Optik-Experimente mit NEVA, SEG und Eigenbauergänzungen

[buedes]

Hallo Physikfan,

da strahlt meine LED-Taschenlampe

Bei der Platzierung habe ich mich in etwa an die Vorgaben gehalten, danach sollen die Abstände ungefähr 10cm betragen, und der Winkel der Abweichung wäre dann 61 Grad.

Ja und wie groß ist eigentlich die Brennweite des Hohlspiegels - keine Ahnung.

Gruß, Horst

[Physikfan]

Hallo Horst

Ich hoffe, Du hast auch eine manuell fokussierbare
Digitalkamera.
Damit würde ich über das plane Gitter
Auf den Spalt scharfstellen, bei voller
Beleuchtung.
Aufnahmen machen und dann verdunkeln.
Die Taschenlampe würde ich auf den Spalt
Fokussieren.
Dann sollte es klappen.

Viel Erfolg

Physikfan

[Physikfan]

Hallo Horst

Für Justier-Arbeiten mit einem optischen Gitter sind Weißlichtquellen und Pseudoweißlichtquellen denkbar ungeeignet,
einfach deshalb, weil Du dann kein exaktes Bild des Eintrittsspaltes irgendwo auffangen kannst.
Wesenlich besser sind da Na-, Hg- oder Ne-Spektrallampen.
Auch Glimmlampenlicht ist geeignet, allerdings kann die kleine Intensität ein Problem sein.
Aber auch eine sehr hellen Sparlampe oder Leuchtsstoffröhre ist mit Einschränkung geeignet,
weil da die Hg 564 nm Linie durchkommen kann, die dann ein scharfes Bild des Eintrittsspaltes liefern kann.

VG

Physikfan

[Physikfan]

Hallo Horst

Anbei etwas zu Konkavgittern:





Viele Grüße

Physikfan

[Physikfan]

Hallo Horst

Anbei Gitterkataloge von Jobin-Yvon:
http://www.horiba.com/fileadmin/uploads ... atings.pdf
http://www.horiba.com/fileadmin/uploads ... ype_IV.pdf

Ich nehme an, Deine zwei Nummern kannst Du da finden:

Nr. 530 25 050 Plangitter
Nr. 532 00 130 Konkavgitter

Viele Grüße

Physikfan

[Physikfan]

Hallo Horst

Anbei noch die Tabelle für das plane Gitter:



Viele Grüße

Physikfan

[buedes]

Spektrum mit Plangitterreflektor

Auch mit dem Plangitterreflektor und zwei Hohlspiegeln erhalte ich schon mal ein aufgefächertes Spektrum. Es wirkt zwar noch etwas unscharf, aber grundsätzlich geht es so.






Da die Hohlspiegel nur eine Brennweite von 10cm haben, wird es etwas eng auf der Grundplatte. Hier stoße ich dann mit den selbst konstruierten Holzfüßen an Grenzen. Aber die darin eingelassenen Haltemagnete bewähren sich jedenfalls bestens. Zum Verschieben muss man schon ganz schön Kraft aufwenden.

Gruß, Horst

[Physikfan]

Hallo Horst

Bitte leuchte doch mal mit einem Laserpointer rot oder grün
Auf Deinen Eintritts-Spalt, wenn Du keine Spektrallampe hast.
Dann solltest Du wirklich ein scharfes Spaltbild bekommen können.

Viele Gruesse

Physikfan

[buedes]

Hallo Physikfan!

Im nächsten Schritt werde ich jetzt versuchen den ganzen Strahlengang Schritt für Schritt sorgfältig auszurichten und zu optimieren, so ähnlich wie in diesem Script dargestellt.

Gruß, Horst

[Physikfan]

Hallo Horst

Super Skriptum!!
Hast Du das im Internet per Zufall gefunden?

Viele Gruesse

Physikfan

[buedes]

Weitere Ergänzungen zum Experimentiermaterial:



Gruß, Horst

[buedes]

Es fehlte noch ein gescheites Gitter in meiner Sammlung.

Bei AstroMedia wurde ich fündig mit dem "Durchlicht- Beugungsgitter" zu 1.000 Linien per mm.
Für 4,90€ kam ein Bastelsatz mit Gitterfolie und Ausschneidevorlage auf Pappe für 4 Dia- Rähmchen zum Einkleben des Gitters.



Noch nicht ganz sicher bin ich, ob ich den Folienabschnitt richtig herum eingeklebt habe.

Gruß, Horst

[Physikfan]

Hallo Horst

Wichtig ist nur, dass der Spalt parallel zu den Gitterfurchen steht.
Ob Du Vorder- oder Rückseite in Richtung Spalt stellst,
Sollte nicht viel ausmachen.
Bin schon gespannt auf Deine "Transmissionsspektren"!

Gruß

Physikfan

[buedes]

Hallo Physikfan,

gehe ich richtig in der Annahme, dass auf dem Folienstreifen oben in meinem Bild die "Gitterfurchen" längs, also von links nach rechts verlaufen, parallel zu dem dort sichtbar gewordenen Farbverlauf.

In der "Bauanleitung Handyspektrometer" vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik lese ich aber "Beachten: Die Gitterlinien verlaufen senkrecht zu dem im Gegenlicht sichtbaren Farbverlauf (blau --> rot)." Das wäre dann eine falsche Aussage.

Gruß, Horst

[Georg]

Hallo Horst,
eine Falschaussage von Max Planck? Blasphemie! :=)
Nein, was sich auf deinem Bild von links nach rechts
erstreckt, ist höchstwahrscheinlich das Bild einer
Neonröhre, der Farbverlauf geht ja eindeutig von
unten nach oben,
Gruß
Georg

[buedes]

Hallo Georg,

nun habe ich den Streifen mal unter dem Mikroskop betrachtet, und ich meine tatsächlich feine parallele Linien von links nach rechts gesehen zu haben.

Gruß, Horst

[Physikfan]

Hallo Horst

Ich kann Dir für alle Deine Optikexperimente dieses Buch empfehlen (Experimente zur Optik, inklusive Polarisation, Beugung und Interferenz).




Viele Grüße

Physikfan

[Physikfan]

Hallo Horst

Bitte nimm Dir ein Beispiel am Gitterspektrometeraufbau von Leybold:


Das Licht einer Natriumdampflampe wird auf den Eintrittsspalt abgebildet.
Die Linse nach dem Eintrittsspalt macht das Lichtbündel parallel, welches dann auf das Gitter trifft.
Je nach Beugungswinkel (Aufbau für Transmission und Reflexionsgitter gleichermaßen geeignet) stellst Du Deine Kamera mit Objektiv auf den Eintrittsspalt scharf.
Zum Lichtschutz würde ich mehrere Lagen von schwarzen Samt verwenden.
Verwendest Du eine Kamera ohne Objektiv, braucht Du noch eine zusätzliche Konvexlinse auf der optischen Bank vor Deiner Kamera.

Man sieht bei Deinem Foto, dass die Gitterfurchen dieser Transmissionsgitterfolie parallel zu den einzelnen (Leuchtstoffröhren)-Linien, (sehr schön zu sehen die Hg 546nm Linie), stehen.
Übrigens ist die Gitterauflösung definiert als Gesamtzahl der vom Lichtbündel getroffenen Gitterfurchen mal Ordnung der Beugung, bei Dir ist das die erste Ordnung, also eins.
Bei Deinen Experimenten mit dem "Digitalmikroskop" zum Aufnehemen von Mikroskopspektren wird daher die Auflösung eher mager sein.


Viele Grüße

Physikfan

[Physikfan]

Hallo Horst

Habe eben noch etwas über Spektroskopie gefunden:

http://www.spektrometrie.info/files/oes-spektrometrie__grundlagen.pdf
http://www.ruhr-uni-bochum.de/ep2/deutsch/lehre/vorlesungen/PD/3_Geraete.pdf
http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1958VeGoe...7..123T&defaultprint=YES&filetype=.pdf
http://documentslide.com/download/link/zur-justierung-des-konkavgitters-in-streifender-inzidenz
https://e3.physik.uni-dortmund.de/e3a/diploma_thesis/Bjoern%20Lenzmaann%20Diplom.pdf
http://userpage.fu-berlin.de/geoiss/ress/Bachelor/BSc-Schnitt_Sabrina-2013.pdf
http://www.iap.tu-darmstadt.de/fileadmin/nlq/theses/BSc_Thesis/BSc_thesis_Buechler.pdf
http://www.univie.ac.at/anfpra/neu1/ps/ps4/PS4.pdf
http://psi.physik.kit.edu/downloads/Spektrometer_Arbeitsblaetter_komplett.pdf

Viele Grüße

Physikfan

[buedes]

Nach langer Herumprobiererei heute endlich wieder mal ein Erfolgserlebnis:



und zwar mit dieser Anordnung, bestehend aus Sparlampe, lichtdichtem Tubus mit Spalt und Gitter, Webcam:



Webcam, Modell aus Honkong- 3,41€ !!

In den Kopf gesetzt habe ich mir, den ganzen Spektralapparat nach dessen Optimierung in ein handliches lichtdichtes Holzkästchen einzubauen und dabei die Möglichkeit vorzusehen, auch Proben-Küvetten durchleuchten zu können.

Gruß, Horst

[Physikfan]

Hallo Horst

Das sieht ja absolut toll aus.
Ist das jetzt das plane Reflexionsgitter?
Für die Absorptionmessungen schau Dich im ebay nach Seltenenerdsalzen um.
Diese zeigen scharfe Absorptionslinien im sichtbarem Licht.

Viele Grüße

Physikfan

[buedes]

Hallo Physikfan,

also der schwarze Tubus enthält am schrägen Ende ein Stück von der weiter oben gezeigten Astromedia- Gitterfolie und an seinem Eingang einen Spalt, bestehend aus 2 eng zusammengeschobenen Streifen schwarzen 140g-Kartons.

Gruß, Horst

[buedes]

Nochmals „Verstellbarer Lichtspalt“

Mein erster Entwurf hier läuft zwar sehr präzise, ist aber nur aufwändig herzustellen.



Deshalb habe ich über Alternativen nachgedacht, welche ohne Spezialmaschinen herstellbar sind. Dabei ist nun folgender Typus herausgekommen, basierend auf den als Cent- Artikeln erhältlichen Spindel-Trimmern:



Der Spindeltrimmer liefert neben dem Mikroantrieb auch noch eine hinreichend genaue Führung für die Rasierklinge. Diese muss dann nicht nochmal extra geführt werden. Als Befestigung reicht Kleben mit einem guten Kleber.

Wenn ich das wollte, könnte ich auch noch den gerade eingestellten Widerstandswert des Potis als Maß zur Anzeige der Spaltbreite nutzen.

Gruß, Horst

[Physikfan]

Hallo Horst

Sehr interessante Konstruktion.
Kannst Du mit Deinem neuen Spalt eine Breite von 100um erreichen und bleibt der Spalt dabei parallel?

VG

Physikfan

[buedes]

Hallo Physikfan,

das ist nun aus meiner Bastelei geworden:



Leider ging es doch nicht ganz ohne zusätzliche Führungsleisten. Aber mit der verwendeten Trimmer- Mechanik lässt sich der Spalt sehr feinfühlig einstellen.

Inwieweit er die von dir veranschlagten techn. Werte erfüllt, muss ich jetzt noch ermitteln.

Gruß, Horst

[mjwolf]

Leider ging es doch nicht ganz ohne zusätzliche Führungsleisten. Aber mit der verwendeten Trimmer- Mechanik lässt sich der Spalt sehr feinfühlig einstellen.

Inwieweit er die von dir veranschlagten techn. Werte erfüllt, muss ich jetzt noch ermitteln.

Gruß, Horst

Hi Horst,

ich bin gespannt... Die Idee fand ich jedenfalls super!

VG
Martin

[buedes]

Hallo Martin und Physikfan,

hier nun 3 Schnappschüsse vom "Zudrehen" des Spaltes, aufgenommen mit meiner "Ohrkamera" :

Spaltbilder Bemaßung.jpg (58.02 KiB) 97843-mal betrachtet

Wie man sieht, bleibt der Lichtspalt parallel bis zum Schluss. Ich glaube das reicht aus für ergänzende Experimente und vor allem auch für meinen projektierten Spektrometer.

Gruß, Horst

[Physikfan]

Hallo Horst

Das ist absolut toll.
Unter 10 um!!!!
Wie kannst Du das auf vier Stellen genau messen?

VG

Physikfan

[buedes]

...das macht das Programm "Supereyes"!

Gruß, Horst

[buedes]

In folgender Anordnung lässt sich nun mit wiederholbarer Genauigkeit ein Spektrum erzeugen und auch mit einer Webcam aufnehmen. Ich musste erst ein Gefühl dafür entwicklen, dass man durch das Gitter hindurch auf den Spalt scharf stellen muss.
Dank an Physikfan!



Mehrere dieser sehr preiswerten Webcams habe ich ausprobiert, alle mit einer Auflösung von 640 x 480 Pixel. Ich denke mal, das reicht für diesen Zweck aus. Mit dem verstellbaren Objektiv kann man durch Drehen scharf stellen.

Allerdings ist mir aufgefallen, dass sich die Schärfe nicht über die gesamte Bildbreite gleichmäßig einstellen lässt, entweder ist links scharf oder nur rechts.

Die Objektive weisen einige Angaben auf, die mir noch rätselhaft sind:



Kennt sich da jemand aus?

Gruß, Horst

[Physikfan]

Hallo Horst

Tolles Spektrum.
Warum baust Du das Transmissionsgitter schräg in Deinen Strahlengang ein?

Gruß

Physikfan

[Physikfan]

Hallo Horst

Ich habe da noch etwas Ausführliches über Gitterspektrometer (und andere) gefunden:

http://www.ruhr-uni-bochum.de/ep2/deutsch/lehre/vorlesungen/PD/3_Geraete.pdf

VG

Physikfan

[buedes]

Warum baust Du das Transmissionsgitter schräg in Deinen Strahlengang ein?

Hallo Physikfan,

Idee und Maße habe ich einfach von hier übernommen.

http://www.ipp.mpg.de/4065587/ausschneidebogen.pdf

Und da es auf Anhieb geklappt hat, habe ich mir auch keine Gedanken darüber gemacht.

Gruß, Horst

[buedes]

Jetzt auch mit Verdunkelung:

Fremdlicht-Abdeckung



Gruß, Horst

[Physikfan]

Hallo Horst

Absolut professioneller Aufbau.

VG

Physikfan

[Physikfan]

Hallo >Horst

Bitte ersetze doch mal das Gitter durch ein Prisma und vergleiche die relativen Linienabstände im Prismenspektrum mit denen im Gitterspektrum, siehe mein Post "Altes Doppelprismaspektrometer".

VG

Physikfan

[buedes]

Webcams



So wie es jetzt aussieht, werden diese USB-Kameras/ Webcams mit Zubehör noch eine größere Rolle in meinem Experimentierteile-System übernehmen.

Mit einer Auflösung von 640 x 480 Pixeln eignen sie sich schon für eine brauchbare Anbindung an den PC. Und die nächste Generation mit noch größerer Auflösung steht schon in den Startlöchern. Die kostengünstige Beschaffungsmöglichkeit von durchschnittlich 4,00€ animiert geradezu, damit einmal einiges auszuprobieren.

Was jetzt noch fehlt ist ein geeignetes Programm zur Auswertung der aufgenommenen Spektren. Da wird man sich Rat holen müssen bei den Astronomen.

Gruß, Horst

[Physikfan]

Hallo Horst

Ich werde bei Kollegen einmal nachfragen,
Ob es da etwas universell Einsetzbares gibt.

VG

Physikfan

[buedes]

Um ein Spektrum mal zahlenmäßig grob bestimmen zu können, habe ich das Selbstbau-Handspektroskop von Astromedia, welches ja eine Skala beinhaltet, etwas "kameratauglich" gemacht:



Gruß, Horst

[buedes]

Kalibrierung

Wenn man den Angaben bei Public Lab vertrauen darf, dann ist die Anzeige hier mittels dieser Skala ja sogar ziemlich genau.

Das in der von mir verwendeten Energiesparlampe enthaltene Quecksilber zeigt sich in charakteristischer Weise besonders durch die beiden Spektrallinien bei 436 nm (blau) und bei 546 nm – eigentlich als Doppellinie - im grünen Bereich.

Eine weitere charakteristische Linie bei 611 nm fehlt allerdings. Das könnte aber durch den Infrarotfilter des Kameraobjektivs bedingt sein.

Gruß, Horst