Theremino- Spektrometer

Hier gibt es Fachwissen auch ohne Experimentierkästen

Theremino- Spektrometer

Ungelesener Beitragvon buedes » 19. Jan 2017, 09:26

Meine Experimente mit NEVA-Optik und den selbst gebauten Zusatzteilen sind beim Thema Spektroskopie inzwischen an einem Punkt angekommen, wo es sinnvoll wird, dafür einen eigenen Thread aufzumachen.

Insbesondere mit dem Theremino- Programm habe ich jetzt glücklicherweise eine für meine Intentionen sehr gut brauchbare, komfortable Software gefunden. Das Programm ist Freeware und OpenSource und unterliegt somit keinen Einschränkungen bei dessen Verwendung oder Veröffentlichung von Anwendungen.

Zu dieser Auswerte-Software ist bei Theremino auch ein Vorschlag für einen passenden Selbstbau- Spektrometer zu finden. Dessen Konzeption entspricht im Wesentlichen auch meinen Erkenntnissen aus den Experimenten mit meinen NEVA-OPTIK- Ergänzungsteilen. (Siehe hier!)

Schon mit wenigen preiswerten Bauteilen lässt sich das Gerät realisieren. Das sind:
WebCam
1000-Linien-Gitterfolie
(verstellbarer) Spalt
Auch ohne weitere optische Teile wie Linsen usw. ergibt sich nach dem Einbau in einen lichtdichten Kasten schon eine einwandfreie Funktion. Die Kamera und das Gitter werden einmal richtig justiert und befestigt. Dann ist das Gerät nach Anschluss an den Computer immer wieder sofort einsatzbereit.

Bild

Bild

Im Moment ist eine Kamera mit einer Auflösung von 640x480 Pixel eingebaut. Falls im Laufe der weiteren Experimente eine höhere Auflösung gebraucht würde, wäre es leicht möglich, diese zu wechseln.


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Re: Theremino- Spektrometer

Ungelesener Beitragvon buedes » 22. Jan 2017, 17:17

Skaleneichung

Zur Eichung des Programms verwende ich eine Sparlampe CFL (Compact Fluorescent Lamp).

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Dieser Lampentyp enthält Quecksilberdampf, welcher für zwei charakteristische Spektrallinien verantwortlich ist. Das sind die Linien bei 436 nm und 546 nm.

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Die beiden Eichpunkte werden einfach zu den entsprechenden Peaks hingeschoben. Dann ist das Programm einsatzbereit. Mich stört ein wenig, dass diese Prozedur vor jeder Sitzung erneut vorgenommen werden muss und die Einstellung nicht gespeichert werden kann.

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Re: Theremino- Spektrometer

Ungelesener Beitragvon buedes » 27. Jan 2017, 16:14

Genauigkeitstests

Mit einigen genau spezifizierten Dioden habe ich den Apparat hier mal überprüft:

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Laser-Diode 650nm

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blaue LED 468nm

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Infrarot-Diode 850nm

Damit ist dann die Darstellungsgrenze im oberen Wellenbereich erreicht. Aber sonst zeigt diese Messreihe, dass ich von einigermaßen exakten Ergebnissen ausgehen kann. Kurzum: Die Arbeit hat sich gelohnt.

Leicht nachzubauen! :thumb:

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Re: Theremino- Spektrometer

Ungelesener Beitragvon buedes » 2. Feb 2017, 23:35

Filterwirkungen

Gelbfilter Nr.3 (Opas Kamera-Vorsatz zur Dämpfung der Strahlkraft des blauen Himmel, um die Wolken sichtbar zu machen. :-) )

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Belichtet mit der Sparlampe, fällt der gesamte blaue Bereich mit den dortigen Spitzen ganz weg. (Vgl. mit dem ersten Spektrum oben)
Der übrige Teil des Spektrums wird von der Filtermaßnahme überhaupt nicht berührt.

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Re: Theremino- Spektrometer

Ungelesener Beitragvon buedes » 4. Feb 2017, 17:58

Aus meinem LANGE-Photometer LP3 (den ich mal vom Flohmarkt mitgenommen hatte,) habe ich den Grünfilter mit der Aufschrift W 650 gezogen um ihn am Spektrometer zu testen.

Bild
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Aber nicht wie erwartet wird hier die Komplementärfarbe gesperrt, also magenta. Vielmehr wird alles gesperrt und nur die Eigenfarbe grün durchgelassen.
Wie ist das nun zu erklären?

Gruß, Horst
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Re: Theremino- Spektrometer

Ungelesener Beitragvon Georg » 5. Feb 2017, 12:09

Hallo Horst,
es gibt Filter in (fast) jeder denkbaren Ausführung.
Es gibt meines Wissens keine wirklich systematische
Bezeichnungsweise. Hier :
http://www.schott.com/advanced_optics/g ... index.html
gibt es einen Überblick über die Gläser von Schott.
In Photometern verwendet man meist Filter wie dein
Grünfilter W6500 , um möglichst schmale Bänder
herauszufiltern.
Auf dem Bild oben sieht das Filter fleckig bzw "verwischt"
aus. Ist das evtl eine Folie?
Gruß
Georg
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Re: Theremino- Spektrometer

Ungelesener Beitragvon buedes » 5. Feb 2017, 22:24

Hallo Georg,

bei genauerem Hinsehen erkenne ich an dem Teil 2 verschiedene Glasplatten, welche entweder eine Folie oder auch eine Beschichtung einschließen. Die eine Platte ist grün. Einen roten Reflex kann ich in der Kombination drinnen auch noch ausmachen.

O.K, dann habe ich jetzt mitbekommen, dass es da viele Möglichkeiten optischer Filter gibt. Zwei Arten habe ich bei meinen Versuchen hier kennengelernt: Interferenzfilter (im letzten Spektral-Experiment ) und Adsorptionsfilter (der Gelbfilter).

Weiter geht´s...

Gruß, Horst
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Re: Theremino- Spektrometer

Ungelesener Beitragvon Physikfan » 6. Feb 2017, 09:33

Hallo Horst

Es gibt Bandfilter (Interferenzfilter für 546 nm, arbeiten wie ein Fabry Perot), die dieses Grün durchlassen und sonst nichts.
Aber es gibt auch Filter, die z.B. Rot nicht durchlassen.
Dann erscheint die Komplementärfarbe Grün in Durchlassrichtung, die aber kein "reines" Grün darstellt.
Wichtig sind auch Kantenfilter, die oberhalb oder auch unterhalb einer
Bestimmten Wellenlänge sperren bzw. Durchlassen,
z.B UV-Filter für den Fotoapparat.

VG

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Re: Theremino- Spektrometer

Ungelesener Beitragvon Georg » 6. Feb 2017, 09:43

Hallo Horst,
ein durchgehendes Benennungsprinzip scheint zu gelten:
namensgebend ist die durchgelassene Farbe, genauer gesagt
wie es dem Auge erscheint, wenn weißes Licht gefiltert wird.
Hierzu noch eine Anmerkung:
Aber nicht wie erwartet wird hier die Komplementärfarbe gesperrt, also magenta. Vielmehr wird alles gesperrt und nur die Eigenfarbe grün durchgelassen.

Tatsächlich wird "Magenta" bei dem W6500 gesperrt, denn Magenta ist keine
physikalische Farbe, sondern eben Mischfarbe von "allem außer grün".
Filter, die alles außer Grün durchlassen, könnte man als Magenta
bezeichnen, ich habe aber auch schon die Bezeichnung "-grün" gesehen,
also "minusgrün", öfter aber "purpur".
Magenta ist, glaube ich mich zu erinnern, eine Bezeichnung die Kodak
im Rahmen von Kodakcolor kreiert hat.
Ich vermute, weil Purpur für Amerikaner "unaussprechlich" ist. :=)
Gruß
Georg
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Re: Theremino- Spektrometer

Ungelesener Beitragvon buedes » 20. Feb 2017, 12:36

Flammenspektrometer-Aufbau

Bild

Mit diesem Aufbau ist es mir jetzt endlich gelungen, die Natrium-D-Linie mittels Kochsalz behaftetem Glühdraht aufzunehmen.

Bild

...und sogar mit genauem Treffer des Peaks bei 589 nm auf meiner Skala. :D
Mal sehen, ob ich bei weiterer Optimierung des Experiments auch noch die beiden dort eng beieinander liegenden Linien getrennt ins Visier bekomme!

Gruß, Horst
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Re: Theremino- Spektrometer

Ungelesener Beitragvon buedes » 21. Feb 2017, 04:07

Tatsächlich: Durch weiteres Verengen der Spalteinstellung erhalte ich noch folgendes verbessertes Bild:

Bild

Man kann deutlich die beiden eng nebeneinander liegenden Spitzen sehen. Nach "amtlichen" Angaben liegen diese bei 588,995 nm und bei 589,592nm.

...und das alles mit meiner Billig-Ausrüstung!

Gruß, Horst
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Re: Theremino- Spektrometer

Ungelesener Beitragvon mjwolf » 21. Feb 2017, 14:45

Georg hat geschrieben:Magenta ist, glaube ich mich zu erinnern, eine Bezeichnung die Kodak
im Rahmen von Kodakcolor kreiert hat.
Ich vermute, weil Purpur für Amerikaner "unaussprechlich" ist. :=)


Warum sollte ein Amerikaner auch "purpur" sagen wollen, wo er doch das Wort "purple" dafür zur Verfügung hat?
Oder hab ich auch bei den Farben im Englischunterricht nicht aufgepaßt?
;-)
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Re: Theremino- Spektrometer

Ungelesener Beitragvon Georg » 21. Feb 2017, 16:23

derwischd!

Da hab ich wohl nicht deep genug nachgedacht. :=)

Georg
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