自制光谱仪DIY图解，光谱仪

描述

步骤1：如何工作？

光谱仪是昂贵的设备。他们很难在DIY级别上拥有，因为它们太贵了也太负担不起。但这并不妨碍好奇心。

这样，我们可以建立几乎没有任何东西的分光镜。制作好矿井（并进行校准）后，我对我的日光灯进行了光谱拍摄，发现它几乎与制造商提供的相似。 Geez！

信用：Publiclab.org

在我们的案例中，由于我们不进行吸收/发射光谱，因此样品不存在。旧DVD光盘中一层的衍射光栅。

DVD/CD如何充当光栅？

这是它们制造的副作用，因为它是光盘的一个表面。 CD在塑料中有许多小凹坑，呈螺旋状排列；该表面上涂有一层薄薄的金属，使凹坑更明显。 DVD的结构在光学上相似，尽管它可能具有多个凹坑表面，并且所有凹坑表面都位于光盘内部。这将创建一个类似于我们大学物理实验室中使用的菲涅耳光栅的光栅。

现在让我们开始构建》》

第2步：削减平面图和框‘em Up

确保已着墨/打印的部分不在外面。我们不希望在我们的黑暗房间内有任何反射。添加泡沫胶带以固定接头，并在其书面“底部”的位置处添加一块泡沫胶带。在组装导管中的所有组件时，我们将剥去另一端。

步骤3：DVD时间

DVD是两个部分的组合（实际上很多，但是我们关注的是两个）。衍射光栅是该设备的核心。我们使用普通DVD制成的DVD。

洗手并确保没有油。这是该过程的关键部分。

我两次做错了：P

拿一个小刀片（以防没有大的尖钉），然后尝试从圆形边缘向磁盘施加力即薄的部分，您很快就可以将两端分开。丢弃有光泽的部分，并“谨慎”处理第二部分。 （像小偷一样，没有指纹）

有关计算和准备光栅部分的科学部分，您可以查看此（警告：PDF）！现在切割该磁盘的一个扇区并检查其指纹。出于好奇，我在零件上涂了一些酒精，目的是清洗它，但使它无用。DVD上的蓝色颜料会与它发生反应并脱落。因此，请不要使用酒精。

下一步，由于磁道在此处更线性，请从磁盘的另一端切掉一小部分。

步骤4：相机及其椅子

相机是一个非常漂亮的电路。请注意USB电缆，因为它看起来不那么柔软。

下一步，将光栅的圆形部分朝向相机安装。您还需要通过将上部黑色部分移动/拧开约9英寸来对照相机进行聚焦。我建议将其稍微倾斜一点，而不是如图所示那样笔直。

现在抓住一块木头如图所示，将泡沫胶带粘在上面。还请在侧面上使用一些胶带固定USB摄像机的电线。

现在将摄像机单元粘在上面，然后小心地将电线粘到侧面的泡沫胶带上。小心导线。

步骤5：光谱仪，组装！

该套件带有铝制外壳作为内部所有科学的坚实，坚固和黑暗的案例。最后，我们只有一个USB接口。

安装在第一部分中折叠的黑匣子，并用一些泡沫胶带固定。

现在添加相机并将USB电缆滑出。小心地将带有泡沫胶带的木片底部粘在黑色翻盖区域内的导管地板上。

您可以看到成像缝隙，它指向光源。

您的最终USB光谱仪！

步骤6：校准。.校准。.

因为这不是“标准”光谱仪，所以其结果需要使用现有标准进行校准。在这种情况下，我们使用CFL来标准化我们自己的光谱仪！

CFL在世界各地以相同的方式制造，因此具有更少的相同光谱。该过程从技术上评估了光谱仪构建输出中的峰值，并将其调整为标准值。这样，您就可以在纳米级获得以纳米为单位的读数！因此，无论您使用哪种版本，最终都将拥有自己的“标准化”范围！

很酷吗？

因此，请转到SpectrumWorkbench。进行A/C操作以保存数据。接下来开始捕获并按照屏幕上的说明进行操作。将示波器指向CFL灯，您将在网页上看到实时反馈。尝试旋转示波器直到获得明亮的样本，然后将黄色条移动到该点。确保从左向右移动（ProTip）时，光谱上先变绿，然后变红。

如果没有，则可以单击翻转按钮。设置后，单击“开始捕获”按钮。您可以看到所有工作已完成。如果对稳定的光谱满意，请单击“保存”并填写表格。

然后您将被引导回到现场进行校准。光谱保存后，您需要单击“校准”按钮，然后按对话框中的指示进行单击（确保已登录或弹出“出问题的地方”）。

校准后，您可以在x轴上看到波长。

第7步：让探测开始！第1部分LEDs

校准后，我们有了自己的光谱仪！

现在开始探测！在我的桌子上，我有很多LED。所以，我决定看看光的频率是多少，它是单色的（单色），如果可能的话，我可以将它与它的Vf（正向下降）联系起来吗？

我已经感觉像科学家了：）

这里是对RED LED的测试，该LED是RGB LED灯带的一部分！

光谱在625nm处达到峰值。使用Plank方程，E = Hv

，我们得到E = 1.984V！哇。根据数据手册，vf的值为典型值2.1V，实际值为1.8V。差不多了！

同样，对于蓝色的，

这里的峰在470nm处。运行相同的算法，我们得到：Vf = 2.63V

检查制造商的图表。结果是如此准确。。

接下来，我继续使用紫色。紫色是由红色和蓝色制成！检查范围！

Bazinga！

您也可以在我的公共实验室资料中类似地检查其他结果

步骤8：进行探测开始第2部分：灯泡

灯泡被认为效率极低，因为它们会散发出大量能量，并以人眼不可见的IR形式消耗掉。实际上只有一部分是有用的光。但是相机确实看到了IR。

自从他们八年级教给我以来，我一直都需要证明它。

在这里。

您可以在700nm（我们看不到的那一点）之后看到，红外区域

灯泡的红外含量很高。

这是光谱的链接

因此，已证明

第9步：让探测开始第3部分：日光灯和阳光

已知色温为6500k的筒灯可以产生/渲染。几乎像太阳光一样。

这是它们两者的光谱。

Tubelight ^

Sunlight ^

您可以看到它的真实性多么生动！日光灯具有更高的峰值光谱，但其峰值与日光光谱的峰值/平坦程度基本一致。

您还注意到日光也具有IR和UV含量，但日光灯没有！

这就是为什么人们使用防晒霜来保护它们免受紫外线！

您甚至可以使用SpectrumWorkbench来了解具有相似峰值的光谱！我们正朝着材料的阴影前进！！酷：）

事实证明了！

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继续实验！保持好奇心！ ：D

步骤10：结论

正如已经证明的那样，分光镜可以轻松构建并提供相当高的准确性！

以下结论得到了广泛的推论/研究：

灯泡的IR含量很多。

阳光具有紫外线和红外线含量。

LED不是单色的，我们可以通过查看光谱中的峰值来精确计算LED的Vf

研究了各种颜色和成分

“证明”具有6500k色温的日光灯可以使颜色接近日光

科学真有趣！

您不需要很多钱就能购买自己的光谱仪，您可以廉价地构建自己的光谱仪

我最近在不得不选择两者之间进行选择时使用了示波器不同的灯管品牌。我选择了一种离太阳更近的光线！