ქიმიის პროფესორმა ალექსანდრე შეელინმა ილინოისის უნივერსიტეტში მობილური ტელეფონისგან სპექტრომეტრი გააკეთა, რომ სტუდენტებს დაეპყრო ანალიტიკური ქიმია.
პროფესორმა ააწყო ქიმიკოსის ძირითადი სამეცნიერო ინსტრუმენტი იაფი მასალებისა და ციფრული კამერისგან. სპექტროფოტომეტრია ერთ – ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებული საშუალებაა მასალების იდენტიფიკაციისა და რაოდენობრივი შეფასებისათვის. თუ, მაგალითად, თქვენ უნდა გაზომოთ პროტეინის რაოდენობა ხორცში, წყალი მარცვლეულში ან რკინა სისხლში, გჭირდებათ სპექტრომეტრი.
სტუდენტს არ შეუძლია შეაფასოს სპექტროფოტომეტრიის შესრულება, თუ ის იყენებს ლაბორატორიული სპექტრომეტრის იდუმალ „ყუთს“. მას არ ესმის, რა ხდება შიგნით და უბრალოდ ცვლის ნიმუშებს და აფიქსირებს შედეგებს, - განმარტავს ალექსანდრე შჩილინი. - ეს ხელს არ უწყობს სასწავლო პროცესს. თუ გსურთ ასწავლოთ ვინმეს გამოიყენოს ეს ინსტრუმენტი შემოქმედებითად და გააუმჯობესოს ის, თქვენ გჭირდებათ უფრო მარტივი და გასაგები. ”
ფიგურა: 1. ეს არის ის, რაც თქვენ გჭირდებათ სპექტრომეტრის დასამზადებლად.
თუ გსურთ ყურადღება მიაქციოთ ინსტრუმენტის ნაკლოვანებებს, გაცილებით ადვილია, როდესაც ეს ნაკლოვანებები ძალიან დიდია და არ კომპენსირდება მოწყობილობებისა და პარამეტრების სირთულეებით ”, - განმარტავს ალექსანდრე შჩილინი.
სპექტრომეტრში თეთრი სინათლე გადის მასალის ნიმუშს, რომელიც შთანთქავს სინათლის სპეციფიკურ ტალღის სიგრძეს. შემდეგ დიფრაქციული გრეიტი შუქად იშლება და ქიმიკოსებს შეუძლიათ სპექტრის ანალიზი, ნიმუშის თვისებების განსაზღვრა.
ფიგურა: 2. აწყობილი სპექტრომეტრი. LED ანათებს კუვეტის საშუალებით, რომელიც პირდაპირ მოპირკეთებულია სახეხთან, რომელიც დაცულია გამჭვირვალე ლენტით.
როგორც სინათლის წყარო, პროფესორმა შჩილინმა გამოიყენა იგი სინათლის დიოდიიკვებება 3 ვოლტიანი აკუმულატორით. არ არის რთული აშშ-ში დიფრაქციული გრეიტის და კუვეტების ნიმუშების შეძენა და ბოლოს ყველა მოწყობილობა 3 დოლარზე ნაკლები ღირს. რჩება შესაფერისი ციფრული კამერის პოვნა, შემდეგ კი მეცნიერმა გაიხსენა, რომ ყველა სკოლის მოსწავლე და სტუდენტი მობილური ტელეფონი. ამის შემდეგ, მხოლოდ მონაცემთა დამუშავების პრობლემის გადაჭრა რჩება. ამისათვის პროფესორმა დაწერა პროგრამა jpeg ფორმატში არსებული ფოტოსურათების სპექტრის ანალიზის პროგრამა და დადო ინტერნეტში წყაროს კოდებთან ერთად.
პირველად ალექსანდრე შჩილინმა აჩვენა თავისი გამოგონება ჰანოიში (ვიეტნამი) გაცვლით პროგრამაზე მუშაობის დროს. ვიეტნამელ სტუდენტებს არ ჰქონდათ სამეცნიერო ინსტრუმენტების გამოცდილება, მაგრამ ენთუზიაზმით დაიწყეს მობილური ტელეფონის სპექტრომეტრის ექსპერიმენტები.
ფიგურა: 3. მობილური ტელეფონი არ ჩაანაცვლებს ზუსტ სპექტრომეტრს სერიოზულ სამეცნიერო კვლევაში, მაგრამ ყველა სტუდენტს არ აქვს 3000 დოლარი ჯიბის ფული ჰობისთვის.
შეერთებულ შტატებში პროფესორმა საშუალო სკოლის გაკვეთილზე გამოიყენა თვითნაკეთი სპექტრომეტრი. 45-წუთიანი გაკვეთილის ბოლოს სტუდენტებმა ისწავლეს ისეთი რამ, რაც მხოლოდ სახელმძღვანელოების უმეტეს სტუდენტებს ერიდება. მაგალითად, ერთმა სტუდენტმა იკითხა გაფანტული სინათლის გავლენის შესახებ კამერის მგრძნობელობაზე და სპექტრის კითხვის უნარზე.
უფროსმა მოსწავლემ, რომელმაც ერთი საათის წინ თითქმის არაფერი იცოდა სპექტროფოტომეტრიის შესახებ, აღმოაჩინა ყველა სპექტრომეტრის მთავარი პრობლემა, ამბობს ალექსანდრე შჩილინი. - მას შემდეგ, რაც სწავლება დავიწყე, ვცდილობდი ჩემს სტუდენტებს ავუხსნა სპექტრომეტრზე გაფანტული სინათლის გავლენის ცნება და ამ პრობლემის გავლენა ტექნიკის მუშაობაზე. და უცებ დავინახე, როგორ ესმოდა თავად სტუდენტი ამ პრობლემის არსს და მკითხა სწორი კითხვა! "
მეცნიერი სიამოვნებით უზიარებს თავის გამოგონებას სკოლის პედაგოგებსა და უნივერსიტეტის პროფესორებს სხვადასხვა სემინარზე და ინტერნეტის გამოყენებით. იგი იმედოვნებს, რომ გაუმჯობესდება მისი გამოგონება, მაგალითად, დაწერენ სმარტფონებისათვის გამოსახულების დამუშავების პროგრამას, რაც გამორიცხავს კომპიუტერის გამოყენებას. მობილური ტელეფონის სპექტრომეტრს შეუძლია მრავალი ადამიანის მოხიბვლა ანალიტიკური ქიმიით, რაც ბევრისთვის რთული და გაუგებარი მეცნიერებაა. ამასთან, ალექსანდრე შჩილინის გამოგონებამ ცხადყო, რომ ადამიანის თანდაყოლილი ცნობისმოყვარეობა მარტივად შეიძლება გაიღვიძოს - საკმარისია შემოგთავაზოთ მარტივი, გასაგები და ამაღელვებელი შემოქმედებითი ექსპერიმენტები.
ერთხელ ვიკიპედიაზე წავიკითხე სტატია ფურიეს სპექტრომეტრის შესახებ და მინდოდა თვითონვე გამეკეთებინა ეს. ეს ამოცანა სულაც არ არის მარტივი, მაგრამ ჩვენ შევძელით სპექტრომეტრის სამუშაო მოდელის დამზადება. მე მაშინვე გავაფრთხილებ - ეს არ არის ინფრაწითელი სპექტრომეტრი, ამიტომ ისინი არ გააკეთებენ განსაკუთრებით საინტერესო გაზომვებს.
იმის შესახებ, თუ როგორ მუშაობს ფურიეს სპექტრომეტრი და როგორ შეიძლება მისი დამზადება სახლში - შემდგომში (ყურადღებით, ბევრი სურათი!).
ცოტა თეორია
ყოველი შემთხვევისთვის - ვისაუბრებთ ოპტიკური სპექტრომეტრების შესახებ.შევეცდები ღრმად არ ჩავუღრმავდე სპექტრომეტრების თეორიას, თუმცა ეს თემა ძალიან ფართოა.
სპექტრომეტრების ყველაზე გავრცელებული ტიპები არის დისპერსიული ელემენტის მქონე სპექტრომეტრები, რომელსაც აქვს სივრცეში სხვადასხვა ტალღის სიგრძის გამოსხივების განაწილება. დიფრაქციული ქსელები და პრიზმები ასეთი ელემენტების მაგალითებია.
სპექტრომეტრის გამარტივებული დიაგრამა ნახევრად გამჭვირვალე დიფრაქციული გრეიტით: 
დიაგრამაზე: 1 - შესასვლელი ჭრილი, 2 - კოლიმაციური ობიექტივი, 3 - დიფრაქციული გრეიტი, 4 - ფოკუსის ობიექტივი, 5 - გამოსახულების სიბრტყე (ფოტოდეექტორული სიბრტყე).
გამოკვლეული გამოსხივება გადის შესასვლელ ნაპრალში, 2-ით გარდაიქმნება პარალელური სინათლის სხივში, რომელიც ეცემა დიფრაქციულ გრეიტს. გრეიტი წარმოქმნის ამ სხივის სივრცულ განცალკევებას - სხვადასხვა ტალღის სიგრძის გამოსხივება იწყებს გავრცელებას სხვადასხვა კუთხით. ფოკუსური ობიექტივი 5 პარალელური სხივებისგან ქმნის სურათს 5 სიბრტყეში, რომლის დარეგისტრირება შესაძლებელია ფოტოდეტექტორის მიერ (მაგალითად, CCD მმართველი).
ამ ტიპის სპექტრომეტრი შედარებით მარტივია, მაგრამ მათ აქვთ თავიანთი ნაკლი.
სპექტრომეტრის სპექტრალურ გარჩევადობაზე გავლენის ერთ-ერთი პარამეტრი არის ჭრილის სიგანე - რაც უფრო პატარაა, მით უკეთესი გარჩევადობაა. ამასთან, ჭრილის ზომის შემცირებისთანავე, ფოტოდეტექტორის განათება მცირდება, რაც ართულებს სპექტრის შეძენას. მას შემდეგ, რაც სინათლე ნაწილდება სურათის სიბრტყეზე, სურათის განათება ვარდება.
პრიზმებს, მართალია მარტივი წარმოება და გამოყენება, არ შეუძლიათ უზრუნველყონ მაღალი სპექტრული გარჩევადობა. კიდევ ერთი ნაკლი ის არის, რომ მათ მხოლოდ პრიზმული მასალის მიერ განსაზღვრული ტალღის სიგრძის გარკვეულ მანძილზე შეუძლიათ მუშაობა. ჩვეულებრივ სათვალეს არ შეუძლია გამოსხივების გადაცემა ტალღის სიგრძით, რომელიც 3-4 მიკრონს აღემატება.
დიფრაქციული ქსელების წარმოება უფრო რთულია, მაგრამ ბევრად უკეთეს სპექტრალურ გარჩევადობას იძლევა. ამრეკლავი დიფრაქციული ქსელები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ტალღის სიგრძის ფართო სპექტრში - ულტრაიისფერი გამოსხივებიდან შორს ინფრაწითელამდე. დიფრაქციული ქსელების ერთ-ერთი მინუსი ის არის, რომ ისინი სპექტრის რამდენიმე განსხვავებულ შეკვეთას იძლევიან, რაც ინტერფეროგრამის დამახინჯებას იწვევს. მათი აღმოსაფხვრელად საჭიროა შუქის ფილტრების გამოყენება, რომლებიც ამცირებენ რადიაციის სპექტრს სპექტრომეტრის შეყვანის ან გამოსვლის დროს.
სპექტრის სპექტრომეტრის გამოსახულების სიბრტყეზე ჩასაწერად დამონტაჟებულია მრავალელემენტიანი ფოტოდეტექტორები, რომელთა საშუალებითაც შესაძლებელია რადიაციული სპექტრის მთელი სწრაფად წაკითხვა. ყველაზე გავრცელებული სილიციუმის CCD და CMOS მასივები შესაფერისია მხოლოდ VIS და NIR. 1,2 მიკრონზე მეტი სიგრძის გამოსხივების შესასწავლად საჭიროა სხვა მასალებისგან დამზადებული მიმღები, მაგალითად, გერმანიუმი, ინდიუმი გალიუმის არსენიდი, ან თუნდაც მიკრობოლომეტრების ხაზი. ასეთი მრავალელემენტიანი მიმღებები მსოფლიოში მხოლოდ რამდენიმე კომპანიის მიერ არის წარმოებული, ისინი ძალიან ძვირი და ძნელად მოსაპოვებელია.
სპექტრის ჩასაწერად შეგიძლიათ გამოიყენოთ უფრო იაფი ფასის ერთელემენტიანი ფოტოდეტექტორები (ფოტოდიოდები, ბოლომეტრები), მაგრამ ამ შემთხვევაში სურათის სკანირება უნდა იყოს მექანიკური - სპექტრომეტრის ერთ – ერთი კვანძის გადაადგილებით. ეს მნიშვნელოვნად ზრდის სპექტროგრამის მისაღებად გატარებულ დროს და ამცირებს ტალღის სიგრძის აბსოლუტური მნიშვნელობების გაზომვის სიზუსტეს.
ფურიეს სპექტრომეტრი მოქმედების სრულიად განსხვავებულ პრინციპს იყენებს - იგი ემყარება ჩარევის ფენომენს.
ვიკიპედიაში, როგორც მეჩვენებოდა, მოცემულია ყველაზე მარტივი და გასაგები აღწერა:
ფურიეს სპექტრომეტრის მთავარი ელემენტია მიხელსონის ინტერფერომეტრი.
ვთქვათ, ჩვენ გვაქვს თანმიმდევრული რადიაციული წყარო გარკვეული ტალღის სიგრძით. როდესაც მიმღებთან მისულ ორ სხივს შორის ბილიკის სხვაობა λ / 2-ის ტოლია (ანუ ანტიფაზაში ჩასული სხივები), მიმღების მიერ დაფიქსირებული სინათლის ინტენსივობა ნულს უახლოვდება. როდესაც მიქელსონის ინტერფერომეტრის მარჯვენა სარკეა გადაადგილებული, სხივების გზაზე სხვაობა იცვლება და მიმღების მიერ ჩაწერილი სინათლის ინტენსივობაც იცვლება. ცხადია, სინათლის ინტენსივობა მაქსიმალურია, როდესაც სხივების გზაზე სხვაობა ტალღის სიგრძის ჯერადია.როდესაც სარკე გადაადგილდება მუდმივი სიჩქარით, მიმღების გამოსასვლელზე დაფიქსირდება სინუსოიდალური ელექტრული სიგნალი. უფრო მეტიც, სინუსოიდის პერიოდი დამოკიდებულია წყაროს ტალღის სიგრძეზე, ხოლო ამპლიტუდაზე - წყაროს ინტენსივობაზე.
ახლა წარმოიდგინეთ, რომ შეყვანა არათანმიმდევრული წყაროა. თითოეული ტალღის სიგრძე სინათლის წყაროს სპექტრში მისცემს საკუთარ სინუსოიდს მიმღების გამოსასვლელში. ამრიგად, მიმღების გამოსასვლელზე ვიღებთ რთულ სიგნალს. მიღებულ სიგნალზე ფურიეს შებრუნებული გარდაქმნის შესრულებისას ვიღებთ შეყვანის ელექტრული სიგნალის სპექტრს, რომელიც ასევე წარმოადგენს წყაროს ემისიის სპექტრს (ეს არის სხვადასხვა ტალღის სიგრძის წყაროს გამოსხივების ინტენსივობა).
რადიაციული ჩარევის სქემა ფურიეს სპექტრომეტრში:
დიაგრამაზე: 1 - გამოსხივების წყარო, 2 - სხივის გამყოფი (ნახევრად გამჭვირვალე) ფირფიტა, 3 - ფიქსირებული სარკე, 4 - მოძრავი სარკე, 5 - ფოტოდეექტორი.
რეალური სპექტრომეტრის განლაგება გარკვეულწილად უფრო რთულია:
დიაგრამაზე: 1 - გამოსხივების წყარო, 2,4 - კოლიმაციური ოპტიკა, 3 - შესასვლელი დიაფრაგმა, 5 - ფიქსირებული სარკე, 6 - მოძრავი სარკე, 7 - სარკის დრაივი, 8 - სხივი გამყოფი ფირფიტა, 9 - საცნობარო არხი ლაზერი, 10 - ფოტომდექტორის არხი, 11 - ფოკუსური ოპტიკა, 12 - სიგნალის ფოტოდეექტორი.
მოძრავი სარკის გადაადგილების სიჩქარის სტაბილიზაციისა და სპექტრომეტრის "ტალღის სიგრძის აბსოლუტურ მნიშვნელობებთან კავშირის" უზრუნველსაყოფად, სპექტრომეტრში შედის საცნობარო არხი, რომელიც შედგება ლაზერისა და მისი ფოტოდეექტორისგან (9 და 12 დიაგრამაზე). ამ შემთხვევაში, ლაზერი მოქმედებს, როგორც ტალღის სიგრძის სტანდარტი. ამ მიზნით მაღალი ხარისხის სპექტრომეტრები იყენებენ ერთჯერადი სიხშირის გაზის ლაზერებს. შედეგად, ტალღის სიგრძის გაზომვის სიზუსტე ძალიან მაღალია.
ფურიეს გარდაქმნის სპექტრომეტრებს სხვა უპირატესობა აქვს კლასიკურ სპექტრომეტრებთან შედარებით.
ფურიეს სპექტრომეტრების მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ის, რომ თუნდაც ერთი ფოტოდეტექტორი გამოიყენება, ყველა სპექტრული ელემენტი ერთდროულად იწერება, რაც ენერგიის მოგებას იძლევა ელემენტ-ელემენტ მექანიკურ სკანირებასთან შედარებით (Falgett- ის მოგება).
ფურიეს გარდაქმნის სპექტრომეტრები არ საჭიროებს ოპტიკური ჭრილების გამოყენებას, რომლებიც ინარჩუნებენ სინათლის ნაკადის უმეტესი ნაწილს, რაც იძლევა სიკაშკაშის დიდ მოგებას (ჟაკინოს მომატება).
ფურიეს სპექტრომეტრებში არ არსებობს სპექტრის გადაფარვის პრობლემა, როგორც სპექტრომეტრები დიფრაქციული ქსელებით, რის გამოც გამოკვლეული გამოსხივების სპექტრული დიაპაზონი შეიძლება ძალიან ფართო იყოს და განისაზღვრება ფოტოდეექტორის და სხივის გამყოფი ფირფიტის პარამეტრებით.
ფურიეს გარდაქმნის სპექტრომეტრების რეზოლუცია შეიძლება ბევრად უფრო მაღალი იყოს, ვიდრე ტრადიციული სპექტრომეტრებისა. იგი განისაზღვრება მოძრავი სარკის მოძრაობის სხვაობით. გადაჭრილი ტალღის ინტერვალი განისაზღვრება გამოთქმით: δλ \u003d λ ^ 2 / Δ
ამასთან, არსებობს მნიშვნელოვანი ნაკლიც - სპექტრომეტრის დიდი მექანიკური და ოპტიკური სირთულე. ჩარევის წარმოქმნის მიზნით, ინტერფერომეტრის ორივე სარკე უნდა იყოს ძალიან ზუსტად გასწორებული პერპენდიკულარულად. ამ შემთხვევაში, ერთ-ერთ სარკეში უნდა შესრულდეს გრძივი ვიბრაცია, მაგრამ პერპენდიკულარობა უნდა შენარჩუნდეს იგივე სიზუსტით. მაღალხარისხოვან სპექტრომეტრებში, ზოგიერთ შემთხვევაში, მოძრავი სარკის დახრის კომპენსაციისთვის, მოძრაობს სარკის დახრა პიზეო ელექტროძრავების გამოყენებით. ლაზერის მიმართულების სხივი იზომება მიმდინარე დახრის შესახებ ინფორმაციის მისაღებად.
ივარჯიშეთ
აბსოლუტურად დარწმუნებული არ ვიყავი, რომ შესაძლებელი იყო სახლში ფურიეს სპექტრომეტრის დამზადება საჭირო მანქანებზე წვდომის გარეშე (როგორც აღვნიშნე, მექანიკა სპექტრომეტრის ყველაზე რთული ნაწილია). ამიტომ, სპექტრომეტრი აშენდა ეტაპობრივად.სპექტრომეტრის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილია ფიქსირებული სარკის აწყობა. სწორედ მას სჭირდება მოწესრიგება (შეუფერხებლად გადაადგილება) შეკრების პროცესში. საჭირო იყო სარკის დახრის შესაძლებლობა ორი ღერძის გასწვრივ და ზუსტად გადაადგილება გრძივი მიმართულებით (რატომ - ქვედა), სარკე კი არ უნდა დახრილიყო.
ფიქსირებული სარკის შეკრების საფუძველია ერთ ღერძული ეტაპი მიკრომეტრიანი ხრახნით. ეს კვანძები უკვე მქონდა, მხოლოდ მათი ერთმანეთთან დაკავშირება იყო საჭირო. უკუჩვენებადი კავშირისთვის, მე გამოვიყენე სცენის მარტივი დამჭერი მიკრომეტრის ხრახნზე, ზამბარით, რომელიც მდებარეობს სცენის ფუძის შიგნით.
მე ეს გავაკეთე გატეხილი თეოდოლიტისგან ამოღებული სამი რეგულირების ხრახნის გამოყენებით. ლითონის ფირფიტა, რომელსაც აქვს წებოვანი სარკე, ამ ხრახნების ბოლოებზე ზამბარებით არის დაჭერილი, ხოლო ხრახნები თავსდება ლითონის კუთხეში
მაგიდა
დიზაინი ნათელია ფოტოებიდან:
სარკის რეგულირების ხრახნები და მიკრომეტრის ხრახნი ჩანს.
სარკე თავისთავად თვალწინ ჩანს. ის აღებულია სკანერიდან. სარკის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ის, რომ სარკის საფარი უნდა იყოს სარკის წინ და იმისათვის, რომ ჩარევის ხაზები არ იყოს მრუდე, სარკის ზედაპირი უნდა იყოს კარგი ხარისხის.
ხედი ზემოდან:
თქვენ ხედავთ, როგორ იჭერენ ზამბარა მაგიდას მიკრომეტრიულ ხრახნში და ფირფიტის დამაგრება სარკესთან კუთხეში.
როგორც ფოტომასალებიდან ჩანს, სარკის ფიქსირებული აწყობა მიმაგრებულია chipboard დაფაზე. ინტერფერომეტრის ხის ბაზა აშკარად არ არის საუკეთესო გამოსავალი, მაგრამ სახლში ლითონისგან დამზადება პრობლემატური იყო.
ახლა თქვენ შეგიძლიათ შეამოწმოთ სახლში ჩარევის მიღების შესაძლებლობა - ანუ ინტერფერომეტრის აწყობა. ერთი სარკე უკვე არსებობს, ამიტომ უნდა დაემატოს მეორე საცდელი სარკე და სხივის გამყოფი. მქონდა სხივის გამყოფი კუბი და ის გამოვიყენე, თუმცა ინტერფერომეტრის კუბი უფრო ცუდად მუშაობს, ვიდრე სხივის გამყოფი ფირფიტა - მისი კიდეები იძლევა სინათლის დამატებით ანარეკლებს. შედეგი არის შემდეგი მშენებლობა:
კუბის ერთ-ერთ მხარეს, სარკისკენ არ არის მიმართული, საჭიროა სინათლის მიმართულება, ხოლო მეორის საშუალებით თქვენ შეგიძლიათ დააკვირდეთ ჩარევას.
აწყობის შემდეგ, სარკეები ძალიან პერპენდიკულურად არ არის განლაგებული და ამიტომ უნდა შესრულდეს საწყისი გასწორება. მე ეს გავაკეთე დაბალი სიმძლავრის ლაზერული დიოდით, რომელიც საკმაოდ დიდი დიამეტრის კოლიმატიკურ ობიექტივთან იყო დაკავშირებული. ძალიან მცირე დენი უნდა იქნას გამოყენებული ლაზერზე - ისეთი, რომ ადამიანს შეეძლოს პირდაპირ შეხედოს კრისტალს. შედეგი არის წერტილოვანი სინათლის წყარო.
ლაზერი დამონტაჟებულია ინტერფერომეტრის წინ და მისი ანარეკლები სარკეში შეინიშნება კუბიკის საშუალებით. დაკვირვების მოხერხებულობისთვის მე მივაამაგრე კუბი პრიზმას, კუბისგან გამოსხივებას ზემოთ მივმართე. ახლა სარკის რეგულირების ხრახნების გადაქცევა, თქვენ უნდა დააკავშიროთ ორი ხილული ლაზერის არეკლი ერთში.
სამწუხაროდ, მე არ მაქვს ამ პროცესის ამსახველი ფოტოები და არც ისე მკაფიოდ გამოიყურება - კუბიდან გაბრწყინებული თვალების გამო, თქვენ ხედავთ ბევრ ნათელ წერტილს. ყველაფერი ბევრად უფრო ნათელი ხდება, როდესაც რეგულირებადი ხრახნების გადაბრუნებას იწყებ - ზოგიერთი წერტილი იწყებს მოძრაობას, ზოგიც რჩება ადგილზე.
მას შემდეგ, რაც სარკეები ზემოთ აღწერილი წესით გასწორდება, საკმარისია ლაზერის სიმძლავრის გაზრდა - აი, ეს არის ჩარევა! ეს გამოიყურება თითქმის ისევე, როგორც სტატიის დასაწყისში განთავსებულ ფოტოზე. ამასთან, საშიშია ლაზერული გამოსხივების თვალით დაკვირვება, ამიტომ ჩარევის სანახავად, საჭიროა კუბის შემდეგ რაიმე სახის ეკრანის დაყენება. მე გამოვიყენე უბრალო ქაღალდი, რომლის საშუალებითაც შეგიძლიათ ნახოთ ჩარევის ზღვრები - ლაზერის ენერგია და თანმიმდევრულობა საკმარისია საკმარისად მაღალი კონტრასტული სურათის შესაქმნელად. სარკის მარეგულირებელი ხრახნების გადაბრუნებით შეგიძლიათ შეცვალოთ ზოლების სიგანე - აშკარაა, რომ ძალიან ვიწრო ზოლები პრობლემურია დასაკვირვებლად. რაც უფრო კარგია ინტერფერომეტრის გასწორება, მით უფრო განიერია კიდეები. ამასთან, როგორც უკვე აღვნიშნე, სარკეების უმცირესი გადახრა იწვევს არასწორ განლაგებას და, შესაბამისად, ხაზები ხდება ძალიან ვიწრო და განურჩეველი. შედეგად მიღებული ინტერფერომეტრის მგრძნობელობა დეფორმაციისა და ვიბრაციის მიმართ უზარმაზარია - საკმარისია ნებისმიერ ადგილას დააჭიროთ დაფის ფუძეს და ხაზები იწყებენ მოძრაობას. ოთახში ნაბიჯებიც კი ხაზების შერყევას იწვევს.
ამასთან, ლაზერული თანმიმდევრული სინათლის ჩარევა ჯერ არ არის ისეთი, რაც საჭიროა ფურიეს სპექტრომეტრის მუშაობისთვის. ასეთი სპექტრომეტრი უნდა მუშაობდეს სინათლის ნებისმიერ წყაროსთან, თეთრის ჩათვლით. თეთრი შუქის თანმიმდევრულობის სიგრძე დაახლოებით 1 მიკრონია.
სინათლის დიოდებისთვის, ეს მნიშვნელობა შეიძლება იყოს უფრო მაღალი - რამდენიმე ათეული მიკრომეტრი. ინტერფერომეტრი ქმნის ჩარევის ნიმუშს მხოლოდ მაშინ, როდესაც სინათლის სხივების გზაზე განსხვავება თითოეულ სარკესა და სხივის გამყოფს შორის ნაკლებია გამოსხივების თანმიმდევრულობის სიგრძეზე. ლაზერისთვის, თუნდაც ნახევარგამტარული, დიდია - რამდენიმე მილიმეტრზე მეტია, ამიტომ ჩარევა ხდება სარკეების გასწორებისთანავე. მაგრამ თუნდაც LED- სგან, ბევრად უფრო რთულია ჩარევის მიღება - სარკის გრძივი მიმართულებით მიკრომეტრიული ხრახნით გადაადგილებით, თქვენ უნდა უზრუნველყოთ, რომ სხივების გზაზე სხვაობა მოხვდეს სასურველ მიკრონის დიაპაზონში.
ამასთან, როგორც უკვე ვთქვი, მოძრაობის დროს, განსაკუთრებით საკმარისად დიდი (ასობით მიკრონი), სცენის არასაკმარისად მაღალი ხარისხის მექანიკის გამო, სარკე შეიძლება ოდნავ მოტრიალდეს, რაც იწვევს იმ ფაქტს, რომ ჩარევაზე დაკვირვების პირობები ქრება. ამიტომ ხშირად საჭიროა ლაზერის ინსტალაცია LED– ს ნაცვლად და სარკის გასწორება ხრახნებით.
დაბოლოს, ნახევარი საათის მცდელობის შემდეგ, როდესაც უკვე ჩანდა, რომ სულაც არ იყო რეალისტური, მე მოვახერხე შუქის ჩარევა LED– დან.
როგორც აღმოჩნდა ცოტა მოგვიანებით, იმის ნაცვლად, რომ კუბის გასასვლელში ფურცლის საშუალებით ჩარევა დავაკვირდეთ, უმჯობესია დავაყენოთ მქრქალი ფილმი კუბის წინ - ასე გამოდის გაფართოებული სინათლის წყარო... შედეგად, ჩარევა შეიძლება შეინიშნოს უშუალოდ თვალებით, რაც მნიშვნელოვნად ამარტივებს დაკვირვებას.
ასე აღმოჩნდა (კუბის ანარეკლი შეგიძლიათ ნახოთ პრიზმაში):
შემდეგ ჩვენ მოვახერხეთ თეთრი შუქის ჩარევა LED ფანარიდან (ფოტო გვიჩვენებს მქრქალ ფილმს - ის კამერისკენ არის მიმართული და ფანარიდან ხედავთ სინათლის დაბნელებულ ადგილს):
თუ რომელიმე სარკეს შეეხებით, ხაზები იწყებს მოძრაობას და ქრება მანამ, სანამ ისინი მთლიანად გაქრება. ხაზების პერიოდი დამოკიდებულია რადიაციული ტალღის სიგრძეზე, როგორც ნაჩვენებია სინთეზირებულ სურათზე, რომელიც ნაპოვნია ინტერნეტში:
ახლა, როდესაც ინტერფერომეტრი მზადდება, ჩვენ უნდა გავაკეთოთ მოძრავი სარკის ასამბლეა, რომ შეცვალოს ტესტი. თავდაპირველად, ვგეგმავდი მცირე ზომის სარკის წებოვებას დინამიკზე და მისთვის დენის მიტანას სარკის პოზიციის შესაცვლელად. შედეგი არის შემდეგი მშენებლობა:
ინსტალაციის შემდეგ, რომელიც ფიქსირებული სარკის ახალ განლაგებას მოითხოვდა, აღმოჩნდა, რომ სარკე ზედმეტად ტრიალებს დინამიკის დიფუზორზე და გარკვეულწილად აცახცახებს მას, როდესაც დინამიკს დინამიკი მიაქვს. ამასთან, დინამიკის მეშვეობით დენის შეცვლით შესაძლებელი იყო სარკის შეუფერხებლად გადაადგილება.
ამიტომ, გადავწყვიტე დიზაინი გამეუმჯობესებინა მექანიზმის გამოყენებით, რომელიც ზოგიერთ სპექტრომეტრში გამოიყენება - ზამბარის პარალელოგრამი. დიზაინი ნათელია ფოტოდან:
შედეგად მიღებული ერთეული წინაზე ბევრად ძლიერი აღმოჩნდა, თუმცა ლითონის ფირფიტების ზამბარების სიმტკიცე გარკვეულწილად გამოვიდა.
მარცხნივ არის დაფის დაფა, რომელსაც აქვს დიაფრაგმის ხვრელი. იცავს სპექტრომეტრს გარე სინათლისგან.
კოლიმაციური ობიექტივი დამონტაჟებულია ხვრელსა და სხივის გამყოფ კუბს შორის, ლითონის ჩარჩოზე წებოვანი:
ჩარჩოზე ჩანს სპეციალური პლასტმასის დამჭერი, რომელშიც შეგიძლიათ ჩასვათ მქრქალი ფილმი (მდებარეობს ქვედა მარჯვენა კუთხეში).
დაინსტალირებული ობიექტივი ფოტოდეექტორისთვის. პატარა სარკე ბრუნვის მთაზე დამონტაჟებულია ობიექტივსა და კუბს შორის. იგი ცვლის ადრე გამოყენებულ პრიზმას. სტატიის დასაწყისში ფოტო გადაღებულია მისი საშუალებით. როდესაც სარკე დაკვირვების მდგომარეობაშია მოქცეული, ის ფარავს ობიექტივს და სპექტროგრამის რეგისტრაცია შეუძლებელი ხდება. ამ შემთხვევაში აუცილებელია შეჩერდეს მოძრავი სარკის დინამიკისთვის სიგნალის გაგზავნა - ძალიან სწრაფი რხევების გამო, ხაზები არ ჩანს თვალისთვის.
ცენტრში ბოლოში არის კიდევ ერთი ღერძის ცხრილი. თავდაპირველად მასზე ფოტო სენსორი იყო დაფიქსირებული, მაგრამ მაგიდას განსაკუთრებული უპირატესობა არ მიანიჭა, მოგვიანებით კი ჩამოვხსენი.
წინა კამერიდან დავაყენე ფოკუსირების ობიექტივი:
სპექტრომეტრის გასწორებისა და ტესტირების გასამარტივებლად, დიაფრაგმის მახლობლად წითელი ფოტოდიოდი დავყენე.
დიოდი დამონტაჟებულია სპეციალურ მბრუნავ დამჭერზე, ისე რომ ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სპექტრომეტრის საცდელი გამოსხივების წყარო, ხოლო ობიექტივიდან სინათლის ნაკადი დაბლოკილია. LED- ს აკონტროლებს ჩამრთველი, რომელიც დამონტაჟებულია მფლობელის ქვეშ.
ახლა ღირს ცოტა მეტი რომ გითხრათ ფოტო სენსორების შესახებ. თავდაპირველად დაგეგმილი იყო მხოლოდ ერთი საერთო სილიციუმის ფოტოდიოდის გამოყენება. ამასთან, მაღალი ხარისხის გამაძლიერებლის შექმნის პირველი მცდელობები წარუმატებელი აღმოჩნდა, ამიტომ გადავწყვიტე გამომეყენებინა OPT101 ფოტომენსორი, რომელიც უკვე შეიცავს გამაძლიერებელს კონვერტაციის კოეფიციენტით 1 000 000 (1 μA -\u003e 1V).
ეს სენსორი საკმაოდ კარგად მუშაობდა, განსაკუთრებით მას შემდეგ, რაც მე მოხსენი ზემოთ მოცემული ცხრილი და ზუსტად მოვაწესრიგე სენსორის სიმაღლე.
ამასთან, სილიციუმის ფოტოდიოდს შეუძლია მიიღოს გამოსხივება მხოლოდ 400-1100 ნმ ტალღის სიგრძის დიაპაზონში.
სხვადასხვა ნივთიერებების შთანთქმის ხაზები, როგორც წესი, უფრო შორს მდებარეობს და მათი აღმოსაჩენად განსხვავებული დიოდია საჭირო.
არსებობს რამოდენიმე ტიპის ფოტოდიოდი, რომლებიც ხელმისაწვდომია IR– სთან ახლოს მუშაობისთვის. მარტივი ხელნაკეთი მოწყობილობისთვის გერმანიუმის ფოტოდიოდი ყველაზე შესაფერისია, რომელსაც შეუძლია გამოსხივება მიიღოს 600 - 1700 ნმ დიაპაზონში. ეს დიოდები ჯერ კიდევ სსრკ – ში აწარმოეს, ამიტომ ისინი შედარებით იაფი და ხელმისაწვდომია.
ფოტოდიოზის მგრძნობელობა:
მე მოვახერხე ფოტოდიოდების მიღება FD-3A და FD-9E111. სპექტრომეტრში მე გამოვიყენე მეორე - მას აქვს ოდნავ მეტი მგრძნობელობა. ამ ფოტოდიოდისთვის ჩვენ მაინც უნდა შეგვეკრიბა გამაძლიერებელი. იგი მზადდება TL072 ოპერატიული გამაძლიერებლის გამოყენებით. იმისათვის, რომ გამაძლიერებელი იმუშაოს, საჭირო იყო უარყოფითი პოლარობის ძაბვის მიწოდება. ამ ძაბვის მისაღებად გამოვიყენე მზა DC-DC გადამყვანი გალვანური იზოლაციით.
ფოტოდიოდის ფოტო გამაძლიერებელით:
ორივე ფოტოდიოდზე ინტერფერომეტრიდან სინათლის სხივი უნდა იყოს ფოკუსირებული. სხივის გამყოფი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ობიექტივისგან სინათლის გამოსაყოფად, მაგრამ ეს ამცირებს დიოდების სიგნალებს. ამიტომ, ობიექტივის შემდეგ, კიდევ ერთი მბრუნავი სარკე დამონტაჟდა, რომლითაც შეგიძლიათ განათება სასურველი დიოდისკენ მიაქციოთ. შედეგი არის შემდეგი ფოტომენსორის აწყობა:
ფოტოს ცენტრში არის ობიექტივი, მის თავზე მითითებულია არხის ლაზერი. ლაზერი იგივეა, რაც დიაპაზონში, DVD დისკიდან აღებული. ლაზერი იწყებს მაღალხარისხოვანი თანმიმდევრული გამოსხივების ფორმირებას მხოლოდ გარკვეულ დინებაში. ამ შემთხვევაში, გამოსხივების ძალა საკმაოდ მაღალია. ამიტომ, სხივის სიმძლავრის შესამცირებლად, მე მქონდა ლაზერის ობიექტივის დაფარვა სინათლის ფილტრით. მარჯვნივ, OPT101– ზე დგას სენსორი, ქვედა ნაწილში - გერმანიუმის ფოტოდიოდი გამაძლიერებელით.
ლაზერული გამოსხივების მიღების საცნობარო არხში გამოიყენება FD-263 ფოტოდიოდი, საიდანაც ხდება სიგნალის გაძლიერება LM358 ოპერატიული გამაძლიერებელით. ამ არხში სიგნალის დონე ძალიან მაღალია, ამიტომ მოგება არის 2.
შედეგი არის შემდეგი მშენებლობა:
საცდელი LED მფლობელის ქვეშ არის პატარა პრიზმა, რომელიც ლაზერის სხივს მიმართავს არხის ფოტოდიოდისკენ.
სპექტრომეტრისგან მიღებული ოსცილოგრამის მაგალითი (თეთრი LED ემსახურება რადიაციის წყაროს): 
ყვითელი ხაზი არის სიგნალი, რომელიც იკვებება მოძრავი სარკის დინამიკზე, ლურჯი ხაზი არის სიგნალი OPT101– დან, წითელი ხაზი არის ფურიერის გარდაქმნის შედეგი, რომელსაც ასრულებს ოსცილოსკოპი.
პროგრამული უზრუნველყოფის ნაწილი
პროგრამული უზრუნველყოფის დამუშავების გარეშე, ფურიეს სპექტრომეტრი შეუძლებელია - სწორედ კომპიუტერზე ხორციელდება ფურიეს შებრუნებული გარდაქმნა, რომელიც სპექტრომეტრიდან მიღებულ ინტერფეროგრამას გარდაქმნის თავდაპირველი სიგნალის სპექტრში.ჩემს შემთხვევაში, განსაკუთრებულ სირთულეს ქმნის ის ფაქტი, რომ სინუსოიდული სიგნალით ვაკონტროლებ სარკეს. ამის გამო, სარკე ასევე მოძრაობს სინუსოიდული გზით, რაც ნიშნავს, რომ მისი სიჩქარე მუდმივად იცვლება. ირკვევა, რომ ინტერფერომეტრის გამოსასვლელიდან სიგნალი სიხშირის მოდულირებული აღმოჩნდა. ამრიგად, პროგრამამ ასევე უნდა შეასწოროს დამუშავებული სიგნალის სიხშირე.
მთელი პროგრამა დაწერილია C # - ით. ხმასთან მუშაობა ხორციელდება NAudio ბიბლიოთეკის გამოყენებით. პროგრამა არა მხოლოდ ამუშავებს სიგნალს სპექტრომეტრიდან, არამედ წარმოქმნის სინუსოიდულ სიგნალს 20 ჰერცი სიხშირით, მოძრავი სარკის გასაკონტროლებლად. უფრო მაღალი სიხშირეები ნაკლებად კარგად არის გადაცემული მოძრავი სარკის მექანიკის მიერ.
სიგნალის დამუშავების პროცესი შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ეტაპად და პროგრამაში სიგნალის დამუშავების შედეგები შეგიძლიათ იხილოთ ცალკეულ ჩანართებზე.
პირველი, პროგრამა იღებს მონაცემთა მასივს აუდიო ბარათისგან. ეს მასივი შეიცავს მონაცემებს ძირითადი და საცნობარო არხებიდან:
ზემოთ - საცნობარო სიგნალი, ქვემოთ - სიგნალი ერთ-ერთი ფოტოდიოდიდან ინტერფერომეტრის გამოსასვლელში. ამ შემთხვევაში, მწვანე LED გამოიყენება სიგნალის წყაროდ.
საცნობარო სიგნალის დამუშავება საკმაოდ რთული აღმოჩნდა. უნდა მოძებნოთ სიგნალის მინიმალური და მაქსიმუმი (გრაფიკზე აღინიშნოს ფერადი წერტილებით), გამოთვალოთ სარკის სიჩქარე (ნარინჯისფერი მრუდი) და მოძებნოთ მინიმალური სიჩქარის წერტილები (აღინიშნება შავი წერტილებით). ამ წერტილებისთვის მნიშვნელოვანია საცნობარო სიგნალის სიმეტრია, ისე, რომ ისინი ყოველთვის ზუსტად არ ემთხვევიან მინიმალურ სიჩქარეს.
ერთ-ერთი ნაპოვნი სიჩქარის მინიმუმი მიიღება, როგორც ინტერფეროგრამის წარმოშობა (აღინიშნება წითელი ვერტიკალური ხაზით). გარდა ამისა, გამოირჩევა სარკის ერთი რხევის პერიოდი:
მინიშნების სიგნალის რყევის პერიოდების რაოდენობა სარკის ერთ პასში (ორ შავ წერტილს შორის მოცემულია ზემოთ მოცემულ სკრინშოტში) მითითებულია მარჯვნივ: "REF PERIODS: 68". როგორც უკვე აღვნიშნე, შედეგად მიღებული ინტერფეროგრაფია მოდულირებულია სიხშირით და საჭიროებს გამოსწორებას. გასწორებისთვის მე გამოვიყენე მონაცემები სიგნალის რყევების მიმდინარე პერიოდის შესახებ მითითების არხში. კორექტირება ხორციელდება სიგნალის კუბური შპრიცის მეთოდის გამოყენებით. შედეგი ქვემოთ ჩანს (ნაჩვენებია ინტერფეროგრამის მხოლოდ ნახევარი):
მიღებულია ინტერფეროგრამა, ახლა თქვენ შეგიძლიათ შეასრულოთ ფურიეს შებრუნებული გარდაქმნა. ეს ხდება FFTW ბიბლიოთეკის გამოყენებით. კონვერტაციის შედეგი:
ამ გარდაქმნის შედეგად მიიღება ორიგინალი სიგნალის სპექტრი სიხშირის დომენში. სკრინშოტში ის გარდაიქმნება ინვერსიულ სანტიმეტრებში (CM ^ -1), რომლებიც ხშირად იყენებენ სპექტროსკოპიაში. მაგრამ მე მაინც უფრო მიჩვეული ვარ ტალღის სიგრძის მასშტაბებს, ამიტომ სპექტრი უნდა გადაანგარიშდეს:
ჩანს, რომ სპექტრომეტრის რეზოლუცია ტალღის სიგრძის მატებასთან ერთად მცირდება. შეგიძლიათ ოდნავ გააუმჯობესოთ სპექტრის ფორმა ინტერფეროგრამის ბოლოს ნულების დამატებით, რაც ტრანსფორმაციის შესრულების შემდეგ ინტერპოლაციის შესრულების ტოლფასია.
მიღებული სპექტრის მაგალითები
ლაზერული გამოსხივება:მარცხნივ, ნომინალური მიმდინარეობა მიეწოდება ლაზერს, მარჯვნივ, გაცილებით დაბალია. როგორც ჩანს, მიმდინარეობის შემცირებით, ლაზერული გამოსხივების თანმიმდევრულობა მცირდება და იზრდება სპექტრის სიგანე.
გამოყენებული წყარო იყო: "ულტრაიისფერი" დიოდი, ლურჯი, ყვითელი, თეთრი დიოდები და ორი IR დიოდი, სხვადასხვა ტალღის სიგრძით.
ზოგიერთი მსუბუქი ფილტრის გადაცემის სპექტრი:
ემისიის სპექტრები ნაჩვენებია დენსიტომეტრიდან აღებული ჩარევის ფილტრების შემდეგ. ქვედა მარჯვენა კუთხეში - კამერისგან აღებული IR ფილტრის შემდეგ გამოსხივების სპექტრი. აღსანიშნავია, რომ ეს არ არის ამ ფილტრების გამტარობა - ფილტრის გადაცემის მრუდის გასაზომად საჭიროა გაითვალისწინოთ სინათლის წყაროს სპექტრის ფორმა - ჩემს შემთხვევაში ეს არის ინკანდესენტური ნათურა. სპექტრომეტრს გარკვეული პრობლემები ჰქონდა ამ ნათურასთან დაკავშირებით - როგორც აღმოჩნდა, ფართოზოლოვანი სინათლის წყაროების სპექტრები რატომღაც მოუხერხებლად მიიღეს. მე ვერ გავიგე, რას უკავშირდება ეს. ალბათ პრობლემა უკავშირდება სარკის არაწრფივ მოძრაობას, შესაძლოა - კუბში გამოსხივების დარბევას ან ფოტოდიოდის არათანაბარი სპექტრალური მგრძნობელობის ცუდ კორექციას.
აქ მოცემულია ნათურის ემისიური სპექტრი:
სპექტრის კბილები მარჯვნივ არის ალგორითმის მახასიათებელი, რომელიც ანაზღაურებს ფოტოდიოდის არათანაბარი სპექტრალური მგრძნობელობით.
იდეალურ შემთხვევაში, სპექტრი ასე უნდა გამოიყურებოდეს:
სპექტრომეტრის ტესტირებისას არ შეიძლება დავაკვირდეთ ფლუორესცენტული ნათურის სპექტრს - მას აქვს დამახასიათებელი "ზოლიანი" ფორმა. ამასთან, ჩვეულებრივი 220 ვ ნათურის სპექტრის ფურიეს სპექტრომეტრით სპექტრის რეგისტრაციისას ჩნდება პრობლემა - ნათურა ციმციმებს. ამასთან, ფურიეს გარდაქმნა საშუალებას გაძლევთ გამოყოთ მაღალი სიხშირის რხევები (კჰც ერთეული), ჩარევით მოცემული, დაბალი სიხშირისგან (100 ჰც), ქსელის მიერ მოცემული:
სამრეწველო სპექტრომეტრის მიერ მიღებული ფლუორესცენტული ნათურის სპექტრი:
ზემოთ მოყვანილი ყველა სპექტრი მიღებულია სილიციუმის ფოტოდიოდის გამოყენებით. ახლა მე მივცემ სპერტებს, რომლებიც მიიღება გერმანიუმის ფოტოდიოდით:
პირველი არის ინკანდესენტური ნათურის სპექტრი. როგორც ხედავთ, ის ძალიან არ ჰგავს რეალური ნათურის სპექტრს (უკვე ადრე იყო მოცემული).
მარჯვნივ არის სპილენძის სულფატის ხსნარის გადაცემის სპექტრი. საინტერესოა, რომ ის არ გადასცემს ინფრაწითელ გამოსხივებას. მცირე მწვერვალი 650 ნმ-ზე უკავშირდება ლაზერული გამოსხივების ხელახლა ასახვას საცნობარო არხიდან ფუძემდე.
ასე გადაიღეს სპექტრი:
ქვემოთ მოცემულია წყლის გადაცემის სპექტრი, მის მარჯვნივ არის წყლის გადაცემის რეალური სპექტრის გრაფიკი.
შემდეგია აცეტონის, რკინის ქლორიდის ხსნარის, იზოპროპილის სპირტის გადაცემის სპექტრები.
დაბოლოს, მე მივცემ მზის გამოსხივების სპექტრებს, რომლებიც მიიღება სილიციუმისა და გერმანიუმის ფოტოდიოდებით:
სპექტრის არათანაბარი ფორმა ასოცირდება მზის გამოსხივების ათვისებას ატმოსფეროში არსებული ნივთიერებებით. მარჯვნივ არის სპექტრის რეალური ფორმა. გერმანიუმის ფოტოდიოდის მიერ მიღებული სპექტრის ფორმა მკვეთრად განსხვავდება რეალური სპექტრისგან, თუმცა შთანთქმის ხაზები მათ ადგილებზეა.
ამრიგად, მიუხედავად ყველა პრობლემისა, მე მაინც მოვახერხე სახლში თეთრი შუქის ჩარევა და ფურიეს სპექტრომეტრი გამეკეთებინა. როგორც ხედავთ, ეს არ არის მისი ნაკლოვანებების გარეშე - სპექტრი მიიღება რამდენიმე მრუდით, რეზოლუცია კიდევ უფრო უარესია, ვიდრე ზოგიერთი თვითნაკეთი სპექტრომეტრი დიფრაქციული გრეითით (ეს პირველ რიგში განპირობებულია მოძრავი სარკის სარკის ნელი მოძრაობით) . ამის მიუხედავად - მუშაობს!
მეგობრები უახლოვდება პარასკევ საღამოს, ეს მშვენიერი ინტიმური დროა, როდესაც მიმზიდველი ბინდის საფარქვეშ შეგიძიათ მიაღწიოთ თქვენს სპექტრომეტრს და გაზომოთ ინკანდესენტური ნათურის სპექტრი ამომავალი მზის პირველ სხივებამდე და მზის ამოსვლამდე, გაზომეთ მისი სპექტრი.
როგორ ჯერ კიდევ არ გაქვთ საკუთარი სპექტრომეტრი? არა აქვს მნიშვნელობა, მოდით, კატის ქვეშ ჩავიდეთ და გამოვასწოროთ ეს გაუგებრობა.
ყურადღება! ეს სტატია არ ამბობს სრულფასოვან სახელმძღვანელოდ, მაგრამ შესაძლოა მისი წაკითხვიდან 20 წუთში გააფართოვოთ თქვენი პირველი გამოსხივების სპექტრი.
ადამიანი და სპექტროსკოპი
მე გეტყვით იმ თანმიმდევრობით, რომლითაც მე ყველა ეტაპი გავიარე, შეიძლება ითქვას ყველაზე ცუდიდან უკეთესამდე. თუ ვინმე მიზნად ისახავს მეტნაკლებად სერიოზულ შედეგს ერთდროულად, მაშინ სტატიის ნახევარი შეიძლება უსაფრთხოდ გამოტოვოთ. ისე, მრუდე ხელებით (ჩემივით მოსწონს) და უბრალოდ ცნობისმოყვარეები თავიდანვე დაინტერესდებიან ჩემი განსაცდელების შესახებ კითხვით.ინტერნეტში საკმარისი მასალაა იმის შესახებ, თუ როგორ უნდა ავაწყოთ სპექტრომეტრი / სპექტროსკოპი საკუთარი ხელით ჯართის მასალებისგან.
იმისათვის, რომ შეიძინოთ სპექტროსკოპი სახლში, უმარტივეს შემთხვევაში თქვენ აღარ დაგჭირდებათ ბევრი - CD / DVD ცარიელი და ყუთი.
სპექტრის შესწავლისას ჩემს პირველ ექსპერიმენტებზე ამ მასალამ - სპექტროსკოპიამ მიბიძგა
სინამდვილეში, ავტორის განვითარებული მოვლენების წყალობით, პირველი სპექტროსკოპი ავაწყე DVD დისკის გადამდები დიფრაქციული გრეიტით და ჩაის მუყაოს კოლოფიდან, მანამდეც კი მქონდა საკმარისი მუყაო ჭრილით, ჭრილით და გადამცემი გრილით. DVD დისკიდან.
ვერ ვიტყვი, რომ შედეგები გამაოგნებელი იყო, მაგრამ პირველი სპექტრები მთლიანად მიიღეს, სასწაულებრივად გადაარჩინეს პროცესის ფოტოები სპოილერის ქვეშ
სპექტროსკოპებისა და სპექტრის ფოტო
პირველი ვარიანტი მუყაოს ნაჭრით 
მეორე ვარიანტი ჩაის კოლოფით 
და ტყვე სპექტრი
ერთადერთი, რაც ჩემთვის ხელსაყრელია, მან შეცვალა ეს დიზაინი USB ვიდეო კამერით, ასე გამოვიდა:
ფოტო სპექტრომეტრი
დაუყოვნებლივ უნდა ითქვას, რომ ამ მოდიფიკაციამ გადაარჩინა მობილური ტელეფონის კამერის გამოყენების აუცილებლობა, მაგრამ იყო ერთი მინუსი, რომ კამერა ვერ დაკალიბრდება Spectral Worckbench სერვისის პარამეტრებზე (რომლის განხილვაც მოხდება ქვემოთ). ამიტომ, მე ვერ შევძელი სპექტრის რეალურ დროში აღბეჭდვა, მაგრამ სრულად ამოვიცანი უკვე შეგროვებული ფოტოები.
ვთქვათ, თქვენ იყიდეთ ან ააწყვეთ სპექტროსკოპი ზემოთ მოცემული ინსტრუქციის შესაბამისად.
ამის შემდეგ, შექმენით ანგარიში PublicLab.org პროექტში და გადადით SpectralWorkbench.org სერვისულ გვერდზე, შემდეგ მე აგიწერთ სპექტრის ამოცნობის ტექნიკას, რომელიც მე თვითონ გამოვიყენე.
დასაწყისისთვის, ჩვენ დაგვჭირდება ჩვენი სპექტრომეტრის დაკალიბრება. ამისათვის თქვენ უნდა გადაიღოთ ფლუორესცენტული ნათურის სპექტრის სურათი, სასურველია დიდი ჭერის ნათურა, მაგრამ ასევე არის ენერგიის დაზოგვის ნათურა.
1) დააჭირეთ ღილაკს Capture spectra
2) ატვირთე სურათი
3) შეავსეთ ველები, შეარჩიეთ ფაილი, აირჩიეთ ახალი დაკალიბრება, შეარჩიეთ მოწყობილობა (შეგიძლიათ აირჩიოთ მინი სპექტროსკოპი ან უბრალოდ მორგებული), შეარჩიეთ რომელი სპექტრი გაქვთ, ვერტიკალური თუ ჰორიზონტალური, ისე რომ სპექტრები წინა ეკრანის ანაბეჭდში პროგრამა ნათელია - ჰორიზონტალური
4) გაიხსნება გრაფიკული ფანჯარა.
5) თქვენი სპექტრის როტაციის შემოწმება. მარცხნივ უნდა იყოს ლურჯი დიაპაზონი, მარჯვნივ - წითელი. თუ ეს ასე არ არის, აირჩიეთ ღილაკი მეტი ხელსაწყოთი - გადაფურცლეთ ჰორიზონტალურად, რის შემდეგაც ვხედავთ, რომ სურათი შემობრუნდა, მაგრამ დიაგრამა არა, ამიტომ დააჭირეთ მეტ ინსტრუმენტს - ხელახლა ამოიღეთ ფოტოდან, ყველა მწვერვალი ისევ შეესაბამება რეალურს მწვერვალები.
6) დააჭირეთ კალიბრაციის ღილაკს, დააჭირეთ დაწყებას, აირჩიეთ ლურჯი მწვერვალი პირდაპირ დიაგრამაზე (იხილეთ სკრინშოტი), დააჭირეთ LMB- ს და გაიხსნება ამომხტარი ფანჯარა, ახლა ჩვენ უნდა დააჭიროთ დასრულებას და შეარჩიოთ უკიდურესი მწვერვალი, რის შემდეგაც გვერდი განახლდება და მივიღებთ ტალღის სიგრძის სურათის დაკალიბრებულს.
ახლა თქვენ შეგიძლიათ შეავსოთ სხვა გამოკვლეული სპექტრები, როდესაც ითხოვთ დაკალიბრებას, უნდა მიუთითოთ ის გრაფიკი, რომელიც ჩვენ უკვე გავზომოთ.
ეკრანის ანაბეჭდი
კონფიგურირებული პროგრამის ტიპი 
ყურადღება! დაკალიბრება გულისხმობს, რომ შემდეგ სურათებს გადაიღებთ იმავე აპარატით, რომელიც აანალიზებს სურათის რეზოლუციის აპარატში ცვლილებას, ფოტოში სპექტრის ძლიერ ცვლას, დაკალიბრებულ მაგალითში არსებულ პოზიციასთან შედარებით, შეუძლია გაზომოს შედეგების დამახინჯება.
სიმართლე გითხრათ, რედაქტორში ჩემი სურათები ოდნავ შევისწორე. თუ ადგილი ჰქონდა გაბრწყინებას, ბნელდებოდა გარემო, ზოგჯერ სპექტრი ოდნავ ტრიალებდა მართკუთხა სურათის მისაღებად, მაგრამ კიდევ ერთხელ გავიმეორებ ფაილის ზომას და სპექტრის პოზიციას სურათის ცენტრის მიმართ, უმჯობესია არ ცვლილება.
დანარჩენი ფუნქციებით, როგორიცაა მაკროები, ავტომატური ან ხელით სიკაშკაშის რეგულირება, მე თვითონ გაერკვევით, ჩემი აზრით, ისინი არც ისე კრიტიკულები არიან.
შედეგად მიღებული გრაფიკები მოხერხებულად გადაეცემა CSV- ს, ხოლო პირველი რიცხვი იქნება ფრაქციული (ალბათ წილადი) ტალღის სიგრძე და გამოსხივების ინტენსივობის საშუალო ფარდობითი მნიშვნელობა გამოყოფილი იქნება მძიმით. მიღებული მნიშვნელობები ლამაზად გამოიყურება Scilab- ში აგებული გრაფიკების სახით
SpectralWorkbench.org– ს აქვს სმარტფონის აპები. მე არ გამომიყენებია ისინი. ამიტომ ვერ შევაფასებ.
ფერადი დღე გაატარეთ ცისარტყელას მეგობრების ყველა ფერში.
UPD: DrZugrik– ის თხოვნით, მე დამატებით დავწერ, რომ SpectralWorckbench აღჭურვილობის ვარიანტი ერთ – ერთი ყველაზე ბიუჯეტიანია, მისი ღირებულება 500 მუდმივად ჩვეულებრივი ერთეულია.
წინა სტატიებში აღწერილი მაქვს, თუ როგორ გამოვცადე მცენარის სხვადასხვა LED- ები. სპექტრის გასაანალიზებლად, მე და ფიზიკის მასწავლებელმა ავიღე, რომელიც მე ვიცი.
მაგრამ ასეთი მოწყობილობის საჭიროება პერიოდულად ჩნდება და სასურველია ჰქონდეს სპექტროსკოპი, ან კიდევ უკეთესი, სპექტრომეტრი.
ჩემი არჩევანი არის grating საიუველირო სპექტროსკოპი
ერთ დროს საიუველირო ნივთებისთვის ნაკრები შეიცავდა "ტყავის" კორპუსს
სპექტროსკოპის ზომები მცირეა
კიდევ რა იყო ნათელი მაღაზიის აღწერიდან
ყველაფერი მჭიდროდ არის აწყობილი, ამიტომ დანაწევრება არ მოხდება.
მოდით, გვჯეროდეს, რომ მილის ერთ მხარეს არის ობიექტივი, ხოლო მეორე მხარეს - დიფრაქციული გრეიტი და დამცავი მინა.
შიგნით კი ლამაზი ცისარტყელაა. გულში მას აღფრთოვანებული დარჩა, მან დაიწყო ძებნა, თუ რა უნდა დაენახა სპექტრზე.
სამწუხაროდ, სპექტროსკოპის დანიშნულებისამებრ გამოყენება შეუძლებელი გახდა, ვინაიდან ჩემი მთელი ბრილიანტისა და ძვირფასი ქვების კოლექცია შემოიფარგლებოდა საქორწილო ბეჭდით, რომელიც მთლიანად გაუმჭვირვალეა და არ იძლევა სპექტრს. ისე, ალბათ, აალების ალი))).
მაგრამ მერკური ფლუორესცენტური ნათურა გულწრფელად მისცა უამრავ ლამაზ ზოლს. ჩემი გულის შინაარსის სხვადასხვა სინათლის წყაროებით აღფრთოვანებული ვიყავი, საგონებელში ჩავვარდი ის საკითხი, რომ სურათი გარკვეულწილად უნდა გამოსწორდეს და სპექტრი იზომება.
პატარა წვრილმანი
დიდი ხნის განმავლობაში თავში მიტრიალებდა ფოტოაპარატის დანართის სურათი, მაგიდის ქვეშ კი ის იყო, რომელსაც ბოლო მოდერნიზაცია არ გაუვლია, მაგრამ საკმაოდ წარმატებით გაართვა თავი PVC პლასტმასს.
დიზაინი არ არის ძალიან ლამაზი. ერთი და იგივე, უკუგება X და Y- ში სრულად ვერ მოიგო. არაფერი ბურთი ხრახნები უკვე აწყობილია და ელოდება საყრდენი ხაზოვანი რელსების ჩამოსვლას.
მაგრამ ფუნქციონალობა საკმაოდ მისაღები აღმოჩნდა, ასე რომ ცისარტყელა გამოჩნდა ძველ Canon- ზე, რომელიც დიდი ხნის განმავლობაში უსაქმურად იწვა.
მართალია, აქ იმედგაცრუებული დავრჩი. ლამაზი ცისარტყელა ხდებოდა დისკრეტული.
ყველა ბრალია ნებისმიერი კამერისა და კამერის RGB მატრიცა. თეთრი ბალანსის პარამეტრების თამაშისა და გადაღების რეჟიმების შემდეგ, სურათს შევეთანხმე.
ყოველივე ამის შემდეგ, სინათლის გარდატეხა არ არის დამოკიდებული იმაზე, თუ რა ფერით უნდა დაფიქსირდეს სურათი. სპექტრალური ანალიზისთვის შესაფერისი იქნება შავ-თეთრი კამერა, რომელსაც აქვს ყველაზე ერთნაირი მგრძნობელობა გაზომილი დიაპაზონის მთელ სიგანეზე.
სპექტრული ანალიზის ტექნიკა.
ცდისა და შეცდომის საშუალებით, შედგა ასეთი ტექნიკა
1. შედგენილია სინათლის ხილული დიაპაზონის მასშტაბის სურათი (400-720 ნმ), მასზე მითითებულია მერკური ძირითადი ხაზები დაკალიბრებისთვის.
2. აღებულია რამდენიმე სპექტრი, ყოველთვის მითითებული მერკურით. მთელ რიგ გამოკვლევებში საჭიროა სპექტროსკოპის პოზიციის დაფიქსირება ობიექტივზე, რათა გამოირიცხოს ჰექტარიზულად სპექტრის გადაადგილება სურათების სერიიდან.
3. გრაფიკულ რედაქტორში, მასშტაბი მორგებულია ვერცხლისწყლის სპექტრზე და ყველა სხვა სპექტრი მასშტაბირდება რედაქტორში ჰორიზონტალური ცვლის გარეშე. თურმე მსგავსი რამ ხდება
4. კარგი, მაშინ ამ სტატიიდან ყველაფერი ამოძრავებს Cell Phone Spectrometer ანალიზატორის პროგრამაში
ჩვენ ვამოწმებთ ტექნიკას მწვანე ლაზერის საშუალებით, რომლისთვისაც ცნობილია ტალღის სიგრძე - 532 ნმ
შეცდომა აღმოჩნდა დაახლოებით 1%, რაც ძალიან კარგია მერკური ხაზების მორგების სახელმძღვანელო ტექნიკით და მასშტაბის პრაქტიკულად ხელით დახაზვით.
გზად გავიგე, რომ მწვანე ლაზერები არ არის პირდაპირი გამოსხივება, მაგალითად წითელი და ლურჯი, მაგრამ იყენებენ მყარი დიოდური ტუმბოს (DPSS) მეორადი გამონაბოლქვით. Იცხოვრე და ისწავლე!
წითელი ლაზერის ტალღის გაზომვამ ასევე დაადასტურა მეთოდის სისწორე.
ინტერესისთვის, სანთლის სპექტრი გავზომე
და ბუნებრივი აირის დაწვა
ახლა თქვენ შეგიძლიათ გაზომოთ LED- ების სპექტრი, მაგალითად, მცენარეთათვის ”სრული სპექტრი”
სპექტრომეტრი მზად არის და მუშაობს. ახლა მე გამოვიყენებ შემდეგი მიმოხილვის მოსამზადებლად - სხვადასხვა მწარმოებლების LED– ების მახასიათებლების შედარებას, ჩინელები გვატყუებენ თუ როგორ უნდა გააკეთოთ სწორი არჩევანი.
მოკლედ, შედეგით კმაყოფილი ვარ. შესაძლოა, აზრი ჰქონდა სპექტროსკოპის ვებკამერას სპექტრის უწყვეტი გაზომვისთვის დაკავშირებას, როგორც ამ პროექტს
სპექტრომეტრის ტესტირება ჩემი ასისტენტის მიერ
დარწმუნდით, რომ უყურეთ ვიდეოს არხებზე (არსებობს თემატური ფლეილისტები):
https://www.youtube.com/channel/UCn5qLf1n8NS-kd7MAatofHw
https://www.youtube.com/channel/UCoE9-mQgO6uRPBQ9lsPZXxA
გთხოვთ, დაეხმაროთ პირველ აბონენტზე 1000 გამომწერის მოსაპოვებლად და გასულ წელს მინიმუმ 4000 საათის ნახვის შესაძლებლობა თითოეულ მათგანზე, ამისათვის უყურეთ მინიმუმ ერთ ვიდეოს სრულად!
ეს ლამაზი სურათი არის სინათლისა და ინფრაწითელი სპექტრის ფოტოსურათი, რომელსაც ასხივებს მაღალი წნევის ნატრიუმის ნათურა NLVD ტიპის DNaT (Arc Sodium Tubular). სხვადასხვა სპექტრის სანახავად და გადასაღებად საკმარისია ციფრული კამერა და სპეციალურად მომზადებული CD-R ან DVD-R. ეს უკანასკნელი აფასებს სიკაშკაშეს, განსაკუთრებით წითელს. CD-R ამცირებს ლურჯის სიკაშკაშეს და წარმოქმნის ქვედა გარჩევადობას. პირველი ფოტო გადაღებულია DVD-R– ის საშუალებით.
ორი ყვითელი ხაზია ნატრიუმის ორმაგი ტალღის სიგრძით 588.995 და 589.5924 ნმ. მეორე ორმაგი ინფრაწითელი 818.3 და 819.4 ნმ.
სპექტრის გრაფიკი.
ახლა რამდენიმე სიტყვა დისკების მომზადების შესახებ. დისკიდან ნაწილი უნდა გამოიკვეთოს, რომ ობიექტივი მთლიანად დაფაროს.
ფოტოზე DVD-R არის მეწამული. Გვჭირდება გამჭვირვალე დიფრაქციული გრეიტი, ამიტომ, CD-R- ზე ვწერთ ფართო წებოვან ლენტს წარწერების მხრიდან. ჩვენ გაანადგურეს იგი და scotch ფირზე დისკის საფარი ამოღებულია. DVD-R– ით კიდევ უფრო ადვილია, დაჭრილი ნაჭერი ადვილად იყოფა ორ ნაწილად, რომელთაგან ერთი გვჭირდება.
ახლა, ორმაგი ორმხრივი ფირის გამოყენებით, თქვენ უნდა მოაწეროთ დიფრაქციული გრეიტი ობიექტივზე, როგორც ქვემოთ მოცემულ ფოტოში. თქვენ უნდა წებოვოთ მხარეს, საპირისპიროდ, საიდანაც ფენა გაანადგურეს, რადგან ფენის ქვეშ ზედაპირი ადვილად ბინძურდება ობიექტივით, ხოლო სურათის გაწმენდის შემდეგ უარესი იქნება სპექტრის ხარისხი.
შედეგი არის უმარტივესი სპექტროსკოპი, რომელიც საუკეთესოდ შეეფერება სინათლის წყაროების გარკვეულ მანძილზე შესწავლას.
თუ გვინდა არა მხოლოდ ხილული სპექტრის, არამედ ინფრაწითელი და ზოგ შემთხვევაში ულტრაიისფერი შესწავლა, მაშინ კამერიდან საჭიროა ფილტრის ამოღება, რომელიც ინფრაწითელი სხივების ბლოკავს. უნდა აღინიშნოს, რომ iR და UV სპექტრის ნაწილი, რომელიც თვალში ჩანს საკმარისად მაღალი გამოსხივების ინტენსივობით (ლაზერის წერტილები 780 და 808 ნმ, სიბნელეში 940 ნმ დიოდური ბროლი). თუ 760 ნმ და 555 ნმ ტალღის სიგრძისთვის იგივე ვიზუალური შეგრძნების უზრუნველყოფაა საჭირო, მაშინ გამოსხივების ნაკადი 760 ნმ-ზე 20,000-ჯერ უფრო ძლიერი უნდა იყოს. 365 ნმ-ისთვის მილიონჯერ უფრო ძლიერია.
დავუბრუნდეთ ფილტრს, სახელწოდებით Hot Mirror, რომელიც მატრიცის წინ არის. აუცილებელია კამერის კორპუსის გახსნა, ხრახნების ამოღება, რომლებიც მატრიქსს ანიჭებენ ობიექტივს, გაიყვანეთ ფილტრი, აწარმოეთ კამერა საპირისპირო თანმიმდევრობით. Hot Mirror ასე გამოიყურება:
2 მარცხენა ფილტრი კამერებიდან. მათ აქვთ ვარდისფერი ბრწყინვალება და ფირუზისფერი ფერი სხვა კუთხით ჩანს. IR- ს გარდა, მათ ასევე შეუძლიათ ნაწილობრივ ან სრულად დაბლოკოს ულტრაიისფერი სხივები. ამიტომ, მათი მოცილება შესაძლებლობებს ქმნის არა მხოლოდ ინფრაწითელი ფოტოგრაფიისთვის, არამედ ულტრაიისფერი, თუ ოპტიკა და კამერის მატრიცა საშუალებას იძლევა. ულტრაიისფერი ულტრაიისფერი ფოტოგრაფიისთვის, UV გასასვლელი ფილტრები ხილული სინათლის დასაბლოკად გამოიყენება.
ახლა ჩვენ მივდივართ სპექტრის ფოტოგრაფიის პროცესზე. ოთახი უნდა იყოს ბნელი, გარდა ამისა, შეგიძლიათ გამოიყენოთ შავი ეკრანი კამერის მახლობლად, წერტილოვანი ან ჭრილი სინათლის წყარო, რომელიც მინიმალურად ანათებს ოთახს. კამერის ჩართვისას ჩვენ ვნახავთ შემდეგ სურათს 405 ნმ ლაზერის მაგალითზე, რომელიც ანათებს ვიწრო ჭრილს ორ პირს შორის:
ცენტრალური წერტილი არის თავად ლაზერი. ორი ხაზი მისი სპექტრია. შეგიძლიათ გამოიყენოთ რომელიმე მათგანი. ამისათვის თქვენ უნდა ჩართოთ კამერა და მასშტაბირება. თუ კამერის გადაადგილებას გავაგრძელებთ, ვიხილავთ მეორე, მესამე და ა.შ. კიდევ რამდენიმე ხაზს. სპექტრის ბრძანებები. ზოგიერთ შემთხვევაში, ისინი ერევიან, მაგალითად, მეორე რიგის მწვანე ხაზის ზედაპირი განთავსდება 1064 ნმ ინფრაწითელი ხაზით. ეს ხდება მწვანე ლაზერის სპექტრში, თუ არ არის დამონტაჟებული IR ჭრილი ფილტრი. ეს ფილტრის ფოტოში ქვედა მარჯვენა ნაწილშია. გადაფარვის მოსაშორებლად, მე გამოვიყენე წითელი ფილტრი. ამ მაგალითის ფოტო ხელმოწერილი ტალღის სიგრძით:
როგორც ხედავთ, მეორე რიგის მწვანე ხაზი მთლიანად ფარავდა 1064 ნმ ხაზს. დაბლოკილი მწვანე შუქით შემდეგი ფოტო, სადაც მხოლოდ ორი IR ხაზია, 808 ნმ და 1064 ნმ. მას შემდეგ ხელი არ მოვაწერე. ადგილმდებარეობა წინა ფოტოს იდენტურია.
სურათიდან, სადაც არის გამოსხივების წყარო, ერთი ცნობილი ტალღის სიგრძე და რამდენიმე უცნობი, მათი ადვილად ამოცნობაა შესაძლებელი. მაგალითად, გახსენით ფოტო წარწერებით Photoshop- ში. მეშვეობით მმართველი ინსტრუმენტი გავზომოთ მანძილი ლაზერიდან 532 ხაზამდე. ის უდრის 1876 პიქსელს. ჩვენ ვზომავთ მანძილს ლაზერიდან ხაზამდე, რომლის ტალღის სიგრძე გვინდა ვიცოდეთ, 808-მდე. მანძილი 2815 გვ. განვიხილავთ 532 * 2815/1876 \u003d 798 ნმ. უზუსტობა ხდება ლინზების ოპტიკის დამახინჯების გამო. მაქსიმალური ოპტიკური მიახლოებისას, შეცდომა მცირდება. ასევე დაფიქსირდა, რომ 808 ნმ ლაზერი გამოყოფს უფრო მოკლე ტალღის სიგრძეს, დაახლოებით 802 ნმ და მისი ტალღის სიგრძე მცირდება მომარაგების დენის შემცირებით.
და გამოსხივების წყაროს გარეშე, ფოტო შეიძლება განისაზღვროს დანარჩენი ორი ტალღის სიგრძის ცოდნით. ჩვენ გავზომოთ სიგრძე 532-იდან 1064 სტრიქონამდე, არის 1901 გვ. 532-დან 808-მდე მივიღებთ 939 გვ. განვიხილავთ (1064-532) / 1901 * 939 + 532 \u003d 795 ნმ.
მაგრამ უმარტივესი გზაა ფოტოს შედარება ორ ცნობილ ხაზთან მასშტაბი... ამ შემთხვევაში, არაფერი თვლა არ სჭირდება.
Უფრო ინკანდესენტური ნათურის სპექტრი, რომელიც ძალიან ჰგავს მზის სპექტრს, მაგრამ არ შეიცავს ფრაუნჰოფერის ხაზები... საინტერესოა, რომ კამერა აჩვენებს ინფრაწითელ გამოსხივებას 800 ნმ-მდე ნარინჯისფრად, ხოლო 800 ნმ-ზე მეტს იისფერი ჰგავს.
სპექტრი თეთრი LED ასევე უწყვეტი, მაგრამ აქვს ჩაძირვა მწვანე რეგიონის წინ და მწვერვალია ლურჯ რეგიონში 450-460 ნმ, რაც გამოწვეულია ყვითელი ფოსფრით დაფარული შესაბამისი ლურჯი LED- ის გამოყენებით. რაც უფრო მაღალია LED- ის ფერის ტემპერატურა, მით უფრო მაღალია ლურჯი პიკი. მას არ გააჩნია ულტრაიისფერი და ინფრაწითელი სხივები, რომლებიც იმყოფებოდა ინკანდესენტური ნათურის სპექტრში.
Და აქ ცივი კათოდური ნათურის სპექტრი მონიტორის უკანა შუქისგან. ის წრფივია და ზუსტად იმეორებს ფლუორესცენტული ნათურის სპექტრი... სპექტრის IR ნაწილი აღებულია CFL– ებიდან სურათის უკეთესი ხარისხის მისაღებად.
ახლა წადი ულტრაიისფერი შავი შუქი, ან, როგორც მას ასევე უწოდებენ, ვუდის ნათურას. იგი ასხივებს რბილ, გრძელი ტალღის სიგრძის ულტრაიისფერ სინათლეს. ფოტო ასე გამოვიდა:
ინფრაწითელი სპექტრი ფლუორესცენტური ნათურებისათვის, CCFL, Wood თითქმის იგივეა. მხოლოდ ამ უკანასკნელს აკლია რამდენიმე ხაზი, რომლებიც ყველაზე ახლოს არიან ხილულ დიაპაზონთან. ინფრაწითელი სხივები ყველაზე ინტენსიურად გამოიყოფა ნათურების იმ ნაწილებიდან, სადაც ძაფები მდებარეობს. ფოტო გადაღებულია ქაღალდის სპექტროსკოპის საშუალებით, რომელზეც ქვემოთ მოცემულია.
ქაღალდის სპექტროსკოპი.
ასეთი სპექტროსკოპი კარგად შეეფერება სპექტრის თვალით სანახავად. ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა კამერებით, მაგალითად, ტელეფონით. არსებობს ორი ჯიში.
2. მუშაობს რეფლექსიაზე დიფრაქციული გრეიტიდან. შესაძლებელია დისკების დელიმინაცია არ მოხდეს, მაგრამ შემდეგ ლაზერებიდან ნათელი ხაზების გვერდით გამოჩნდება ღია დუბლიკატები დისკის შიგნით ხელახლა ასახვის გამო, რომელიც არ უნდა იყოს სპექტრში. ძალიან ძნელია გამოუყენებელი CD ფენის სხვა ზედაპირზე გადატანა, რომ იგი გლუვი იყოს. ამიტომ, თქვენ უნდა გამოვიყენოთ CD, რომელსაც ორივე მხრიდან აქვს ერთი და იგივე iridescent ზედაპირი. იმ მხრიდან, სადაც ჩვეულებრივი დისკებზე არის წარწერები, თქვენ უნდა გაანადგუროთ გამჭვირვალე ფენა წებოვანი ლენტით. მნიშვნელოვანია, რომ გამოუყენებელი ფენა დისკზე დარჩეს. მე ეს გავაკეთე დისკის ნახევრით (კიდიდან ცენტრამდე), ეს საკმარისი იყო სპექტროსკოპისთვის. თუ არ გაანადგურებთ გამჭვირვალე ფენას, ერთიანი სპექტრი შეუჩერებლად გამოჩნდება მუქი ზოლების მონაცვლეობით.
წებოვანი სპექტროსკოპზე დამატებითი ბეჭედი, რომლითაც ის კამერის ობიექტივზეა გამართული. სინათლის წყაროს და სპექტროსკოპს შორის რეკომენდებულია განთავსება მქრქალი ფილმი ან პრიზმა ორი გლუვი კიდით, როგორც ეს ნაჩვენებია უკეთესი სინათლის განაწილებისთვის. სპექტროსკოპის შიდა ნაწილი დამზადებულია შავი ქაღალდისგან, ბრწყინავის გარეშე, მეორე ფენა არის კილიტა, ხოლო თავზე არის უბრალო ქაღალდი, რომელზეც იბეჭდება ნახაზი. მხარე, სადაც შუქი შემოდის, შეიძლება შეიღებოს შავ ფერში ისე, რომ ულტრაიისფერი და იისფერი გამოსხივება არ იწვევს ქაღალდის თეთრ ანათებას, სურათის დამახინჯებას.
ამ სპექტროსკოპის დახმარებით შესაძლებელი იყო მკაფიოდ და ნათლად ფოტოგრაფია ნეონის მაჩვენებლის სინათლის სპექტრი... ისინი გამოიყენება ჩამრთველების გასანათებლად, ქვაბების, ღუმელების და სხვა მოწყობილობების მუშაობის ინდიკატორებში.
არა მხოლოდ ლაზერები წარმოქმნიან სპექტრის ერთ წვრილ ხაზს. თუ მავთული ჩაყრილია NaCl მარილის ხსნარში და შემდეგ გაზის ტურბოსაწვავის ან სანთებელას ცეცხლში შეაქვთ, მაშინ ყვითელი ბრწყინავს ტალღის სიგრძით 588.995 და 589.5924 ნმ.
ზოგიერთ ტურბო სანთებელს აქვს ლითიუმის ფირფიტა. ის ფერს აფერხებს წითელი 670,78 ნმ ხაზით.
ქვემოთ მოცემულია ამ სპექტრალური ხაზების ფოტო ლაზერულ ხაზებთან ერთად: მწვანე 532 ნმ, წითელი 663 ნმ, ინფრაწითელი 780 ნმ და 808 ნმ.
ზემოთ მოყვანილი ყვითელი შუქის გამოყენება მოსახერხებელია დიფრაქციული გრეიტის პერიოდის განსაზღვრა ლაზერის არარსებობის შემთხვევაში და სინათლის წყაროების ტალღის სიგრძის გაანგარიშება... ქვემოთ მოყვანილი ფიგურის უმარტივესი მოწყობილობა შედგება ორი მმართველისგან, რომელთაგან ერთზე ფიქსირდება დიფრაქციული გრეიტი და ორი პირების ვიწრო ჭრილია მეორეზე მაღლა. გამოყენებულია დიამეტრი მილიმეტრამდე დიფრაქციული გრეიტიდან ეკრამდე (მმართველამდე) ჭრილით და ჭრილიდან (ნულოვანი რიგის მაქსიმუმი) პირველი რიგის მაქსიმუმამდე. პირველ ფიგურაში, თქვენ უნდა გაეცნოთ დიფრაქციული გრატის სინათლის წყაროს, ცნობილი ტალღის სიგრძით. ამრიგად, თქვენ შეგიძლიათ გამოთვალოთ დიფრაქციული გრეიტის პერიოდი ამ სურათის ქვეშ მოცემული ფორმულის მიხედვით, შემდეგ კი, იმავე გზით, შეგიძლიათ განსაზღვროთ ტალღის სიგრძე, მაგრამ ფორმულის გამოყენებით მეორე ფიგურის ქვემოდან ეს გვიჩვენებს ლაზერის ტალღის სიგრძის ოდნავ განსხვავებულად განსაზღვრას: ლაზერი ანათებს მმართველს დიფრაქციული ბადის მეშვეობით. ამ შემთხვევაში, ხარვეზი არ არის საჭირო. მე გამოვიყენე დიფრაქციული გრეიტი Starry Sky დანართისგან, რომელსაც მოჰყვა ლაზერული მაჩვენებელი. ორი ბადეა, მაგრამ საქშენა დაიშალა და ერთი ბადე გაიყვანეს. CD დიფრაქციული გრეიტი საერთოდ არ ჯდებოდა, რადგან მისცა უზარმაზარი შეცდომა 100 ნმ.
იშვიათი სინათლის წყაროს შემდეგი ფოტოა ელვა. სპექტრი გადადის UV დიაპაზონში დაახლოებით 373 ნმ-მდე, რაც ლიმიტია ამ კამერისთვის.
თეთრი განმუხტვის ნათურის სპექტრი, რომელიც ანათებს ფეხბურთის მოედანს.
