėlyną smailę tiesiai diagramoje (žr. ekrano kopiją), paspauskite LMB ir vėl atsidarys iššokantis langas, dabar reikia paspausti baigti ir pasirinkti paskutinę žalią smailę, po kurios puslapis bus atnaujintas ir gausime kalibruoto bangos ilgio vaizdą.
Dabar galite pildyti kitus tiriamus spektrus, prašydami kalibruoti, turite nurodyti grafiką, kurį jau kalibravome.
Ekrano kopija
Sukonfigūruotos programos tipas
Dėmesio! Kalibruojant daroma prielaida, kad ateityje fotografuosite tuo pačiu įrenginiu, kuris kalibravo vaizdo raiškos įrenginio pokytį, stiprus spektro poslinkis nuotraukoje, palyginti su kalibruoto pavyzdžio padėtimi, gali iškraipyti matavimo rezultatus.
Sąžiningai, aš šiek tiek pataisiau savo nuotraukas redaktoriuje. Jei buvo foninis apšvietimas, tamsinau aplinką, kartais šiek tiek pasukau spektrą, kad gaučiau stačiakampį vaizdą, bet dar kartą kartoju failo dydį ir paties spektro vaizdo centro vietą geriau nekeisti. .
Su kitomis funkcijomis, tokiomis kaip makrokomandos, automatinis ar rankinis ryškumo reguliavimas, siūlau tai išsiaiškinti patiems, mano nuomone, jos nėra tokios kritiškos.
Gauti grafikai patogiai perkeliami į CSV, o pirmasis skaičius bus trupmeninė (tikriausiai trupmeninė) ilgoji banga, o vidutinė santykinė spinduliuotės intensyvumo reikšmė bus atskirta kableliu. Gautos vertės gražiai atrodo grafikų, sukurtų, pavyzdžiui, „Scilab“, pavidalu
SpectralWorkbench.org turi programėlių išmaniesiems telefonams. Aš jų nenaudojau. todėl negaliu to įvertinti.
Spalvingos dienos visomis vaivorykštės draugų spalvomis.
Chemijos profesorius Alexander Scheeline iš Ilinojaus universiteto pagamino spektrometrą iš mobiliojo telefono, kad paskatintų vidurinių mokyklų moksleivius domėtis analitine chemija.
Profesorius surinko pagrindinį mokslinį chemiko instrumentą iš nebrangių medžiagų ir skaitmeninis fotoaparatas. Spektrofotometrija yra viena iš plačiausiai naudojamų medžiagų identifikavimo ir kiekybinio įvertinimo priemonių. Jei, pavyzdžiui, reikia išmatuoti baltymų kiekį mėsoje, vandens grūduose ar geležies kiekį kraujyje, spektrometras.
Studentas negali įvertinti spektrofotometrijos atlikimo, jei naudojasi paslaptinga laboratorinio spektrometro „dėžute“. Jis nesupranta, kas vyksta viduje, ir tiesiog pakeičia mėginius ir užrašo rezultatus“, – aiškina Aleksandras Ščilinas. – Tai nepadeda mokymosi procesui. Jei norite išmokyti ką nors kūrybiškai naudoti įrankį ir jį patobulinti, jums reikia ko nors paprastesnio ir aiškesnio“.
Ryžiai. 1. Tai viskas, ko reikia spektrometrui pagaminti.
Jei norima atkreipti dėmesį į instrumento trūkumus, tai daug lengviau, kai šie trūkumai yra labai dideli ir jų nekompensuoja įrenginių ir nustatymų sudėtingumas“, – aiškina Aleksandras Šilinas.
Spektrometre balta šviesa praeina per medžiagos pavyzdį, kuris sugeria tam tikrus šviesos bangos ilgius. Tada difrakcinė gardelė skaido šviesą į spalvas, o chemikai gali analizuoti spektrą, kad nustatytų mėginio savybes.
Ryžiai. 2. Surinktas spektrometras. Šviesos diodas šviečia pro kiuvetę, esančią tiesiai priešais tinklelį, pritvirtintą permatoma juosta.
Kaip šviesos šaltinį profesorius Shchilin naudojo vieną Šviesos diodas maitinamas 3 voltų akumuliatoriumi. JAV nesunku nusipirkti difrakcinę grotelę, mėginių kiuvetes, o dėl to visa įranga kainuoja mažiau nei 3 USD. Belieka susirasti tinkamą skaitmeninį fotoaparatą, tada mokslininkas prisiminė, kad kiekvienas moksleivis ir studentas turi Mobilusis telefonas. Po to belieka išspręsti duomenų apdorojimo problemą. Norėdami tai padaryti, profesorius parašė programą, skirtą spektrams iš nuotraukų analizuoti jpeg formatu ir kartu su šaltinio kodais paskelbė ją internete, kad būtų galima nemokamai pasiekti.
Pirmą kartą savo išradimą Aleksandras Ščilinas pademonstravo dirbdamas mainų programoje Hanojuje (Vietnamas). Vietnamo studentai neturėjo patirties su moksliniais instrumentais, tačiau entuziastingai ėmėsi eksperimentų su spektrometro mobiliuoju telefonu.
Ryžiai. 3. Mobilusis telefonas nėra rimto pakaitalas moksliniai tyrimai tikslus spektrometras, tačiau ne kiekvienas studentas turi 3000 USD kišenpinigių pomėgiui.
Jungtinėse Valstijose profesorius pamokoje naudojo naminį spektrometrą vidurinė mokykla. Pasibaigus 45 minučių pamokai, mokiniai išmoko dalykų, kurių nepastebi dauguma tik vadovėlius turinčių mokinių. Pavyzdžiui, vienas studentas paklausė apie išsklaidytos šviesos poveikį kameros jautrumui ir jos gebėjimui nuskaityti spektrą.
Gimnazistas, prieš valandą beveik nieko nežinojęs apie spektrofotometriją, atrado pagrindinę visų spektrometrų problemą, – džiaugiasi Aleksandras Ščilinas. „Nuo tada, kai pradėjau dėstyti, savo mokiniams bandžiau paaiškinti išsklaidytos šviesos poveikio spektrometrui sampratą ir šios problemos įtaką įrangos veikimo kokybei. Ir staiga pamačiau, kaip pats studentas suprato šios problemos esmę ir uždavė man teisingą klausimą!
Savo išradimu mokslininkas mielai dalijasi su mokyklų ir universitetų dėstytojais įvairiuose seminaruose ir internetu. Jis tikisi, kad jo išradimas bus patobulintas, pavyzdžiui, parašius vaizdo apdorojimo programą išmaniesiems telefonams, todėl nebereikės naudotis kompiuteriu. Mobilusis telefonas-spektrometras gali sužavėti daugybę žmonių analitine chemija, kuri daugeliui atrodo sudėtingas ir nesuprantamas mokslas. Tačiau Aleksandro Ščilino išradimas demonstruoja, kad žmogaus įgimtą smalsumą pažadinti nesunku – užtenka pasiūlyti paprastus, suprantamus ir jaudinančius kūrybinius eksperimentus.
Būtinai žiūrėkite vaizdo įrašus kanaluose (yra grojaraščiai):
https://www.youtube.com/channel/UCn5qLf1n8NS-kd7MAatofHw
https://www.youtube.com/channel/UCoE9-mQgO6uRPBQ9lsPZXxA
Padėkite pasiekti 1000 prenumeratorių pirmame kanale ir bent 4000 valandų peržiūrų Praeitais metais apie kiekvieną iš jų, norėdami tai padaryti, žiūrėkite bent vieną vaizdo įrašą!
Šis gražus paveikslėlis yra skleidžiamos šviesos ir infraraudonųjų spindulių spektro nuotrauka natrio lempa aukštas spaudimas NLVD tipo DNAT(Arc Sodium Tubular). Norint apžiūrėti ir fotografuoti įvairius spektrus, pakanka turėti skaitmeninė kamera ir specialiai paruoštas CD-R arba DVD-R. Pastarasis nuvertina ryškumą, ypač raudoną. CD-R sumažina mėlynos spalvos ryškumą ir suteikia mažesnę skiriamąją gebą. Pirmoji nuotrauka daryta per DVD-R.
Dvi geltonos linijos yra natrio dubletas ties 588,995 ir 589,5924 nm. Antrasis dubletas yra infraraudonųjų spindulių 818,3 ir 819,4 nm.
Spektro sklypas.
Dabar keli žodžiai apie diskų paruošimą. Iš disko reikia iškirpti dalį, leidžiančią visiškai uždengti objektyvą.
Nuotraukoje yra purpurinis DVD-R. Mums reikia skaidrios difrakcijos gardelės, todėl ant CD-R užklijuojame plačią lipnią juostelę užrašų šone. Nuplėšiame ir kartu su lipnia juosta nuimame disko apnašą. Su DVD-R tai dar lengviau, supjaustytas gabalas lengvai suskirstomas į dvi dalis, iš kurių vienos mums reikia.
Dabar, naudodami dvipusę juostą, prie objektyvo turite priklijuoti difrakcijos groteles, kaip parodyta toliau esančioje nuotraukoje. Klijuoti reikia iš priešingos pusės, nuo kurios sluoksnis nuplėštas, nes. paviršius po sluoksniu lengvai užteršiamas lęšiu, o nuvalius spektro vaizdo kokybė bus prastesnė.
Rezultatas buvo paprastas spektroskopas, geriausiai tinkantis šviesos šaltiniams tirti iš tam tikro atstumo.
Jeigu norime tirti ne tik matomą spektrą, bet ir infraraudonųjų, o kai kuriais atvejais ir ultravioletinių spindulių, tuomet būtina iš kameros išimti IR spindulius blokuojantį filtrą. Verta pažymėti, kad akimi matoma dalis IR ir UV spektro esant pakankamai dideliam spinduliavimo intensyvumui (lazerio taškai 780 ir 808 nm, LED kristalas 940 nm tamsoje). Jei reikia suteikti tokią pačią vizualinę patirtį 760 nm ir 555 nm bangų ilgiams, tada 760 nm spinduliuotės srautas turi būti 20 000 kartų galingesnis. O 365 nm – milijoną kartų galingesnis.
Grįžkime prie filtro, kuris vadinamas Hot Mirror ir yra priešais matricą. Reikia atidaryti fotoaparato korpusą, atsukti varžtus, kurie pritvirtina matricą prie objektyvo, ištraukti filtrą, surinkti kamerą atvirkštine tvarka. Hot Mirror atrodo taip:
2 kairieji filtrai iš kamerų. Jie turi rožinį blizgesį turkis pasirodo kitu kampu. Be IR, jie taip pat gali iš dalies arba visiškai uždelsti ultravioletiniai spinduliai. Todėl jų pašalinimas atveria galimybes ne tik infraraudonųjų spindulių fotografijai, bet ir ultravioletinis, jei leidžia fotoaparato optika ir matrica. Fotografuojant UV spinduliais, naudojami UV pralaidumo filtrai, kurie blokuoja matomą šviesą.
Dabar kreipiamės į patį spektrų fotografavimo procesą. Patalpa turi būti tamsu, be to, galima naudoti juodą ekraną prie kameros, taškinį ar plyšinį šviesos šaltinį, minimaliai apšviečiantį kambarį. Įjungę fotoaparatą pamatysime tokį vaizdą 405 nm lazerio, šviečiančio per siaurą tarpą tarp dviejų menčių, pavyzdį:
Centrinis taškas yra pats lazeris. Dvi linijos – jos spektras. Galite naudoti bet kurį iš jų. Norėdami tai padaryti, pasukite fotoaparatą ir priartinkite. Jei ir toliau judinsime fotoaparatą, pamatysime keletą kitų antrosios, trečiosios ir kt. spektro užsakymai. Kai kuriais atvejais jie trukdys, pavyzdžiui, antros eilės žalia linija bus uždėta ant 1064 nm infraraudonųjų spindulių linijos. Tai atsitinka žaliojo lazerio spektre, jei jis neturi IR spinduliuotę nutraukiančio filtro. Jis yra filtro nuotraukos apačioje, dešinėje. Norėdami pašalinti perdangą, naudojau raudoną filtrą. Šio pavyzdžio nuotrauka su pažymėtais bangos ilgiais:
Kaip matote, antros eilės žalia linija visiškai uždengė 1064 nm liniją. A sekanti nuotrauka su užblokuota žalia šviesa, kur lieka tik dvi IR linijos ties 808 nm ir 1064 nm. Aš nepasirašiau, nes vieta yra identiška ankstesnei nuotraukai.
Iš vaizdo, kur yra spinduliuotės šaltinis, vienas žinomas bangos ilgis ir keli nežinomi, juos galima nesunkiai atpažinti. Pavyzdžiui, atidarykite nuotrauką su antraštėmis „Photoshop“. Per liniuotės įrankis išmatuojame atstumą nuo lazerio iki linijos 532. Jis lygus 1876 pikseliams. Matuojame atstumą nuo lazerio iki linijos, kurios bangos ilgį norime žinoti, iki 808. Atstumas 2815 p. Laikome 532*2815/1876=798 nm. Netikslumas atsiranda dėl objektyvo optikos iškraipymo. Esant didžiausiam optiniam aproksimavimui, paklaida mažėja. Taip pat pastebėta, kad 808 nm lazeris skleidžia trumpesnį bangos ilgį, maždaug 802 nm, o jo bangos ilgis mažėja mažėjant maitinimo srovei.
Ir be spinduliuotės šaltinio nuotraukoje galite nustatyti žinodami kitus du bangos ilgius. Išmatuojame ilgį nuo 532 iki 1064 eilutės, yra 1901 p. Nuo 532 iki 808 gauname 939 p. Skaičiuojame (1064-532) / 1901 * 939 + 532 \u003d 795 nm.
Tačiau lengviausias būdas yra palyginti nuotrauką su dviem žinomomis linijomis su skalė. Šiuo atveju nieko nereikia skaičiuoti.
Toliau kaitinamųjų lempų spektras, kuris yra labai panašus į Saulės spektrą, bet neturi Fraunhoferio linijos. Įdomu tai, kad fotoaparatas iki 800 nm infraraudonąją spinduliuotę rodo oranžine spalva, o daugiau nei 800 nm atrodo taip. violetinė.
Baltas LED spektras taip pat ištisinis, bet turi kritimą priešais žalią sritį ir smailę mėlynoje srityje 450–460 nm, kurią sukelia atitinkamas mėlynas šviesos diodas, padengtas geltonu fosforu. Kuo aukštesnė šviesos diodo spalvos temperatūra, tuo aukštesnė mėlyna smailė. Jame trūksta ultravioletinių ir infraraudonųjų spindulių, kurie buvo kaitinamosios lempos spektre.
Bet šalto katodo lempos spektras iš monitoriaus foninio apšvietimo. Jis yra tiesinis ir tiksliai kartojasi fluorescencinės lempos spektras. IR spektro dalis paimama iš CFL geriausia kokybė Vaizdai.
Dabar pereikime prie juodos šviesos ultravioletinė lempa, arba, kaip dar vadinama, Wood lempa. Jis skleidžia minkštą ilgųjų bangų ultravioletinę šviesą. Nuotrauka gavosi taip:
Infraraudonųjų spindulių spektras fluorescencinėms lempoms, CCFL, Mediena yra beveik tokia pati. Tik pastarajam trūksta kelių arčiausiai matomo diapazono linijų. IR spinduliai intensyviausiai skleidžiami iš tų lempų dalių, kuriose yra gijos. Nuotrauka daryta per popierinį spektroskopą, apie kurį plačiau žemiau.
popierinis spektroskopas.
Toks spektroskopas puikiai tinka spektrui žiūrėti akimis. Jis taip pat gali būti naudojamas su įvairiomis kameromis, pavyzdžiui, telefonu. Yra dvi veislės.
1. Veikia perduodant per difrakcinę gardelę. Tam reikia paruošti diskus, kaip aprašyta aukščiau. Failas yra piešinys, kurį reikia atspausdinti spausdintuvu, iškirpti, sulankstyti ir suklijuoti. Galima peržiūrėti surinkimo nuotraukas.
2. Veikia atspindį iš difrakcijos gardelės. Negalite atskilti diskų, bet tada šalia ryškių lazerių linijų atsiras blyškūs dublikatai dėl atspindžių disko viduje, kurių spektre neturėtų būti. Blizgantį CD sluoksnį labai sunku perkelti ant kito paviršiaus, kad jis išliktų toks pat lygus, koks yra. Todėl reikia naudoti kompaktinį diską, kurio abiejų pusių vaivorykštis paviršius yra vienodas. Iš šono, kur yra užrašai ant įprastų diskų, lipnia juosta reikia nuplėšti skaidrų sluoksnį. Svarbu, kad ant disko liktų blizgus sluoksnis. Man pavyko tai padaryti su puse disko (nuo krašto iki centro), spektroskopui to užteko. Jei nenuplėšite skaidraus sluoksnio, vienodas spektras atrodys nenutrūkstamas su kintančiomis tamsiomis juostelėmis.
Spausdinamas failas. Pagalba surinkimui.
Priklijuotas prie spektroskopo papildomas žiedas, su kuria jis laikomas ant fotoaparato objektyvo. Tarp šviesos šaltinio ir spektroskopo rekomenduojama įdėti matinė plėvelė arba prizmė su dviem matiniais krašteliais, kaip nuotraukoje, geresniam šviesos paskirstymui. Vidinė dalis spektroskopas iš juodo popieriaus be blizgesio, antrasis folijos sluoksnis, o ant viršaus – paprastas popierius, ant kurio atspausdintas piešinys. Tą pusę, į kurią patenka šviesa, galima nudažyti juodai, kad UV ir violetinė spinduliuotė neiškraipytų vaizdo dėl balto popieriaus švytėjimo.
Šio spektroskopo pagalba buvo galima fotografuoti aiškiai ir ryškiai spektro neoninė indikacinė lempa. Jie naudojami jungikliams apšviesti, virdulių, viryklių ir kitų prietaisų veikimo indikatoriuose.
Ne tik lazeriai suteikia vieną ploną spektro liniją. Jei viela nuleidžiama į NaCl druskos tirpalą, o tada į ugnį pridedamas dujų turbo degiklis arba žiebtuvėlis, tada geltonas švytėjimas, kurio bangos ilgiai yra 588,995 ir 589,5924 nm.
Kai kurie turbožiebtuvėliai turi plokštelę, kurioje yra ličio. Jis nuspalvina liepsną raudona su 670,78 nm linija.
Žemiau yra šių spektrinių linijų nuotrauka kartu su lazerio linijomis: žalia 532 nm, raudona 663 nm, infraraudonoji 780 nm ir 808 nm.
Patogu naudoti aukščiau aprašytą geltoną šviesą nustatantis difrakcinės gardelės periodą nesant lazerio ir apskaičiuojant šviesos šaltinių bangos ilgį. Paprasčiausias prietaisas žemiau esančiame paveikslėlyje susideda iš dviejų liniuočių, ant kurių vienos pritvirtinta difrakcinė grotelė, o siauras dviejų ašmenų plyšys pakyla virš antrosios. Atstumai milimetrais naudojami nuo difrakcijos gardelės iki ekrano (liniuotės) su plyšiu ir nuo plyšio (nulinės eilės maksimumo) iki pirmos eilės maksimumo. Pirmajame paveikslėlyje reikia pažvelgti per difrakcijos gardelę į žinomo bangos ilgio šviesos šaltinį. Taigi galite apskaičiuoti difrakcijos gardelės periodą pagal formulę po šiuo paveikslėliu ir tokiu pat būdu nustatyti bangos ilgį, bet naudodami formulę iš po antrojo paveikslo. Jis rodo lazerio bangos ilgio nustatymą šiek tiek kitaip: lazeris šviečia per difrakcijos gardelę į liniuotę. Šiuo atveju lizdas nereikalingas. Naudojau difrakcinę grotelę iš „Žvaigždėtojo dangaus“ priedo, kuris buvo kartu su lazerinis žymeklis. Yra dvi grotos, bet antgalis buvo išardytas ir viena grotelė ištraukta. CD difrakcijos gardelė visai netiko, nes davė didžiulė klaida esant 100 nm.
Kitoje nuotraukoje retas šviesos šaltinis – žaibas. Spektras patenka į UV diapazoną iki maždaug 373 nm, o tai yra šios kameros riba.
Baltos išlydžio lempos, apšviečiančios futbolo aikštę, spektras.
Spektrinė fotografija UV LED 365 nm 3 W KW-UV-3WS-B KonWin.
Šviesos diodas, kurio bangos ilgis yra 365 nanometrai, turi tokį kristalą:
Jis skleidžia ultravioletinius spindulius kartu su balta šviesa. Jei išjungtą šviesos diodą apšviečiate juodos šviesos lempute, kristalas pradeda fluorescuoti ta pačia mėnulio balta šviesa, kaip ir veikiant pačiam šviesos diodui, bet mažesniu ryškumu. Atrodo, kad dėl šio efekto neįmanoma pagaminti šviesos diodo, kurio grynoji emisija yra 365 nm – 370 nm.
Sveiki visi! Jūs žiūrite „Fire TV“! Šiandien padarysime spektrometras!
Turbūt visi jau girdėjo, kad sveikatai labai svarbu, kad šviesos šaltiniai bute ir darbe turėtų visą šviesos spektrą.
Bet kaip žinoti, kokio spektro yra jūsų lemputė?
Jums reikia spektrometro. Perkamos labai brangios, o namuose pagamintos labai lengvai pagaminamos ir nereikalauja ypatingo tikslumo gaminant.
Net jei turite dvi kojas vietoj rankų ir abi likote, vis tiek galite surinkti šį daiktą ir jis veiks!
Pirmiausia pagaminkime dėklą iš storo popieriaus ar kartono. Aš jau patikrinau keletą variantų ir empiriškai pasirinkau reikalingi matmenys. Jei staiga nuspręsite surinkti tą patį, tada aš piešiau paruošta schema, kurią galima atsisiųsti iš mano svetainės, atsispausdinti ant įprasto lapo, iškirpti ir suklijuoti.
Vidinis paviršius neturėtų atspindėti šviesos, kitaip vaizdas bus pereksponuotas.
Žymeklis puikiai atliks savo darbą. Nudažiau visas kartono vietas, kurias galėjo veikti šviesa.
Dabar jums reikia difrakcijos gardelės. Būtent ji suskaido šviesos spindulį į spektrą.
Jį galite gauti iš bet kurio CD, DVD ar „Blu-ray“ disko
Optinių diskų struktūra suprojektuota taip, kad juose būtų nedideli nelygumai, sukeliantys šviesos difrakciją.
Antspauduoti diskai turi nelygumus mažų brūkšnelių pavidalu, o perrašomi tušti diskai iš pradžių turi lygius griovelius.
Iš esmės nesvarbu, kokius diskus naudoti, tačiau pageidautina, kad šie grioveliai ar nelygumai būtų kuo dažniau, DVD diskai yra geriausias variantas.
Dabar atlikime paprastą eksperimentą. Lemputės šviesa kris ant disko ir dalis jos atsispindės mažos vaivorykštės pavidalu, tai bus šviesos šaltinio spektras.
Norėdami užfiksuoti visą spektrą, turite pritraukti fotoaparatą labai arti.
Taip atrodo šviesos spektras led lempa.
O štai kaip atrodo energiją taupančios lempos spektras, skirtumas didžiulis.
Tačiau įprastos kaitinamosios lempos spektras yra aišku, kad jo spektre yra daug raudonos spalvos komponento.
Ir tai yra matomos šviesos spektras ultravioletinė lempa, aišku, kad be violetinės spalvos jame yra ir žalios spalvos.
Dabar palyginkime tris skirtingus ruošinius:
Čia matome, kad kompaktinis diskas turi prasčiausią rezultatą, spalvos per daug išplautos.
Šviesos padalijimą į spektrą galima pastebėti, jei į disko centrą pašviečiate žibintuvėlį, arba padedate diską už degančios žvakės, gaunamas labai gražus efektas.
Grįžkime prie mūsų spektrometro!
Iškirpkite tinkamo dydžio stačiakampį gabalėlį.
Nupjovus diską iš visų pusių, jį labai nesunkiai galima padalyti į dvi dalis – veidrodinę ir skaidrią.
Mums reikia skaidrios dalies. Klijuoju ant kartono.
Dabar atsargiai priklijuokite korpusą.
Pavyko neblogai, bet kaip visada kritiškiausią vietą užlašinau klijais.
Iš esmės paprasčiausias šviesos spektro stebėjimo prietaisas yra paruoštas.
Tiesiog nukreipkite jį į bet kurį šviesos šaltinį ir pažiūrėkite į plastikinę plokštę.
Jei gautą dėžutę atremsite į savo išmaniojo telefono kamerą, galėsite iš jų fotografuoti ir analizuoti spektrą, vėliau parodysiu, kaip tai padaryti.
Kaip matote, per tokį įrenginį spektras matomas aiškiau, tai ypač pastebima žiūrint į fluorescencinę lempą. Visos didžiausios vertės yra aiškiau matomos.
Fotografuoti nėra labai patogu, daug patogiau analizuoti šviesos šaltinį realiu laiku!
Norėdami tai padaryti, tiesiog reikia atremti internetinę kamerą tiesiai į plastikinę platiną.
Buvo galima sugalvoti ir kartoninį laikiklį, bet nusprendžiau pagaminti patvaresnę įrenginio versiją iš duonos lentos plastiko. Tai PVC putplastis, viena iš mano mėgstamiausių medžiagų, lengvai pjaustoma ir lengvai klijuojama superklijais. Iš jo galima padaryti bet ką, aš dažnai naudoju ir manęs klausė kaip vadinasi ir kur gauti. Tiesiog ieškokite „PVC putplasčio“ arba „manekeno plastiko“ ir tikrai rasite tai, ko jums reikia.
Plastikiniame spektrometre padariau ištraukiamą sklendę, kad būtų galima reguliuoti į prietaisą patenkančios šviesos kiekį.
Fotoaparatui sukūriau nedidelį korpusą, rankiniu būdu sureguliavęs jo židinį objektams, kurie yra maždaug vieno metro atstumu nuo objektyvo.
Dėkliuką su kamera pritvirtinu prie pagrindinės įrenginio dalies taip, kad būtų nedidelis tarpelis į kurį bus galima įstumti disko gabaliuką, esant reikalui galiu juos pakeisti.
Priklijuoju kištuką su anga nugarėlėje, kad būtų galima išstumti disko gabalėlį iš dėklo pakeitimui.
Kad prietaisas stovėtų užtikrintai ir būtų aiškiai reguliuojamas, prie jo pritvirtinau kojeles ir pritvirtinau ant faneros gabalo. Dabar spektrometrą galima nukreipti į šviesos šaltinį ir ramiai atlikti matavimus.
Tolimesni darbai bus atliekami čia, šioje svetainėje, nuorodą į jį taip pat rasite aprašyme.
Paspauskite mygtuką "fiksuoti spektrą".
Perkeliame įrenginį taip, kad jis geriau gautų šviesą, reguliuojame sklendę, kad sureguliuotumėte ryškumą ir spragtelėkite savo vaivorykštės centrą, kad geltona juostelė kuo daugiau pereitų per visą spektrą. Po šia juosta esančios reikšmės bus skaitomos iš fotoaparato.
Spustelėkite mėlyną mygtuką „Pradėti“.
Matome, kaip atsirado realaus laiko grafikas, bet reikšmės nanometrais nėra visiškai teisingos, reikia kalibruoti.
Atsidariusiame puslapyje spustelėkite mygtuką „kalibruoti“.
Dabar reikia patraukti mėlyną ir žalios spalvos, kad didžiausios vertės apytiksliai sutaptų su jūsų spektru. Beje, jums tereikia kalibruoti energiją taupančių liuminescencinių lempų šviesoje, jos turi labiausiai nenutrūkstamą spektrą ir galite matyti didžiausias reikšmes.
Po to, kai mėlynos ir žalios spalvos yra perkeltos į vietą, dar kartą paspaudžiame mygtuką „spektro fiksavimas“ ir gauname spektrą su kalibruotomis reikšmėmis.
Jei pajudinsite užraktą, pamatysite, kaip keičiasi ryškumas.
Įdėjau kaitrinę lempą ir pamačiau, kad jos spektras per didelis mėlynos spalvos, bet taip negali būti, kaitinamųjų lempų spektre vyrauja raudona spalva.
Prisiminiau, kad DVD disko gabalas buvo ne skaidrus, o šiek tiek violetinis. To pakako, kad spektras būtų stipriai perkeltas į mėlyną pusę. Teko iškirpti kitą diską ir surasti skaidrus plastikas, kuris nesuteiks spalvos iškraipymų.
Po pakeitimo ir kalibravimo viskas normalizavosi, kaitrinės lempos spektre dabar yra daug raudonos ir mažai mėlynos spalvos.
LED lempos spektras labai panašus į kaitrinės lempos.
O dabar lazerinis žymeklis!
Sunku gauti stabilią vertę, tačiau vis tiek matote, kad pagrindinė smailė yra apie 650 nanometrų.
Tai atitinka etiketėje nurodytas deklaruotas charakteristikas. 650 plius minus 10 nanometrų.
Ir vėl pažiūrėkime į ultravioletinę lempą.
Kamera fiksuoja tik matomą šviesos spektrą ir gali matyti tik mėlyną, violetinę ir šiek tiek žalią spalvą.
Spektro vaizdo įrašymą tarsi išsiaiškinome, bet ką daryti su telefone darytomis nuotraukomis?
Atsidarau gautas nuotraukas grafiniame redaktoriuje, pasirenku gražiausią spektro dalį ir ištempiu į aukštį. Svarbu, kad mėlyna spektro dalis būtų kairėje arba viršuje, tai būtina analizei.
Tada įkeliu į svetainę ir sukalibruoju kaip anksčiau.
Liuminescencinės lempos spektrą nesunku sukalibruoti, bet su kitų lempų spektrais teks pabandyti.
Iš principo, jei telefoną taisote ir fotografuojate iš pradžių fluorescencinę lempą, o paskui kitus šviesos šaltinius, nejudindami telefono, kad niekas nenuklystų, tai ir jų spektrą galite gana tiksliai ištirti.
Naudoti svetainę spektro analizei nėra labai patogu, bet kitų variantų neradau.Jei turite idėjų kaip patogiau analizuoti spektrą, tai būtinai parašykite jas komentaruose.
Tai viskas, kol mes vėl susitiksime, iki!
