Simple spectroscopes and some simple experiments.

  Первый спектроскоп я сделал в прошлом веке. Хотелось по спектру пламени определять какой электролит залит в электролизер. Идея оказалась хорошей, но нерабочей. Просто натрий дает яркую желтую засветку пламени, а калий – практически незаметную. Я об этом не знал и поэтому сделал первый спектроскоп. Это было маленькое чудо работающее на просвет, с дифракционной решеткой отпечатанной на пленке «Микрат». В конце выяснилось, что проще капнуть немного электролита на полу-сгоревшую спичку и внести в пламя газовой зажигалки. Ярко желтая засветка ионов натрия, которую ни с чем нельзя спутать, видна и без спектроскопа. Калий такой засветки не дает.
  Но спектроскоп остался. В течении недели я рассматривал спектры солнечного света, люминесцентных ламп, светодиодов, лазеров и всего, что попадалось под руку. Это интересно и очень познавательно. Но практического применения спектроскопу я  не нашел и он «погиб» в ящике с инструментами.
  Через несколько лет необходимость в простом спектроскопе возникла снова. Мне пришлось фотографировать в помещениях с искусственным светом. Человеческий глаз, устроен так, что он привыкает к любому свету и рано или поздно свет воспринимается как белый. А камера – нет. Поэтому то, что было белым, на фотографии может оказаться желтым или голубым. Фотографы – профессионалы делают все коррекции «на вскидку», но я не профессионал. Мне нужно увидеть качество освещения, после чего я смогу приблизительно сказать в какую сторону будут «уходить» цвета на фотографии и как с этим «бороться».
  Для примера, давайте посмотрим на фотографию моей цветовой пробы, при разном освещении (камера “Canon XSI”). Справа - спектры света отраженного от белого листа бумаги.

  1 и 2 – прямой солнечный свет и в тени
  3 и 4 – комбинация люминесцентное плюс лампы накаливания и просто люминесцентное.
  Интересно, что самая близкая цветопередача в пробе  № 3, если не считать, что она "утянута" в сторону красного. И, как обычно, ни одна из проб полностью не повторяет оригинал.
  Корректировать освещение это задача скорее философская, чем практическая. Есть сотни методов, но это не цель данной статьи.
   В результате, в моей сумке вместе с фотоаппаратом, всегда лежал простой спектроскоп, который я недавно потерял. Пришлось сделать новый и вот что получилось.

  Это действительно новый спектроскоп в чехле от старого. Думал, что удастся сделать что то лучше, пробежался по Интернету, посмотрел фотографии и описания ... Не скажу, что мой спектроскоп – лучший. Он просто хороший, универсальный, компактный и, что не маловажно, прочный. С него, кстати, и сделаны предыдущие фотографии.
  Ни что так хорошо не расскажет об устройстве, как простой чертеж. Пусть это будет эскиз, но на нем Вы можете посмотреть устройство спектроскопа.  Итак, вид сверху, в разрезе, на рисунке ниже.

  Пропустим пособие по урокам «ручного труда» для учеников младших классов. Вы должны знать только, что CD диск режут ножовочным полотном только мазохисты. Остальные вырезают обычными канцелярскими ножницами. А блестящее покрытие прекрасно снимается липкой лентой, если предварительно вымыть диск с мылом или обезжирить.
  Следующее, 15-ти секундное видео, даст представление о том, как выглядит щелевой спектроскоп или то, с чего был нарисован предыдущий эскиз.

  Этот спектроскоп прочно «прописался» в сумке с фотоаппаратом. По совместительству, пустое место в середине, используется как коробочка для трех светофильтров.
  А теперь о более веселом. Если Вы, таки да, решите сделать такой спектроскоп, то останутся два кусочка CD диска. Их (можно) нужно использовать. Как? Посмотрите на фото.

  А самое смешное, что очки, куда вставлены оставшиеся куски CD диска, работают ничуть не хуже, чем коробочка спектроскопа. Единственный нюанс – расстояние между фрагментами CD должно соответствовать расстоянию между зрачками глаз. Посмотрев на источник света  (люминесцентная лампа, подойдет) через кусочки CD, Вы легко найдете это положение.
  Следующие фотографии дают наглядное представление как это работает. Слева – фотография люминисцентной лампы, которая освещает кухню. На остальных фото, тоже, только через «очки» и под разными углами.

  Очки – это не такой точный прибор, как щелевой спектроскоп. Ими тяжело пользоваться при рассеянном освещении и сильном боковом свете. За то, через очки, спектр виден в объеме! То есть перед Вами открывается длинная линия спектра, уходящая в бесконечность. Ощущение настолько нереальное, что кажется, что ее можно потрогать руками.

  Применение спектроскопа ограничивается только нашими желаниями и фантазией. Например, посмотрев на свет фар, соседа по гаражу, легко узнать что у него не «Ксенон», которым он так гордится, а обычные лампы покрашенные синим. Ему об этом лучше не говорить. Может он и сам об этом знает, а может его обманули на автосервисе. Выбор ламп дневного света становится увлекательным занятием. Особенно когда продавец пытается «втюхать» «ну очень хорошие ламы», а Вы через очки видите что это, немного, не соответствует действительности. При некоторой сноровке можно даже сказать в какой провинции Китая эта лампа была изготовлена. Продавцу, об этом, то же не стоит рассказывать, так как его задача продавать, а наша – выбирать. Посмотрев на светящиеся окна многоэтажки, Вы с полу-взгляда сможете сказать где используют лампы накаливания, а где – люминесцентные. Я думаю, что Вас совершенно не расстроит то, что пламя газовой плиты не совсем голубое. При ближайшем рассмотрении оно распадается на шесть цветов, которые в сумме дают голубой.

  С такими простыми приборами Вы можете легко заняться определением спектральных составляющих освещения (света) или качественным анализом химических соединений. В первом случае Вам поможет книжка Ю.Н.Давиденко «Современная схемотехника в освещении», где на первых 20 страницах изложена практическая информация о свете и источниках света (pitaemled.biz). В случае качественного анализа – все немного сложнее. Но базовую информацию  Вы сможете прочитать на lasers.org.ru

17.06.2011 SKootS