Úloha 4.: Spektroskopie s CD Zpracoval: Radek Ševčík Datum: 8.2.2009, 11.2.2009 Zadání: Úkolem je sestrojit jednoduchý spektrometr a určit jeho základní parametry pozorováním spektra známého objektu. 1. Pořiďte si staré CD a vyrobte si svůj osobní spektroskop. 2. Určete vzdálenost drážek na CD (nebo DVD), tzv. mřížkovou konstantu. 3. Nakreslete nebo zachyťte běžným digifotoaparátem spektra několika zdrojů ve vašem okolí. 4. Pořiďte RAW snímek spektra a zkuste jej okalibrovat na vlnové délky prostřednictvím identifikace známých čar ve spektru. Pro testování spektroskopu jsem použil několik různých CD medií, abych zjistil, který povrch je pro takové pokusy nejlepší.
Použitý fotoaparát: FUJI S7000 TTD: Snímač je Fujifilm SuperCCD IV HR s úhlopříčkou 1/1,7, fyzicky obsahuje 6,63 miliónů buněk Zaostřování je TTL kontrastové (vyhodnocování kontrastu na CCD), automatické, automatické průběžné a ruční. Ostření je od 50 / 90 cm (širokoúhlý objektiv / teleobjektiv) do nekonečna Měření světla vyhodnocuje 64 zón, nabízí režim multi, bodové a průměrové Kompenzace expozice -2.0 EV až +2.0 EV v krocích po 0.3 EV Rychlost závěrky 15 sec až 1 / 2000 sec Nastavení citlivosti 160, 200, 400 ISO, pro snímky 3 Mpx a menší až 800 ISO Vestavěný blesk je automatický, ovládaný senzorem, v širokoúhlém režimu dosah až 8,5 m, teleobjektiv až 7,9 m, režimy automat, redukce červených očí, nucený blesk, potlačený blesk, pomalý synchron, redukce červených očí plus pomalý synchron Spektroskop, model 1.: Byla použita krabice od záložního zdroje, zevnitř začerněná, štěrbina vytvořena pomocí výměnných nožů, místo na CD dostatečně velké a přístupné, aby se dala pohodlně měnit. Viz foto: spektrum svíčky: spektrum stolní halogenové lampy: Nevýhoda: Absolutně nevhodný pro slabé zdroje, resp. v kombinaci s použitým digitálním fotoaparátem.
Spektroskop, model 2.: Byl sestaven podle vlastního nákresu. Je určen pro polovinu CD a důraz byl kladen na co nejmenší rozměry, aby bylo možné měřit i slabé zdroje. Taky byla snaha vytvořit jej tak, aby umožňoval dostatečnou manipulaci s fotoaparátem a tím bylo možné najít optimální úhel pro pořízení snímku. Bohužel můj fotoaparát sice umí ukládat do formátu RAW, nicméně není to standardní formát RAW, ale speciální formát firmy Fuji, který neumí většina softwarových nástrojů použitelně načíst a pracovat s ním. A na tvorbu vlastního software, který by toto uměl není bohužel dostatek času. Proto jsem se rozhodl nafocená spektra porovnat alespoň vizuálně. 1.) Testování barev monitorů. Rozhodl jsem se provést srovnání spekter dvou technologií počítačových monitorů. Jako zástupce technologie LCD jsem použil monitor Samsung SyncMaster 245B, 24" a jako zástupce klasické technologie CRT starý monitor LITEON 19". Na každém testovaném monitoru jsem zobrazil základní barvy a provedl nafocení spektra. Sledoval jsem obě standardně používané palety, tj. RGB i CMYK. Barvy pozadí byly vytvořeny v grafickém editoru přesným poměrem složek.
Paleta testovaných barev: Barva č. 1: Bílá (white) I bez detailnější analýzy pomocí grafu je zřetelně vidět rozdíl, v tvorbě bílé barvy. Barva č. 2: Červená (Red)
Barva č. 3: Zelená (Green) Barva č. 4: Modrá (Blue) Barva č. 5: Tyrkysová (Cyan)
Barva č. 6: Fialová (Magenta) Barva č. 7: Žlutá (Yellow) Barva č. 8: Černá (black) Bohužel, vyzařování monitorů v černé barvě bylo pod obtížně registrovatelné. Je zřetelně vidět, že klasický monitor CRT má spojitější spektrum, barvy jsou více "roztáhlé" a tudíž bude poskytovat lepší barevné podání, což je obecně známé. LCD monitory mají výrazně diskrétní spektrum a tudíž si vypomáhají různými fintami, aby ošidili lidské oko a donutili si ho myslet, že vidí jinou barvu než zobrazují (přeblikávání).
2.) Další světelné zdroje. a) klasická svíčka b) stolní halogenová lampa c) bílá LED dioda
3.) Analýza spektra. Naprostá většina vlastních snímků se bohužel ukázala jako nevhodná pro analýzu spektra, proto jsem použil jeden ze snímků pořízených v observatoři na Kraví Hoře. Konkrétně jde o snímek číslo 4209 a pomocí programu IRIS, jsem zobrazil jeho spektrum ve formě grafu (funkce View Slice): Peak pixel λ [nm] Prvek 1 160,0 555,5 Hg 2 235,2 544,1 Terbium TB 3+ 3 307,5 546,5 Hg 4 560,0 436,6 Hg 4.) Určení mřížkové konstanty. Podle jednoduchého návodu na http://fyzweb.cuni.cz/zajimavosti/veletrh/prispevky01/drozd/ jsem udělal několik měření a spočítal jsem přibližnou vzdálenost drážek na CD. Vzhledem k amatérským podmínkám a nemožnosti provést přesnější měření jsem stanovil hodnotu mřížkové konstanty na δ = (1,6 ±0,1) µm