Авторизация
Зарегистрироваться

avatar RSS блога Подписка

Спектроскоп: возможности, расчлененка, тюнинг.


Не так давно я готовил обзор светодиодных лампочек и сделал из подручных средств спектроскоп с дифракционной решеткой. Сегодня мы рассмотрим спектроскоп с диспергирующей призмой промышленного изготовления. Плюсы, минусы, подводные камни. Прошу под кат.


Спектроскопы используются для разложения света на спектр. Спектр же, в свою очередь, дает возможность быстро и точно проанализировать вещество, которое испускает или поглощает свет. Продвинутая версия спектроскопа — спектрометр, позволяет сделать не качественный, а количественный анализ. Наиболее простые приборы — спектроскопы прямого зрения. В них используется призма, состоящая из стекол двух типов — флинтгласс и кронгласс.

Оптическое стекло с малым или большим коэффициентом преломления получают за счет меньшего или большего содержания в рецептуре стекла PbO. Граница, на которой получается пограничный крон-флинт, равна 3 процентам содержания окислов свинца.
Больше 3 процентов содержания PbO – флинт, меньше – крон.

Схема спектроскопа показана на рис. 1


Рис. 1. Схема спектроскопа.

Я нашел в интернете инструкцию для школьного спектроскопа, под спойлером избранные ее фрагменты.

Рис. 2 - 4. Инструкция на спектроскоп прямого зрения. Главучтехпром.





Посмотрим, что же нам пришло.


Рис. 5. Коробка с прибором.


Рис. 6. Коробка с прибором, вид с другой стороны.

Вынимаем спектроскоп:


Рис. 7. Спектроскоп, транспортное положение.

Для точной фокусировки лучей тубус выдвигается.


Рис. 8. Спектроскоп с выдвинутым тубусом.

С одного конца прибора имеется окуляр.


Рис. 9. Окуляр спектроскопа.

С другого конца прибора располагается щель.


Рис. 10. Входная щель спектроскопа.

Разбираем прибор на части:


Рис. 11. Детали спектроскопа.

Слева направо: входная щель, торцевая заглушка, куда вклеивалась щель, корпус прибора, винт, соединяющий две половинки корпуса, гайка, фиксирующая линзу, собирающая линза, вторая гайка, резиновый корпус призмы Амичи, резиновая прокладка, стекло окуляра, корпус окуляра.

Наиболее сложная деталь тут конечно призма Амичи. Она состоит из трех призм, склеенных прозрачным оптическим клеем.

Собираем обратно и смотрим на солнышко:


Рис. 12. Спектр Солнца.

Как и предполагалось, видим ровный спектр со всей радугой.

Надо сказать, что снимать спектр фотоаппаратом довольно хлопотно. Спектр оказывается не совсем по центру окуляра, так что приходится ловить фотоаппаратом нужный угол, прикрывать щель между окуляром и объективом, чтобы не было паразитной засветки, при этом еще следить, чтоб фотоаппарат сфокусировался на спектре.

Теперь посмотрим на спектр энергосберегающей лампы, вот такой:


Рис. 13. Энергосберегающая лампа теплого света (2700К).

Вот ее спектр:


Рис. 14. Спектр энергосберегайки.

Мне тут не понравились широкие полоски и я предположил, что дело в слишком широкой входной щели. Кроме того, она была еще и немного смещена от центра прибора.

И я решил это дело исправить, приклеив два кусочка лезвия скальпеля.


Рис. 15. Доработка входной щели при помощи обломков лезвия скальпеля.

Получилось на просвет вот такая щелочка:


Рис. 16. Входная щель после модернизации.

После апгрейда спектр стал вот такой:


Рис. 17. Узкие полоски спектра после уменьшения щели.

Уже лучше. Но все-таки надеяться на то, что мы там сможем увидеть тонкие полоски, годные для спектрального анализа веществ, невозможно.

Хорошо бы еще покрасить внутреннюю поверхность тубуса черной матовой краской или даже обклеить черным бархатом. И прикрыть щель, по которой перемещается винтик. Иначе переотраженные от трубы лучи смешивают картину спектра.

Для интереса, запитал энергосберегайку от пониженного напряжения. Она стала светиться тусклее. Фотоаппарат выкрутил баланс белого и фото не передает истинной цветовой температуры.


Рис. 18. Энергосберегающая лампа при питании от 80 вольт.

Ее спектр выглядит вот так:


Рис. 19. Преобладание красного спектра в свечении лампы при пониженном напряжении.

Далее поставил светодиодную лампу для растений:


Рис. 20. Светодиодная лампа для растений.

И снял ее спектр:


Рис. 21. Спектр красно-синей светодиодной лампы.

Следом ультрафиолетовая лампа:


Рис. 22. Лампа УФ-диапазона.

И ее спектр:


Рис. 23. Видимая часть спектра УФ-лампы.

Наконец, пришло время старой-доброй лампы накаливания.

Сперва в четверть накала:


Рис. 24. Лампа накаливания при питании 50 вольт.


Рис. 25. Спектр лампы накаливания при напряжении 50 вольт.
Как видим, синяя часть спектра почти отсутствует. Лампа светит оранжевым светом.

Затем прибавил еще 40 вольт, на фотографии не выглядит сильно ярче, т.к. фотоаппарат изменил экспозицию.


Рис. 26. Лампа накаливания при 90 вольтах.

И в ее спектре уже видны синие тона:


Рис. 27. Спектр лампы накаливания при 90 вольтах.

Наконец, 220 вольт:


Рис. 28. Спектр лампы накаливания в полный накал.

Уже почти эквивалентен солнечному спектру.

Итак, что можно сказать в заключении: Прибор работает, спектр можно увидеть прямо из коробки. Но для лучшего качества картинки просвет щели следует уменьшить. Ширина спектра кажется меньше, чем в спектроскопе с дифракционной решеткой. Вероятно, это зависит от качества призмы. На схемах некоторых спектроскопов видно, что призма может состоять не из трех, а из пяти элементов.

Спектроскоп годится как подарок ребенку 3-10 лет. Возможно он пробудит интерес к науке. Немаловажный фактор — компактность. Когда выбираешь подарок, об этом как-то не думаешь, а потом возникает проблема хранения десяти кубометров детского барахла. Еще такой спектроскоп можно прихватить с собой в магазин, когда собираетесь покупать лампочки.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Планирую купить +24 Добавить в избранное +103 +146
свернуть развернуть
Комментарии (71)
RSS
+
avatar
0
первый раз вижу такую штуку. Вкратце зачем она?
+
avatar
  • tykhon
  • 21 октября 2018, 18:23
+16
Для понимания, из каких длин волн состоит видимый свет. Это, в свою очередь, позволяет понимать его природу — физику источника света или состав среды, через которую он проходит.
+
avatar
+2
Ну это я понял по обзору. Т.Е. выяснил как светит лампочка и убрал на полку? или есть использование?
+
avatar
  • tykhon
  • 21 октября 2018, 18:41
+13
В принципе, да. Плюс, объяснил ребенку как устроен свет, солнце, призма, корпускулярно-волновую теорию света, дифракцию и преломление, да много еще чего. Если бы точность прибора была повыше, то можно было бы определять составы веществ. К примеру, поместив медную проволоку в пламя газовой горелки, увидеть полоски меди на спектре пламени.
+
avatar
  • ksiman
  • 21 октября 2018, 20:13
+4
Плюс, объяснил ребенку корпускулярно-волновую теорию света, дифракцию
И он конечно-же понял :)
+
avatar
  • zaycen
  • 21 октября 2018, 22:13
+1
+
avatar
  • Slasher
  • 21 октября 2018, 22:19
+14
Ребёнки, как ни странно, часто понимают ничего так. Это нам кажется что для них что то сложно. А они часто послушали и если и не поняли до конца то запомнили. По крайней мере что такое разрез я на всю жизнь понял ещё будучи дошкольником. Просто спросил у мамы что это на чертеже за надпись разрез, я приболел, а она сидела со мной взяв работу на дом, вот на чертеже я это и прочёл. Мама взяла мою игрушечную машинку и нарисовала её в разрезе. Бабушка пыталась мне, помнится, что то про космос. Вот тут я не допёр как может быть что то бесконечным, и до сих пор не допираю, оно бесконечное, поэтому в голову не лезет до сих пор)
+
avatar
+9
бесконечное, поэтому в голову не лезет до сих пор
гораздо сложнее представить себе вселенную конечной)
+
avatar
  • OreSama
  • 22 октября 2018, 09:40
+1
Ха, тоже мне фокус. Я вот помню, какой когнитивный диссонанс испытал, когда нам по советским ещё лекалам вещали про «вечную и бесконечную» Вселенную, в то время, как в любой книжке по астрономии можно было найти возраст Вселенной, размеры и даже оценки времени её существования.
+
avatar
  • wwest
  • 22 октября 2018, 13:14
+1
Возраст НАШЕЙ Вселенной.
Почему вы решили что она одна и что она имеет границы раз имеет дату рождения?
+
avatar
+1
мне вот тоже не лезет ))) но как-то так
+
avatar
  • LynXzp
  • 28 октября 2018, 03:21
+1
разрез на чертеже
Вспомнил как я ходил в авиакружок в третьем классе и делали модели по чертежам.
Примерно так:
Из таких чертежей



Вышла примерно такая модель:



Модель не моя, но похоже. Я тоже сделал модель Су-37 в третьем классе. Автор фото собрал эту модель в 12 лет.
+
avatar
  • wwest
  • 22 октября 2018, 13:12
0
Современный? Конечно НЕТ.
Они даже 3х законов Ньтона не знают и не понимают.
Они физику по звёздным войнам изучают.
Типа это не настоящее кино и космос, потому что там звука Пму-пиу нет и корабли задом наперёд летают.Идиоты сэр.
Кстати а вы знаете почему в космосе корабли летают задом наперёд?
+
avatar
+3
Ну так потому, что согласно уравнению Циалковского выгодно сначала резко разогнаться, чтобы сжечь на первом этапе полета как можно меньше топлива, а потом потихоньку тормозить, чтобы, скажем, выйти на орбиту вокруг Луны. Для того чтобы тормозить надо лететь движками вперед. Но вообще зависит от того, какой маневр предполагается совершить, корабль может летать и так и так и даже боком. В космосе это как-то все равно.
+
avatar
  • DimaDSP
  • 21 октября 2018, 19:39
+6
Можно «глянуть», что за диоды стоят в лампах дома и сделать выводы
+
avatar
+3
Можно «глянуть», что за диоды стоят в лампах дома и сделать выводы
этим прибором нельзя. спектр всех нормальных ламп LED тоже будет непрерывным. понимать, что за диоды там стоят вам надо из такой картинки

а это другие приборы
+
avatar
+1
Конкретно об этом приборе не скажу, но в спектроскоп из диска можно разглядеть уровень провала голубого, в некоторых случаях указывающий на CRI, интенсивность синего пика и количество красного света.
Пример ниже.

+
avatar
  • neko_nya
  • 21 октября 2018, 20:07
+1
Может быть полезен для проверки спектра ламп и его изменения со временем там, где это важно — для растений или аквариума.
+
avatar
0
ООО, первое применение «по делу». Второе есть?
+
avatar
  • Ivan374
  • 21 октября 2018, 21:16
+1
Я ж указал: определение типа прозрачных минералов по спектру поглощения. Поищите на том же Али «геммологический спектроскоп».
+
avatar
+1
Такой балалайкой спектры поглощения? Да Вы шутите.
+
avatar
  • Ivan374
  • 21 октября 2018, 20:25
+11
Более качественные спектроскопы (с узкой щелью) используют в ювелирном деле для определения типа камней по спектру поглощения. Кстати, на Али есть более дешёвая и вместе с тем более качественная модель спектроскопа (у неё хоть и пластиковый корпус, но щель не столь топорной работы, а выполнена в виде металлического напыления на стеклянной пластине), позволяющая увидеть и фраунгоферовы линии в спектре Солнца, и линии поглощения разных драгоценных и поделочных камней. Можно ещё по спектру источника определить, что за лампа (накаливания, люминисцентная, светодиодная) и грубо оценить качество спектра. Например, есть люминисцентные с редким линейчатым спектром, а есть с широкими участками сплошного, приближенные по спектральному составу к естественному освещению. А в остальном — да, игрушка.
+
avatar
0
линии поглощения разных драгоценных и поделочных камней
вот это уже интересно. можно определить, это бриллиант или фейк?
+
avatar
0
выяснил как светит лампочка и убрал на полку?
Или — убрал лампочку! (и таким образом «прибор» за один раз окупится;)
+
avatar
  • wwest
  • 22 октября 2018, 13:17
0
Бабло с китайских продавцов сшибать по суду АЛИ, за враньё.При покупке ламп, светодиодов, лазеров итд итп.
Такое использование сойдёт? :)))
+
avatar
  • OlgaCze
  • 21 октября 2018, 18:30
+1
У меня в школе не было такого спектроскопа, и лабораторки такой не было. Интересно, для какого это класса лабораторная? Мне кажется, детям 3-10 лет рановато, даже 10 — это еще начальная школа, таких лабораторок у них еще нет и быть не может. Скорее, игрушка для детей 10+.
+
avatar
  • tykhon
  • 21 октября 2018, 18:34
+8
А мой ребенок в свои 10- такие игрушки воспринимает на ура и со спектром теперь знаком. Наверное ребенок ребенку рознь.
+
avatar
+18
«Дети могут учиться всему уже в том возрасте, когда вы им сказки читаете. «Овечка встретила коровку. «Му-му», — сказала коровка. «Бе-бе», — ответила овечка. Вы забиваете голову ребенка этим дерьмом и хотите, чтобы он вырос разумным?» Жак Фреско

Умнейший мужик был…
+
avatar
  • wwest
  • 22 октября 2018, 13:20
+1
Это для СЕМИЛЕТОК!!!
А теперь представте себе уровень образования в СССР ТОГО времени для семилеток (7классов и на работу).
У меня в 10 классной УЖЕ не было!
Изучали спектр, призму, а вот такого прибора НЕ БЫЛО!
Выбросили из учебников, как астрономию и космос сегодня.Бе-бе… бббэээээ, ба…
Слишком умные не нужны были уже той власти Хрущёвско-Брежневской(разницы между ними никакой-только в количестве репрессий).
+
avatar
+3
Супер! Только недавно прочел «Солнечное вещество» Матвея Бронштейна, а тут и обзор на спектрограф:)
+
avatar
  • Ivan374
  • 21 октября 2018, 20:27
0
Это не спектрограф, а простейший спектроскоп. И, к сожалению, с очень широкой щелью, что делает его непригодным к использованию без доработки.
+
avatar
  • APLe
  • 21 октября 2018, 18:34
+1
Интересно, а дешёвые китайские спектрометры бывают?
+
avatar
  • DDimann
  • 21 октября 2018, 18:47
+4
Угу.
Доставка вот только дорогая :)

Если серьезно — то вряд ли.
+
avatar
+2
есть приложение на телефон, можно и сабж прикрутить, калибруют по ртути в люминесцентной лампе емнип
+
avatar
  • ResSet
  • 21 октября 2018, 18:40
0
А глазом так же выглядит или фотоаппарат так запечатлел энергосберегайку? Это получается срезаны затухающие части спектра, из-за этого такая резкая смена?
+
avatar
  • tykhon
  • 21 октября 2018, 18:45
0
Так и выглядит. Но поярче и сдвиг полосок по вертикали потом я убрал, довернув призму на небольшой угол, чтобы она была параллельно щели.
+
avatar
  • Ivan374
  • 21 октября 2018, 20:28
+1
Такой спектр из-за некачественной щели: она широкая и не в фокусе.
+
avatar
  • ResSet
  • 21 октября 2018, 20:41
0
Но в случае с солнцем ведь он не был такой рваный )
+
avatar
+3
это потому, что нет фокуса на бесконечность мне кажется
(ну и состав лампы победнее, чем солнца)
+
avatar
  • Ivan374
  • 21 октября 2018, 21:13
+1
Так у энергосберегайки спектр яркими линиями с полосами затухания. Широкая размазанная щель все узкие линии превращает в широкие полосы, которые перекрываются. В результате и имеем такую картину.
+
avatar
  • OreSama
  • 21 октября 2018, 18:58
+6
Рис. 12. Спектр Солнца.

Как и предполагалось, видим ровный спектр со всей радугой.
Вообще в спектре Солнца должны присутствовать линии поглощения. Просто из-за низкого разрешения аппарата их не видно.
+
avatar
  • tykhon
  • 21 октября 2018, 19:01
+1
Плюсую! Vive la science!
+
avatar
  • Ivan374
  • 21 октября 2018, 20:30
+3
А вот в такой «прибор» линии Фраунгофера прекрасно видны.
+
avatar
0
Вот такой и заказал, воодушевленный обзором.
+
avatar
  • tykhon
  • 21 октября 2018, 23:00
+1
Ко мне уже едет. Будет еще один обзор спектроскопа.
+
avatar
+2
Для щели лучше брать лезвия от бритвенного станка с 2 или более лезвиями. Они тонкие и длинные. Делали бумажные спектроскопы с дифракционной решеткой из dvd диска (без отражательного слоя). В интернете можно найти макет- вырезку на формат картона a4. Там спектр виден даже отчетливее, но свечение слабое (солнце не в счет). Для понимания вопроса «почему фотографии не всегда самые точные по цвету» — очень даже наглядно. Ну а кто не хочет заниматься поделками — этот вариант очень даже хорош! Приделайте его к смартфону — и будет очень не плохой прибор с фиксацией!
+
avatar
+1
+
avatar
+2
Кто-бы выпустил книжку\сайт «Наука на коленке\на кухне» — как из подручных материалов собрать приборы для опытов…
+
avatar
  • Lexeich
  • 21 октября 2018, 20:33
+8
Перельмана читайте. Якова Исидоровича.
+
avatar
+5
«Библиотечка [журнала] Квант», но она ессно тоже закончилась^ в 1991…

Хинт: если cкачаете все .djvu сразу, то точно не прочитаете ни одного:|
+
avatar
  • miklsh
  • 21 октября 2018, 19:54
+1
Заинтересовался, решил взглянуть на али: $6.30 вместе с доставкой.
Из отзывов, если конечно они правдивы, удивила детализация этой приблуды:
Прикольная штука — позволяет посмотреть линейчатый спектр «энергосберегаек» и прочих люминисцентных ламп, сплошной спектр светодиодных ламп. Лазеры дают чёткую одноцветную линию. В солнечном спектре хорошо видны тёмные полоски фраунгоферовых линий. Так что рекомендую.
Дополнительная информация
+
avatar
  • Ivan374
  • 21 октября 2018, 20:34
+1
Отзывы правдивы. :) Я таких две штуки взял летом. Правда, для фотографирования неудобная конструкция, поэтому собираюсь делать на дифракционной решётке.
+
avatar
  • allll
  • 21 октября 2018, 20:38
0
Хм, интересно. Оно на призме или решётке?
+
avatar
  • Ivan374
  • 21 октября 2018, 21:08
+2
На призме.
+
avatar
-3
Для обычного пользователя вещь абсолютно бесполезная, а для ученого абсолютно ненужная, поскольку это игрушка.
+
avatar
  • allll
  • 21 октября 2018, 20:40
+4
Проверить спектр светодиодных ламп умеренно полезно и для обычного пользователя.
+
avatar
  • wwest
  • 22 октября 2018, 13:28
+2
«Обычного пользователя» не переубедить что СД лампы фуфло или у них что то не то со спектром.
Ждность для него это всё.
Не будет он смотреть и изучать физику.
Проверено.
+
avatar
  • userman
  • 21 октября 2018, 21:14
+3
Кто-то варит тушенку а кто-то спект мерит
+
avatar
+1
А нельзя ли совместить?
+
avatar
  • Serg32
  • 21 октября 2018, 21:35
+1
А для детей?
+
avatar
  • Slasher
  • 21 октября 2018, 22:22
+7
Ну да, не фонарик или очередной ножичек, спору нет, штука с точки зрения не любопытного человека малоинтересная. Но тем кому всё интересно для тех интересная.
+
avatar
  • vkozloff
  • 21 октября 2018, 22:02
+1
Хорошая игрушка для детей. Плюсую. Разрешающая способность, конечно, вырвиглазная, но чего хотеть от такой щели и оптики.
+
avatar
  • Ivan374
  • 21 октября 2018, 22:49
+2
Фишка в том, что за меньшие деньги есть такая же игрушка, но с узкой щелью.
+
avatar
  • uruksym
  • 21 октября 2018, 23:33
+3
Анализ снимков можно проводить на сайте
spectralworkbench.org

Там же можно взять инструкцию по сборке своего спектрометра из бумаги и dvd диска
+
avatar
+1
Познавательно. -Спасибо! ;-)
+
avatar
  • Alex_74
  • 22 октября 2018, 07:59
+2
К фотографиям спектров различных ламп комментарий о результатах — было бы совсем отлично.
+
avatar
  • SergNF
  • 22 октября 2018, 11:27
0
… Но все-таки надеяться на то, что мы там сможем увидеть тонкие полоски, годные для спектрального анализа веществ, невозможно…
Вы опечатались или таки можно поднатужиться и таки сделать для «спектрального анализа веществ»?
Естественное «жидких». Хоть что-то большее pH (npk)? С cd-диском не получилось :(
+
avatar
  • tykhon
  • 22 октября 2018, 11:33
+2
Говорят, пластиковый спектроскоп ловит фраунхоферовские линии солнца. Скоро приедет, посмотрим. Если так — сможем делать спектроскопию, к примеру, масел, чтобы понять состав.
+
avatar
+2
Я ожидал большего от такой призмы. Хотя, возможно, фотоаппарат существенно исказил спектр. Но обзор интересный!
На самом деле, зелёный свет в спектре УФ лампы излучает белый пластик. Обычно зелёная линия самой лампы крайне слаба:

Это снималось самодельным спектроскопом из диска. Вот спектр люминофорного фито светодиода+линии лазеров:

Также получалось сфотографировать Фраунгоферовы линии, но для этого пришлось постараться. На фотографии инфракрасная часть:
Ещё несколько спектров и много информации по теме есть на сайте.
+
avatar
+1
+
avatar
  • Ingenegr
  • 29 октября 2018, 15:39
0
Есть программа для Андройда AspectraMini.
Она меряет интенсивность цвета и предназначена для использования с спектрометром на CD диске.
Попробуйте использовать ее с этим спектрометром. Должно неплохо получиться.

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.