Difrakcinis spektroskopas. DIY difrakcijos grotelės iš DVD disko

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!

Tai Graži nuotrauka 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 DVD-R violetinė. 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 tirti šviesos šaltinius 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 akiai 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 blokuoti ultravioletinius spindulius. Todėl jų pašalinimas atveria galimybes ne tik fotografuoti infraraudonaisiais spinduliais, 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. Kambarys turi būti tamsus, be to, galite naudoti juodą ekraną prie fotoaparato, 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 jame nėra filtro, kuris nutraukia IR spinduliuotę. Jis yra filtro nuotraukos apačioje, dešinėje. Norėdami pašalinti perdangą, naudojau raudoną filtrą. Šio pavyzdžio nuotrauka su pasirašytais bangos ilgiais:

Kaip matote, antros eilės žalia linija visiškai uždengė 1064 nm liniją. Ir kita 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“. Naudojant liniuotės įrankis išmatuojame atstumą nuo lazerio iki linijos 532. Jis lygus 1876 pikselių. 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 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 infraraudonąją spinduliuotę iki 800 nm atvaizduoja oranžine spalva, o daugiau nei 800 nm – kaip violetinę.

Baltas LED spektras taip pat ištisinis, bet turi kritimą priešais žalią sritį ir 450–460 nm viršūnę mėlynoje srityje, 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.

Ir čia 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 išskaidyti 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 pakako. Jei nenuplėšite skaidraus sluoksnio, vienodas spektras atrodys nenutrūkstamas su kintamomis 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 ir 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 nuleista į NaCl druskos tirpalą, o tada į ugnį įdedamas 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 nustatant difrakcinės gardelės periodą nesant lazerio ir apskaičiuojant šviesos šaltinių bangos ilgį. Paprasčiausias įtaisas 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. Pirmame paveikslėlyje reikia pažvelgti per difrakcijos gardelę į žinomo bangos ilgio šviesos šaltinį. Taigi galite apskaičiuoti difrakcijos gardelės periodą pagal formulę, esančią po šiuo paveikslėliu, o tada tokiu pat būdu galite 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. Aš naudojau difrakcijos groteles iš purkštuko " Žvaigždėtas dangus", kuri buvo su lazerine rodykle. Yra dvi groteles, bet buvo išardytas antgalis ir ištraukta viena grotelė. Difrakcinė grotelė iš kompaktinio disko visiškai netiko, nes davė didžiulę 100 nm paklaidą.

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.

Ankstesniuose straipsniuose aprašiau, kaip išbandžiau įvairius šviesos diodus augalams. Norėdami analizuoti spektrą, aš ir paimtas iš pažįstamo fizikos mokytojo.

Bet tokio prietaiso poreikis atsiranda periodiškai ir po ranka norėtųsi turėti spektroskopą, o dar geriau – spektrometrą.

Mano pasirinkimas – juvelyrinis spektroskopas su difrakcine gardele

Kadaise buvo skirtas juvelyrams, tada komplekte buvo „odinis“ dėklas

Spektroskopo dydis yra mažas

Kas dar buvo aišku iš parduotuvės aprašymo
Viskas sandariai surinkta, todėl nebus išardyta.
Taip pat patikėkime, kad vienoje vamzdžio pusėje yra objektyvo lęšis, kitoje – difrakcijos grotelės ir apsauginis stiklas.

O viduje graži vaivorykštė. Daug ja žavėjęsis, jis ėmė dairytis, bet kaip būtų žiūrėti į spektrą.
Deja, spektroskopas negalėjo būti panaudotas pagal paskirtį, nes visa mano deimantų kolekcija ir Brangūs akmenys ribotas Vestuvinis žiedas, visiškai nepermatomas ir nesuteikiantis spektro. Na, išskyrus degiklio liepsną))).
Tačiau gyvsidabrio fluorescencinė lempa nuoširdžiai suteikė daug gražių juostelių. pakankamai žavisi įvairių šaltinių Svetą suglumino klausimas, kaip pataisyti paveikslėlį ir išmatuoti spektrą.

Šiek tiek pasidaryk pats

Fotoaparato tvirtinimo nuotrauka jau seniai sukosi galvoje, o po stalu stovėjo dar ne naujausias modernizavimas, bet gana sėkmingai susitvarkęs su PVC plastiku.

Dizainas nėra labai gražus. Nepaisant to, aš nelaimėjau atsako X ir Y iki galo. Nieko Rutuliniai sraigtai jau surinkti ir laukia atraminių linijinių bėgių.

Tačiau funkcionalumas pasirodė gana priimtinas, kad vaivorykštė būtų rodoma sename „Canon“, kuris ilgą laiką buvo nenaudojamas.

Tiesa, čia ir teko nusivilti. Graži vaivorykštė tapo kažkaip diskretiška.

Kalta viskas – bet kokios kameros ir fotoaparato RGB matrica. Žaidimas su balanso nustatymais balta spalva ir fotografavimo režimus, susitaikiau su nuotrauka.
Juk šviesos lūžimas nepriklauso nuo to, kokia spalva fiksuoti vaizdą. Spektralinei analizei tiktų ir nespalvota kamera, kurios jautrumas vienodesnis per visą matavimo diapazono plotį.

Spektrinės analizės metodas.

Per bandymus ir klaidas aš sugalvojau šią techniką.
1. Nubraižytas matomos šviesos diapazono (400-720nm) skalės paveikslas, jame nurodytos pagrindinės gyvsidabrio linijos kalibravimui.

2. Imami keli spektrai, visada su etaloniniu gyvsidabrio spektru. Kadrų serijoje reikia fiksuoti spektroskopo padėtį ant objektyvo, kad horizontaliai kadrų serijoje būtų išvengta spektro poslinkio.

3. Grafikos rengyklėje skalė sureguliuojama taip, kad ji atitiktų gyvsidabrio spektrą, o visi kiti spektrai yra keičiami be horizontalaus poslinkio redaktoriuje. Pasirodo, kažkas tokio

4. Na, tada iš šio straipsnio viskas įvedama į mobiliojo telefono spektrometro analizatoriaus programą

Techniką tikriname žaliu lazeriu, kurio bangos ilgis žinomas – 532nm

Paaiškėjo, kad klaida yra apie 1%, o tai labai gerai naudojant rankinį gyvsidabrio linijų montavimo ir skalės piešimo beveik ranka metodą.
Pakeliui sužinojau, kad žalieji lazeriai nėra tiesioginė spinduliuotė, kaip raudona ar mėlyna, bet naudoja kietojo kūno diodų siurbimą (DPSS) su krūva antrinės spinduliuotės. Gyvenk ir mokykis!

Raudonojo lazerio bangos ilgio matavimas taip pat patvirtino technikos teisingumą.

Įdomumo dėlei išmatavau žvakės spektrą

ir deginant gamtines dujas

Dabar galite išmatuoti šviesos diodų spektrą, pavyzdžiui, „visą spektrą“ augalams

Spektrometras paruoštas ir veikia. Dabar su juo parengsiu sekančią apžvalgą – šviesos diodų charakteristikų palyginimą skirtingų gamintojų ar kinai mus apgaudinėja ir kaip teisingai pasirinkti.

Trumpai tariant, esu patenkintas rezultatu. Galbūt buvo prasminga prijungti spektroskopą prie internetinės kameros nuolatiniam spektro matavimui, kaip ir šiame projekte

Spektrometro bandymas, kurį atliko mano padėjėjas

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 yra labai brangios, o namuose pagamintos labai lengvai pagaminamos ir nereikalauja ypatingo tikslumo jo gamybai.
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 sukurta 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 iškilimai būtų kuo dažniau, DVD diskai yra geriausias pasirinkimas.

Dabar išleiskime paprasčiausias eksperimentas. Šviesa iš lemputės kris ant disko, o 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 kaitrinės lempos spektras yra aiškus, 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 padėję 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 kritiškiausioje vietoje lašinau klijų.
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 pagaminti bet ką, 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 lizdu gale, kad galėtumėte išstumti disko gabalą iš korpuso, kad jį pakeistumėte.

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.

Tolesni darbai bus atliekami čia, šioje svetainėje, nuorodą į jį taip pat rasite aprašyme.
Paspauskite mygtuką "fiksuoti spektrą".

Perkeliame prietaisą taip, kad jis geriau gautų šviesą, reguliuojame užraktą, 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 nupjauti kitą diską ir rasti skaidrų plastiką, kuris neiškraipytų spalvos.
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 žalios spalvos.

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 man, kol mes vėl susitiksime, iki!

Diagramoje: 1 - spinduliuotės šaltinis, 2,4 - kolimuojanti optika, 3 - įvesties diafragma, 5 - fiksuotas veidrodis, 6 - kilnojamas veidrodis, 7 - veidrodžio pavara, 8 - pluošto skirstytuvas, 9 - atskaitos kanalo lazeris, 10 - atskaitos kanalo fotodetektoriaus kanalas, 11 - fokusavimo optika, 12 - signalo fotodetektorius.

Siekiant stabilizuoti kilnojamojo veidrodžio judėjimo greitį ir užtikrinti spektrometro „surišimą“ su absoliučiomis bangos ilgių vertėmis, į spektrometrą įvedamas atskaitos kanalas, susidedantis iš lazerio ir jo fotodetektoriaus (9 ir 12 diagramoje). Lazeris šiuo atveju veikia kaip bangos ilgio standartas. Aukštos kokybės spektrometruose tam naudojami vieno dažnio dujų lazeriai. Dėl to bangos ilgių matavimo tikslumas yra labai didelis.

Furjė spektrometrai turi ir kitų pranašumų, palyginti su klasikiniais spektrometrais.
Svarbi savybė Furjė spektrometrai – naudojant nors vieną fotodetektorių, vienu metu registruojami visi spektriniai elementai, o tai duoda energijos padidėjimą lyginant su mechaniniu skenavimu po elementą (Felgetto stiprinimas).

Furjė spektrometrams nereikia naudoti optinių plyšių, kurie blokuoja didžiąją dalį šviesos srauto, o tai suteikia didelį diafragmos santykį (Jacquinot stiprinimą).

Furjė spektrometruose nekyla aliasavimo problemos, kaip ir spektrometruose su difrakcinėmis gardelėmis, dėl kurių tiriamos spinduliuotės spektrinis diapazonas gali būti labai platus, o jį lemia fotodetektoriaus ir pluošto skirstytuvo parametrai.

Furjė spektrometrų skiriamoji geba gali būti daug didesnė nei tradicinių spektrometrų. Jį lemia kilnojamojo veidrodžio eigos skirtumas Δ. Leidžiamas bangų intervalas nustatomas pagal išraišką: δλ = λ^2/Δ

Tačiau yra ir svarbus trūkumas- didelis spektrometro mechaninis ir optinis sudėtingumas. Kad atsirastų trukdžiai, abu interferometro veidrodžiai turi būti labai tiksliai nustatyti vienas kitam statmenai. Tokiu atveju vienas iš veidrodžių turi svyruoti išilgai, tačiau statmenumas turi būti išlaikytas tokiu pat tikslumu. Aukštos kokybės spektrometruose kai kuriais atvejais, siekiant kompensuoti judamojo veidrodžio posvyrį judėjimo metu, pjezoelektrinės pavaros pakreipia fiksuotą veidrodį. Norint gauti informaciją apie esamą polinkį, išmatuojami lazerio atskaitos pluošto parametrai.

Praktika

Viena iš svarbiausių spektrometro dalių yra fiksuotas veidrodžio mazgas. Būtent jį reikės sureguliuoti (tolygiai perkelti) surinkimo proceso metu. Reikėjo suteikti galimybę veidrodį pakreipti išilgai dviejų ašių ir tiksliai judinti išilgine kryptimi (kodėl – žemyn), o veidrodis neturėtų pakreipti.

Fiksuoto veidrodžio agregato pagrindas buvo vienos ašies stalas su mikrometriniu varžtu. Šiuos mazgus jau turėjau, tereikėjo juos sujungti. Kad ryšys būtų be laisvumo, aš panaudojau paprastą scenos prispaudimą prie mikrometro varžto su spyruokle, esančia scenos pagrindo viduje.

Aš tai padariau naudodamas tris reguliavimo varžtus, paimtus iš sulūžusio teodolito. Metalinė plokštė su klijuotu veidrodžiu spyruoklėmis prispaudžiama prie šių varžtų galų, o patys varžtai tvirtinami metalinis kampas prisukamas
stalo.

Dizainas aiškus iš nuotraukų:

Galite pamatyti veidrodžio reguliavimo varžtus ir mikrometro varžtus.

Jūs galite pamatyti veidrodį priekyje. Jis paimtas iš skaitytuvo. Svarbi veidrodžio savybė – veidrodinė danga turi būti prieš veidrodį, o tam, kad trukdžių linijos nebūtų kreivos, veidrodžio paviršius turi būti pakankamai kokybiškas.

Vaizdas iš viršaus:

Matosi spyruoklės, spaudžiančios stalą mikrometro varžte ir tvirtinančios plokštę su veidrodžiu prie kampo.

Kaip matote iš nuotraukų, fiksuotas veidrodžio mazgas yra pritvirtintas prie medžio drožlių plokštės. medinis pagrindas interferometras – aišku, kad ne Geriausias sprendimas, bet namuose pasigaminti iš metalo buvo problematiška.

Dabar galite patikrinti trikdžių galimybę namuose - tai yra, surinkti interferometrą. Vienas veidrodis jau yra, todėl turime pridėti antrą bandomąjį veidrodį ir spindulio skirstytuvą. Aš turėjau spindulį dalijantį kubą, jį ir naudojau, nors interferometre esantis kubas veikia prasčiau nei spindulį dalijanti plokštė - jo veidai duoda papildomus šviesos atspindžius. Gautas dizainas yra toks:

Į vieną iš kubo pusių, ne į veidrodį, reikia nukreipti šviesą, o per kitą galite stebėti trukdžius.

Po surinkimo veidrodžiai per daug nestatūs, todėl reikia atlikti pirminį išlyginimą. Gaminau naudodamas mažos galios lazerinį diodą, pakankamai prijungtą prie kolimuojančio objektyvo didelio skersmens. Lazeriui turi būti taikoma labai maža srovė – tokia, kad galėtumėte žiūrėti tiesiai į kristalą. Rezultatas yra taškinis šviesos šaltinis.

Lazeris dedamas prieš interferometrą, o jo atspindžiai veidrodžiuose stebimi per kubą. Stebėjimo patogumui prie kubo pritvirtinau prizmę, nukreipiančią iš kubo sklindančią spinduliuotę į viršų. Dabar, sukdami veidrodžio reguliavimo varžtus, turime sujungti du matomus lazerio atspindžius į vieną.

Deja, neturiu šio proceso nuotraukų ir atrodo ne itin aiškiai – dėl akinimo kube matosi daug šviečiančių taškų. Viskas tampa daug aiškiau pradėjus sukti reguliavimo varžtus – dalis taškų pradeda judėti, o dalis lieka vietoje.

Nustačius veidrodžius, kaip aprašyta aukščiau, pakanka padidinti lazerio galią – ir štai, trukdžiai! Atrodo beveik taip pat, kaip nuotraukoje straipsnio pradžioje. Tačiau akimis stebėti lazerio spinduliuotę yra pavojinga, todėl norint pamatyti trukdžius, po kubu reikia sumontuoti kažkokį ekraną. Naudojau paprastą popieriaus lapą, kuriame matyti trukdžių pakraščiai – lazerio galios ir darnos pakanka, kad susidarytų pakankamai kontrastingas vaizdas. Sukdami veidrodžio reguliavimo varžtus, galite keisti juostelių plotį – akivaizdu, kad problematiška stebėti per siauras juosteles. Kuo geriau sureguliuotas interferometras, tuo platesni pakraščiai. Tačiau, kaip jau minėjau, menkiausi veidrodėlių nukrypimai lemia nesuderinamumą, todėl linijos tampa per siauros ir neišsiskiriančios. Susidariusio interferometro jautrumas deformacijoms ir vibracijai yra milžiniškas – tereikia bet kur paspausti pagrindo plokštę, ir linijos pradeda judėti. Net nuo žingsnių patalpoje virpa linijos.

Tačiau koherentinės lazerio šviesos trukdžiai dar nėra tai, ko reikia Furjė spektrometro veikimui. Toks spektrometras turėtų veikti su bet kokiu šviesos šaltiniu, įskaitant baltą. Baltos šviesos koherencijos ilgis yra apie 1 µm.
Šviesos diodams ši vertė gali būti didesnė – keliasdešimt mikrometrų. Interferometras sudaro trukdžių modelį tik tada, kai šviesos spindulių kelio skirtumas tarp kiekvieno veidrodžio ir pluošto skirstytuvo yra mažesnis už spinduliuotės koherentinį ilgį. Lazeriui, net ir puslaidininkiniam, jis yra didelis – daugiau nei keli milimetrai, todėl trikdžiai atsiranda iškart po veidrodžių išlygiavimo. Tačiau net ir iš šviesos diodo trukdžius gauti daug sunkiau – mikrometro varžtu pasukdami veidrodį išilgine kryptimi, turite užtikrinti, kad spindulių kelio skirtumas patektų į norimą mikronų diapazoną.

Tačiau, kaip jau sakiau, judant, ypač pakankamai dideliam (šimtai mikronų), dėl nepakankamai kokybiškos stalo mechanikos veidrodis gali šiek tiek pasisukti, o tai lemia tai, kad dingsta sąlygos stebėti trukdžius. Todėl dažnai vietoj šviesos diodo reikia iš naujo sumontuoti lazerį ir koreguoti veidrodžio išlygiavimą varžtais.

Galų gale, po pusvalandžio bandymo, kai jau atrodė, kad tai visai nerealu, pavyko gauti šviesos trukdžius iš LED.

Kaip paaiškėjo šiek tiek vėliau, užuot stebėję trukdžius per popierių prie kubo išėjimo, geriau priešais kubą sumontuoti matinę plėvelę - taip išeina išplėstinis šviesos šaltinis. Dėl to trukdžius galima stebėti tiesiogiai akimis, o tai labai supaprastina stebėjimą.
Tai pasirodė taip (matote kubo atspindį prizmėje):

Tada mums pavyko gauti trikdžius baltoje šviesoje iš LED žibintuvėlio (nuotraukoje matoma matinė plėvelė - ji nukreipta į fotoaparatą, o ant jos matosi blanki žibintuvėlio šviesos dėmė):

Jei paliečiate bet kurį iš veidrodžių, linijos pradeda judėti ir išnyks, kol visiškai išnyksta. Linijų periodas priklauso nuo spinduliuotės bangos ilgio, kaip parodyta sintezuotame internete rastame paveikslėlyje:

Dabar, kai atliktas interferometras, turime sukurti judantį veidrodį, o ne bandomąjį. Iš pradžių planavau prie garsiakalbio tiesiog priklijuoti nedidelį veidrodėlį, o įjungus srovę, pakeisti veidrodžio padėtį. Gautas dizainas yra toks:

Po montavimo, kai reikėjo iš naujo sureguliuoti fiksuotą veidrodį, paaiškėjo, kad veidrodis per daug siūbuoja ant garsiakalbio kūgio ir jį šiek tiek deformuoja, kai srovė teka per garsiakalbį. Tačiau keičiant srovę per garsiakalbį buvo galima sklandžiai perkelti veidrodį.

Todėl nusprendžiau padaryti konstrukciją tvirtesnę, naudodamas mechanizmą, kuris naudojamas kai kuriuose spektrometruose – spyruoklinį lygiagretainį. Dizainas aiškus iš nuotraukos:

Gautas mazgas pasirodė esąs daug stipresnis nei ankstesnis, nors metalinių plokščių-spyruoklių standumas pasirodė šiek tiek aukštas.

Kairėje - lenta iš medienos plaušų plokštės, su skylute-diafragma. Apsaugo spektrometrą nuo išorinio apšvietimo.

Tarp skylės ir spindulį skaidančio kubo įtaisytas kolimuojantis lęšis, priklijuotas prie metalinio rėmo:

Ant rėmo matosi specialus plastikinis laikiklis, į kurį galima įkišti matinę plėvelę (esanti apatiniame dešiniajame kampe).

Sumontuotas fotodetektoriaus objektyvas. Montuojamas tarp objektyvo ir kubo mažas veidrodis ant pasukamo laikiklio. Jis pakeičia anksčiau naudotą prizmę. Straipsnio pradžioje esanti nuotrauka daryta per jį. Kai veidrodis pasukamas į stebėjimo padėtį, jis uždengia objektyvą, todėl spektrogramos registracija tampa neįmanoma. Tokiu atveju reikia nustoti duoti signalą kilnojamojo veidrodžio garsiakalbiui – dėl per greitų svyravimų linijos akimi nesimato.

Dar viena vienos ašies lentelė matoma apačioje centre. Iš pradžių prie jo buvo pritvirtintas fotosensoris, tačiau stalas ypatingų privalumų nesuteikė, vėliau jį nuėmiau.

Įdiegtas fokusavimo objektyvas iš priekinės kameros:

Siekdamas supaprastinti spektrometro reguliavimą ir testavimą, prie diafragmos sumontavau raudoną fotodiodą.

Diodas yra sumontuotas ant specialaus pasukamo laikiklio, kad jį būtų galima naudoti kaip spektrometro bandomosios spinduliuotės šaltinį, o šviesos srautas iš objektyvo yra blokuojamas. Šviesos diodas valdomas jungikliu, sumontuotu po laikikliu.

Dabar verta šiek tiek plačiau pakalbėti apie nuotraukų jutiklius. Iš pradžių buvo planuota naudoti tik vieną įprastą silicio fotodiodą. Tačiau pirmieji bandymai pagaminti kokybišką fotodiodinį stiprintuvą nepavyko, todėl nusprendžiau panaudoti OPT101 fotosensorį, kuriame jau yra stiprintuvas, kurio konversijos koeficientas yra 1000000 (1 μA -> 1V).

Šis jutiklis veikė gana gerai, ypač po to, kai nuėmiau minėtą lentelę ir tiksliai nustatiau aukščio jutiklį.

Tačiau silicio fotodiodas gali priimti tik 400–1100 nm bangos ilgių diapazoną.
absorbcijos linijos įvairių medžiagų dažniausiai guli toliau, o jiems aptikti reikia kito diodo.
Yra keletas fotodiodų tipų, skirtų veikti artimoje IR srityje. Paprastam naminiam įrenginiui labiausiai tinka germanio fotodiodai, galintys priimti spinduliuotę 600–1700 nm diapazone. Šie diodai buvo gaminami dar SSRS, todėl yra gana pigūs ir prieinami.

Fotodiodo jautrumas:

Man pavyko gauti fotodiodus FD-3A ir FD-9E111. Spektrometre naudojau antrąjį - jo jautrumas šiek tiek didesnis. Šiam fotodiodui dar reikėjo surinkti stiprintuvą. Jis pagamintas naudojant operacinį stiprintuvą TL072. Kad stiprintuvas veiktų, jam reikėjo suteikti neigiamo poliškumo įtampą. Norėdami gauti šią įtampą, naudojau paruoštą nuolatinės srovės-DC keitiklį su galvanine izoliacija.

Fotodiodo su stiprintuvu nuotrauka:

Interferometro šviesos srautas turi būti nukreiptas į abu fotodiodus. Šviesai nuo objektyvo atskirti būtų galima naudoti pluošto skirstytuvą, tačiau tai susilpnintų diodų signalus. Todėl po objektyvo buvo sumontuotas kitas pasukamas veidrodėlis, kuriuo galima nukreipti šviesą į norimą diodą. Dėl to gavome tokį nuotraukų jutiklių mazgą:

Objektyvas yra nuotraukos centre, o ant jo pritvirtintas atskaitos kanalo lazeris. Lazeris yra toks pat kaip nuotolio ieškiklyje, paimtas iš DVD įrenginio. Lazeris pradeda formuoti kokybišką koherentinę spinduliuotę tik esant tam tikrai srovei. Radiacinė galia yra gana didelė. Todėl, norėdamas apriboti spindulio galią, lazerio lęšį turėjau uždengti šviesos filtru. Dešinėje yra OPT101 jutiklis, apačioje yra germanio fotodiodas su stiprintuvu.

Lazerio spinduliuotės priėmimo atskaitos kanale naudojamas fotodiodas FD-263, kurio signalas sustiprinamas operaciniu stiprintuvu LM358. Šiame kanale signalo lygis yra labai aukštas, todėl stiprinimas yra 2.

Rezultatas yra toks dizainas:

Po bandomuoju LED laikikliu yra maža prizmė, nukreipianti lazerio spindulį į atskaitos kanalo fotodiodą.

Oscilogramos, gautos iš spektrometro, pavyzdys (baltas šviesos diodas naudojamas kaip spinduliuotės šaltinis):

Geltona linija yra signalas, taikomas judančio veidrodžio garsiakalbiui, mėlyna linija yra signalas iš OPT101, raudona linija yra Furjė transformacijos, kurią atlieka osciloskopas, rezultatas.

Programinės įrangos dalis

Visa programa parašyta C#. Darbas su garsu atliekamas naudojant NAudio biblioteką. Programa ne tik apdoroja spektrometro signalą, bet ir generuoja sinusoidinį 20 Hz dažnio signalą judančiam veidrodžiui valdyti. Didesnius dažnius prasčiau perduoda judančio veidrodžio mechanika.

Signalų apdorojimo procesą galima suskirstyti į kelis etapus, o signalo apdorojimo programoje rezultatus galima peržiūrėti atskiruose skirtukuose.

Pirma, programa gauna duomenų masyvą iš garso plokštės. Šiame masyve yra duomenys iš pagrindinių ir atskaitos kanalų:

Viršuje - atskaitos signalas, apačioje - signalas iš vieno iš fotodiodų interferometro išvestyje. Šiuo atveju žalias šviesos diodas naudojamas kaip signalo šaltinis.

Atskaitos signalo apdorojimas pasirodė gana sunkus. Tenka ieškoti vietinių signalo minimumų ir maksimumų (grafike pažymėti spalvotais taškais), apskaičiuoti veidrodžio greitį (oranžinė kreivė), ieškoti minimalaus greičio taškų (pažymėtų juodais taškais). Šiems taškams svarbi atskaitos signalo simetrija, todėl jie ne visada tiksliai sutampa su realiu minimaliu greičiu.

Vienas iš rastų greičio minimumų imamas kaip interferogramos kilmė (pažymėta raudona vertikalia linija). Toliau išskiriamas vienas veidrodžio svyravimo periodas:

Atskaitos signalo virpesių periodų skaičius per vieną veidrodžio praėjimą (tarp dviejų juodų taškų aukščiau esančioje ekrano kopijoje) nurodytas dešinėje: „REF PERIODS: 68“. Kaip jau minėjau, gauta interferograma yra moduliuojama dažniu ir ją reikia taisyti. Korekcijai naudojau duomenis apie esamą signalo virpesių periodą atskaitos kanale. Korekcija atliekama interpoliuojant signalą naudojant kubinio splaino metodą. Rezultatas matomas žemiau (rodoma tik pusė interferogramos):

Gauta interferograma, dabar galite atlikti atvirkštinę Furjė transformaciją. Jis pagamintas naudojant FFTW biblioteką. Konversijos rezultatas:

Tokios transformacijos rezultate dažnių srityje gaunamas pradinio signalo spektras. Ekrano kopijoje jis konvertuojamas į abipusius centimetrus (CM^-1), kurie dažnai naudojami spektroskopijoje. Bet aš vis tiek labiau susipažinęs su bangų ilgių skale, todėl spektrą reikia perskaičiuoti:

Matyti, kad didėjant bangos ilgiui spektrometro skiriamoji geba mažėja. Galite šiek tiek pagerinti spektro formą, pridėdami nulius prie interferogramos pabaigos, o tai prilygsta interpoliacijos atlikimui po transformacijos.

Gautų spektrų pavyzdžiai

Kairėje - vardinė srovė tiekiama į lazerį, dešinėje - daug mažesnė srovė. Kaip matyti, mažėjant srovei, mažėja lazerio spinduliuotės koherentiškumas, didėja spektrinis plotis.

Naudoti šaltiniai: "ultravioletinis" diodas, mėlyni, geltoni, balti diodai ir du IR diodai su skirtingi ilgiai bangos.

Kai kurių šviesos filtrų perdavimo spektrai:

Rodomi emisijos spektrai po trukdžių filtrų, paimtų iš densitometro. Apatiniame dešiniajame kampe – spinduliuotės spektras po IR filtro, paimtas iš fotoaparato. Verta pažymėti, kad tai nėra šių filtrų pralaidumas – norint išmatuoti šviesos filtro pralaidumo kreivę, reikia atsižvelgti į šviesos šaltinio spektro formą – mano atveju tai yra kaitrinė lempa. Su tokia lempa spektrometras turėjo tam tikrų problemų – kaip paaiškėjo, plačiajuosčių šviesos šaltinių spektrai gaunami kažkaip nerangiai. Man nepavyko išsiaiškinti, kas tai yra. Galbūt problema susijusi su netiesiniu veidrodžio judėjimu, galbūt - su spinduliuotės sklaida kube, arba bloga netolygaus fotodiodo spektrinio jautrumo korekcija.

Ir štai gaunamas lempos emisijos spektras:

Dešinėje esančio spektro dantys yra algoritmo ypatybė, kompensuojanti netolygų fotodiodo spektrinį jautrumą.

Idealiu atveju spektras turėtų atrodyti taip:

Bandant spektrometrą, neįmanoma nežiūrėti į fluorescencinės lempos spektrą – ji turi būdingą „dryžuotą“ formą. Tačiau registruojant spektrą įprastos 220 V lempos spektro Furjė spektrometru, iškyla problema – lempa mirga. Tačiau Furjė transformacija leidžia atskirti aukštesnio dažnio virpesius (kHz vienetus), kuriuos sukelia trikdžiai, nuo žemo dažnio (100 Hz), kuriuos suteikia tinklas:

Liuminescencinės lempos spektras, gautas pramoniniu spektrometru:

Visi aukščiau pateikti spektrai buvo gauti naudojant silicio fotodiodą. Dabar pateiksiu spektrus, gautus naudojant germanio fotodiodą:

Pirmoje vietoje yra kaitinamosios lempos spektras. Kaip matote, jis nėra labai panašus į tikros lempos spektrą (jau pateiktas anksčiau).

Dešinėje – sprendimo perdavimo spektras mėlynas vitriolis. Įdomu tai, kad jis neperduoda infraraudonųjų spindulių. Maža smailė ties 650 nm yra susijusi su lazerio spinduliuotės atspindžiu iš atskaitos kanalo į pagrindą.

Taip buvo nufilmuotas spektras:

Žemiau yra vandens perdavimo spektras, dešinėje nuo jo yra tikrojo vandens perdavimo spektro grafikas.
Toliau seka acetono, geležies chlorido tirpalo, izopropilo alkoholio perdavimo spektrai.

Galiausiai pateiksiu saulės spinduliuotės spektrus, gautus silicio ir germanio fotodiodais:

Netolygi spektro forma yra susijusi su saulės spinduliuotės absorbcija atmosferoje esančiomis medžiagomis. Dešinėje yra tikroji spektro forma. Germanio fotodiodu gauto spektro forma ryškiai skiriasi nuo tikrojo spektro, nors sugerties linijos yra savo vietose.

Taigi, nepaisant visų problemų, man vis tiek pavyko gauti baltos šviesos trukdžius namuose ir padaryti Furjė spektrometrą. Kaip matote, tai nėra be trūkumų - spektrai yra šiek tiek išlenkti, raiška pasirodė dar prastesnė nei kai kurių namuose pagamintų spektrometrų su difrakcijos gardelėmis (visų pirma tai yra dėl mažos veidrodžio eigos). kilnojamas veidrodis). Bet vis dėlto – tai veikia!

Žymos: pridėti žymų

Dabar savo rankomis surinksime dvi difrakcijos spektroskopo versijas. Spektroskopas yra prietaisas, leidžiantis ištirti šviesos spektrą, praskiedus jo spektrinius komponentus išilgai tam tikros ašies. Šviesa gali būti suskirstyta į monochromatines bangas arba pagal dispersijos reiškinį, arba pagal difrakciją. Šiuo atveju naudosime difrakciją, nes po ranka turime puikią difrakcijos grotelę - kompaktinį diską!

Mums reikės nedidelės kartoninės dėžutės, kompaktinio disko, klijų, nepermatomo vamzdelio okuliarui.

Iškirpkite kompaktinio disko gabalėlį žirklėmis, kad tilptų į dėžutę:

Pažymėkime langelį, kad okuliaras būtų tinkamai sumontuotas. Iš optikos žinome, kad kritimo kampas yra lygus atspindžio kampui. Bet tokiu būdu matysime langą, pro kurį prasiskverbs šviesa, o ne difrakcijos maksimumus, todėl paliksime vietą į dešinę nuo būsimo lango linijos.

Tada, uždarę langelį, pasirinksime tinkama vieta patekti į šviesą. Norėdami tai padaryti, mes atsargiai pradursime skylę ir stebėsime per okuliarą. Jei okuliare matome tiesiogiai atsispindinčią šviesą, tada skylę užsandariname ir šiek tiek toliau praduriame naują. Ir taip toliau, kol okuliare bus matoma daug spalvotų taškų, išdėstytų išilgai linijos. Tada iškirpkite pro langą:

Ant lango montuokime lengvą dviejų skutimosi peiliukų peilį – kad į dėžę patektų siauriausias šviesos spindulys – taip pamatysime kuo aiškesnį vaizdą.

Jei viskas pavyko, okuliare matysime atskirtą spektrą. Jei spektras nėra ištisinis (pavyzdžiui, iš LDS ar dujų išlydžio lempų), pamatysime linijų rinkinį. Kiekviena eilutė yra vienspalvis komponentas. Nuotraukoje viršutinė linija iš tikrųjų yra sodrios violetinės spalvos, tik fotoaparatas iškraipė spalvą.

Antras variantas

Padarykime miniatiūrinį spektroskopą, kuris veiktų skleidžiamoje šviesoje. Norėdami tai padaryti, iškirpkite kompaktinį diską kaip ir pirmoje parinktyje.