Professori Chemistry Alexander Scheeline (Alexander Scheeline) Illinoisin yliopistosta kännykkä Spektrometriä koululaisten analyyttisen kemian kuljettamiseksi.

Professori keräsi apteekin tärkeimmät tieteelliset työkalut edulliset materiaalit ja digitaalikamera. Spektrofotometria Se on yksi laajimmin käytetyistä työkaluista materiaalien määrän tunnistamiseksi ja määrittämiseksi. Jos esimerkiksi sinun on mitattava proteiinin määrä lihassa, vedessä viljalla tai raudassa veressä - spektrometri.

Opiskelija ei voi arvostaa spektrofotometrian työtä, jos se käyttää laboratoriopektrometrin salaperäistä "laatikkoa". Hän ei ymmärrä, mitä tapahtuu sisällä ja yksinkertaisesti muuttaa näytteitä ja tallentaa tulokset ", selittää Alexander Plenn. - Se ei auta oppimisprosessi. Jos haluat opettaa joku luovasti käyttää työkalua ja parantaa sitä, tarvitset jotain helpompaa ja selkeämpiä. "

Kuva. 1. Se on kaikki mitä tarvitaan spektrometrin valmistukseen.

Jos haluat kiinnittää huomiota instrumentin haittoihin, paljon helpompaa, kun nämä puutteet ovat erittäin suuria eikä kompensoinut laitteiden ja asetusten monimutkaisuus ", kertoo Alexander Plenn.

Spektrometrissä valkoinen valo kulkee materiaalin näytteen läpi, joka absorboi tiettyjä valon aallonpituuksia. Sitten diffraktioverkko päättää valoa väreillä, ja kemistit voivat analysoida spektriä määrittää näytteen ominaisuudet.

Kuva. 2. Kerätty spektrometri. LED paistaa kyvetin suoraan vastapäätä verkkoa, joka on kiinnitetty läpinäkyvällä skotlantilla.

Valonlähteenä professori Plislkin käytti yhtä valodiodi3 voltin akku. Diffraktioverkko, kuvetteja näytteille Yhdysvalloissa ostaa on helppoa ja lopulta kaikki laitteet kustannukset alle $ 3. Se on edelleen sopiva digitaalikamera, ja sitten tiedemies muisti, että jokainen koululasten ja opiskelijan on mobiili puhelin. Tämän jälkeen on vain ratkaista tietojenkäsittelyongelma. Tehdä tämä, professori kirjoitti ohjelman JPEG-muodossa olevien valokuvien spektrien analysoimiseksi ja lähetti sen ilmaiseksi internetiin sekä lähdekoodit.

Ensimmäistä kertaa Alexander Plenn osoitti keksintöään työskennellessään Exchange-ohjelmassa Hanoi (Vietnam). Vietnamin opiskelijoilla ei ollut kokemusta tieteellisten laitteiden kanssa, mutta innostuneesti alkoi kokeita matkapuhelimen spektrometrillä.

Kuva. 3. Matkapuhelin ei korvaa tarkkaa spektrometriä vakavassa tieteellisessä tutkimuksessa, mutta kaikilla opiskelijalla ei ole 3 000 dollaria tasku rahaa harrastukseen.

Yhdysvalloissa professori käytti kotitekoista spektrometriä oppituntien aikana lukio. 45 minuutin oppitunnin loppuun mennessä opiskelija oppi asioita, jotka Elde useimmat opiskelijat käyttävät vain oppikirjoja. Esimerkiksi yksi opiskelija kysyi hajallaan olevan valon vaikutuksesta kammion herkkyydestä ja sen kyvystä lukea spektri.

Korkeakoulun opiskelija, joka muu tunti sitten lähes tiesi mitään spektrofotomeroista, löysi kaikkien spektrometrien tärkein ongelma, "Alexander Plenlen iloitsee. - Koska aloin opettaa, yritin selittää oppilailleni konsepti spektrometrille ja tämän ongelman vaikutus laitteiston laatuun. Ja yhtäkkiä näin koulupojan itse ymmärsi tämän ongelman olemuksen ja kysyi minulta oikean kysymyksen! "

Tutkija jakaa mielellään keksintöään koulun opettajat ja yliopistojen opettajat eri seminaareissa ja Internetin avulla. Se toivoo, että keksintö parantaa esimerkiksi älypuhelimien kuvankäsittelyohjelmaa, jonka avulla voit päästä eroon siitä, että tarvetta käyttää tietokonetta. Matkapuhelimen spektrometri voi kuljettaa analyyttisen kemian ihmisiä, jotka tuntuvat vaikealta monille ja käsittämättömille tiedelle. Kuitenkin alexander-puristimien keksintö osoittaa, että henkilön synnyttävä uteliaisuus on helppo herättää - riittää tarjoamaan yksinkertaisia, ymmärrettäviä ja jännittäviä luovia kokeita.

Valitse luokitus on huono keskimääräisen normaalisti hyvällä tavalla

Varmista, että katsele videota kanavilla (On temaattisia soittolistoja):

https://www.youtube.com/channel/ucn5qlf1n8ns-kd7maatofhw.

https://www.youtube.com/chanlel/ucoe9-mqgo6urpbq9lspzxxa.

Auta Pisteet 1000 tilaajaa ensimmäisellä kanavalla ja vähintään 4000 tunnin näköalalla viime vuonna Jokainen niistä, tästä, katso täysin ainakin yksi video!

Tämä kaunis kuva on valokuva valosta ja infrapunaspektristä natriumlamppu korkeapaine Nlvd tyyppi Dnat (ARC-natriumputkinen). Voit tarkastella ja valokuvia erilaisia \u200b\u200bspektrejä, riittää digitaalikamera ja erityisesti valmistettu CD-R tai DVD-R. Jälkimmäinen korostaa kirkkautta, erityisesti punaista. CD-R vähentää sinisen kirkkautta ja antaa pienemmän resoluution. Ensimmäinen kuva on valmistettu DVD-R: n kautta.

Kaksi keltaista viivaa ovat natrium-dubletti aallonpituudella 588.995 ja 589,5924 nm. Toinen dubletti on infrapuna 818,3 ja 819,4 nm.

Aikataulu spektri.

Nyt muutamia sanoja levyjen valmistuksesta. Levystä sinun on leikattava osa, jonka avulla voit sulkea linssin kokonaan.

Purppuran värin kuvassa DVD-R. Me tarvitsemme läpinäkyvä diffraktioverkkoSiksi CD-R: llä kiinnitämme laajan skotlannuksen merkinnöistä. Teemme sen ja yhdessä scotchin kanssa, levypäällyste poistetaan. DVD-R: llä on vielä helpompaa, veistetty pala hajutaan helposti kahteen osaan, joista yksi tarvitsemme.

Nyt kahdenvälisen scotchin avulla sinun on liimaa diffraktioverkko linssiin, kuten alla olevassa kuvassa. Liimattu toiselle päinvastaiseen sivulle, jolla kerros katkaistaan, koska Kerroksen mukainen pinta on helposti saastunut linssistä ja puhdistuksen jälkeen spektrin kuvanlaatu on huonompi.

Se osoittautui yksinkertaisimman spektroskoopin, joka on parasta opiskelemaan valonlähteitä tietystä etäisyydestä.

Jos haluamme tutkia paitsi näkyvä spektri, mutta myös infrapuna, ja joissakin tapauksissa ultravioletti, on välttämätöntä poistaa suodatin kameran estävistä IR-säteistä. On syytä huomata, että osa IR: n ja UV: n spektristä Säteilyn riittävän suuri intensiteetti (lasereiden 780 ja 808 nm pistet LED: n kristalli on 940 nm pimeässä). Jos on tarpeen antaa sama visuaalinen tunne aallonpituuksille 760 nm ja 555 nm, 760 nm: n säteilyvirta olisi 20 000 kertaa tehokkaampi. Ja 365 nm miljoona kertaa voimakkaammin.

Palaa suodattimeen, jota kutsutaan kuumaksi peiliksi ja sijaitsee matriisin edessä. Kamerakotelon avaaminen on avattava, irrota matriisin kiinnitysruuvit linssiin, vedä suodatin ulos, kerää kameran käänteisjärjestykseen. Näyttää kuumasta peilistä niin:

2 Vasen suodattimet kamerasta. Heillä on vaaleanpunainen paistaa, ja turkoosi ilmenee eri kulmassa. IR: n lisäksi ne voivat silti osittain tai täysin viivyttää ultraviolettisäteitä. Siksi niiden poistaminen avaa mahdollisuudet paitsi infrapunakuvaus, vaan myös ultraviolettiJos optiikka ja kameran matriisi sallivat. UV-valokuvat käyttävät UV-Pass-suodattimia, jotka estävät näkyvän valon.

Siirry nyt spektrien kuvaamiseen. Huoneen on oltava tumma, voit lisäksi käyttää mustan näyttöä kameran lähellä, valonlähdepistettä tai rakoa, minimaalisesti valaiseva huone. Kameran käynnistäminen näemme tällaisen kuvan 405 nm: n laserin esimerkistä, valoisalla kapealla rakolla kahden terän välillä:

Keskipiste on itse laser. Kaksi riviä - sen spektri. Voit käyttää mitä tahansa niistä. Sillä sinun on kytkettävä kamera ja lähempänä. Jos siirrät kameran siirtämistä, näemme useita muita eri riviä, kolmas jne. Taajuuden tilaukset. Joissakin tapauksissa ne häiritsevät esimerkiksi toisen tilauksen vihreää riviä päällekkäin 1064 nm: n infrapunajohtoon. Tämä tapahtuu vihreän laserin spektrillä, jos sillä ei ole suodatinta, joka katkaisee IR-säteilyn. Hän on oikea pienempi suodattimien valokuvissa. Poista päällekkäin käytin punaista valaistussuodatinta. Kuvia tästä esimerkistä allekirjoitettujen aallonpituuksien kanssa:

Kuten voidaan nähdä, toisen kertaluvun vihreä rivi sulki kokonaan linjan 1064 nm. Ja seuraava kuva, jossa on estetty vihreä valo, jossa vain kaksi ir linjaa 808 nm ja 1064 nm pysyvät. Ei allekirjoita, koska Sijainti on identtinen edellisen kuvan kanssa.

Kuvassa, jossa säteilylähde on läsnä, yksi tunnettua aallonpituutta ja useita tuntemattomia, ne voidaan helposti määritellä. Avaa esimerkiksi valokuvia, joissa on kuvia Photoshopissa. Kautta työkalu "Line" Mittaamme etäisyyden laserista linjaan 532. Se on 1876 pikseliä. Mittaamme etäisyyden laserista linjaan, jonka aallonpituus, jonka haluamme tietää 808. Etäisyys 2815 s. Pidämme 532 * 2815/1876 \u003d 798 nm. Epätarkkuus tapahtuu linssioptiikan vääristymisen vuoksi. Suurin optinen lähentäminen, virhe vähenee. Lisäksi havaittiin, että laser 808 nm säteilee lyhyemmän aallon, noin 802 nm ja se laskee aallonpituuden, kun syöttövirta pienenee.

Ja ilman säteilyn lähdettä kuvassa voit määrittää, tuntemalla kaksi muuta aallonpituutta. Mittaamme pituudet linjasta 532-1064, siellä on 1901 s. 532 - 808, on 939 p. Uskomme (1064-532) / 1901 * 939 + 532 \u003d 795 nm.

​

Mutta helpoin tapa on kuva kahdella tunnetulla rivillä vertaa asteikko. Tässä tapauksessa mitään sinun ei tarvitse laskea.

Edelleen spectrum of hehkulamppujoka on hyvin samanlainen kuin auringon spektri, mutta ei sisällä Line Frangofer. Mielenkiintoista, infrapunasäteily jopa 800 NM-kamerat näyttävät oranssina, ja yli 800 nm näyttää violetti.

Valkoinen LED-spektri Myös jatkuva, mutta epäonnistuminen vihreän alueen edessä ja huippu sinisellä alueella 450-460 nm, joka johtuu vastaavan sinisen LED: n käytöstä keltaisella fosforilla. Mitä korkeampi LED: n värilämpötila, sitä korkeampi sininen huippu. Sillä ei ole ultraviolettia ja infrapunasäteitä, jotka olivat läsnä hehkulampun spektrissä.

Ja täällä kylmäkatodilampun spektri Näytön taustavalosta. Se on kävellä ja vain toistaa luminesenssilampun spektri. IR osa CVL: stä otettu spektri vastaanottaa parempi laatu Kuvat.

Siirry nyt K. mustavalon ultraviolettivalaisin, Tai kuten sitä kutsutaan myös, puun lamppu. Se antaa pehmeän pitkän aallon ultravioletin. Kuva osoittautui tämän:

Spectrum infrapunasäteilyä Luminesenttivalaisimissa CCFL, puu on lähes sama. Vain jälkimmäisellä on useita linjoja lähimpänä näkyvää aluetta. IR-säteet tulevat voimakkaimmin niistä valaisimien osista, joissa on filamentteja. Kuva on valmistettu paperisen spektroskoopin läpi, mitä alla.

Papered spektroskooppi.

Tämä spektroskooppi sopii hyvin silmän selvyyden katseluun. Voit myös käyttää sitä eri kameratEsimerkiksi puhelin. On kaksi lajiketta.

1. Toimii Lumenin diffraktioverkon kautta. Hänelle on valmistettava levyjä, kuten yllä on kuvattu. Tiedoston Sisältää piirustuksen tulostettavaksi tulostimeen, leikata, taittaa ja liimaa. Voit nähdä kuvia kokoonpanossa.

2. Toimii diffraktiohjelman heijastuksesta. Lasereiden kirkkaiden viivojen vieressä näkyvät vaaleat kaksoiskappaleet, koska levyjen kirkkaat linjat johtuvat levyn sisäpuolisten syiden vuoksi, mikä spektrillä ei pitäisi olla. Siirrä loistava CD-kerros toiselle pinnalle niin, että se pysyy samana sujuvasti hyvin vaikeaa. Siksi sinun on käytettävä CD-levyä, jossa on sama iiris-pinta molemmilla puolilla. Sivulta, jossa tavallisissa levyissä on läpinäkyvä kerros. On tärkeää, että loistava kerros säilyy levyllä. Olen onnistunut tekemään tämän puolen levyn (reunasta keskukseen), se riitti spektroskoopille. Jos et repiä läpinäkyvää kerrosta, yhtenäinen spektri tuntuu ajoittailta vuorotellen tummat raidat.

Tulosta tiedosto. Asennusohje.

Spektroskoopilla liimattu ylimääräinen rengasJonka kanssa se pitää kameran linssissä. Valonlähteen ja spektroskoopin välillä on suositeltavaa laittaa matte-elokuva tai prisma Kaksi mattapäätä, kuten kuvassa, valon paremman jakelun vuoksi. Sisätilat Spektroskooppi mustasta paperista ilman loistoa, toinen kalvokerros ja ylhäältä tavallista paperia, johon piirustus tulostetaan. Sivu, jossa valo siirtyy, voit maalata mustalle väreiksi niin, että UV ja violetti säteily eivät aiheuta valkoista paperia, vääristää kuvaa.

Tällä spektroskoopilla oli mahdollista selkeästi ja kirkkaasti valokuvaan neon-merkkivalon spektri. Niitä käytetään valaisemaan kytkimiä, teekannujen, levyjen ja muiden laitteiden indikaattoreissa.

Lähes laserit antavat yhden ohut spektriviiva. Jos lanka lasketaan NaCl-suolan liuokseen ja tee sitten kaasuturbo-polttimen tai sytyttimet tulipaloon, niin se näkyy keltainen hehku aallonpituudella 588,995 ja 589,5924 nm.

Joissakin turbosytyttimissä on levy, joka sisältää litiumia. Hän maalaa liekin punainen linjalla 670,78 nm.

Alla on valokuva näistä spektriviivoista yhdessä Lisher Linesin kanssa: vihreä 532 nm, punainen 663 nm, infrapuna 780 nm ja 808 nm.

On kätevää käyttää edellä kuvattua keltaista valoa määritelmät diffraktiohjelman Ilman laser ja valonlähteiden laskeminen aalto. Alla olevassa kuvassa oleva yksinkertaisin laite koostuu kahdesta rivistä, joista jostain diffraktio kiinteä aine on kiinteä ja toinen nousee kapea aukko Kahdesta terästä. Etäisyydet millimetreinä diffraktiohjelmasta käytetään näytölle (hallitsija) rakoon ja rakoon (enimmäismäärät) ensimmäisen järjestyksen maksimiin. Ensimmäisessä piirustuksessa sinun on tarkasteltava valonlähteen diffraktioverkkoa tunnetulla aallonpituudella. Näin ollen on mahdollista laskea diffraktiohjelman määräaika tämän kuvan alla olevalla kaavalla ja samalla tavalla voit määrittää aallonpituuden, mutta kaavan mukaan toisen kuvion alla. Se osoittaa laser-aallonpituuden määrittämisen hieman toisella tavalla: Laser loistaa linjan diffraktioverkon kautta. Tällöin kuilua ei tarvita. Käytin diffraktiota suutinta " Tähtitaivas", Joka käveli laserosoittimella. On kaksi loistoa, mutta suutin purettiin ja yksi ristikko oli osoittautunut. Diffraktioverkko CD ei sovi lainkaan, koska antoi valtavan virheen 100 nm: ssä.

Seuraava valokuva harvinaisesta valonlähteestä on salama. Spektri siirtyy UV-alueelle noin 373 nm, mikä on tämän kameran raja.

Valkoisen kaasupurkauslampun spektri, joka valaisee jalkapallokentän.

Valokuvaus Spectra ultraviolet LED 365 nm 3 W KW-UV-3WS-B Konwin.

LED, jossa aallonpituus on 365 nanometriä, on tällainen kide:

Se lähettää ultraviolettia valkoisella valolla. Jos OFF-ledillä on musta valo lampun kanssa, kristalli alkaa flouttaa saman kuun valkoisen valon, kun LED itse toimii, mutta vähemmän kirkkautta. Näyttää siltä, \u200b\u200bettä tämän vaikutuksen vuoksi on mahdotonta tehdä 365 nm LED - 370 nm.

• Opetusohjelma

Ystävät lähestyvät perjantai-iltana, tämä on erinomainen intiimi aika, kun hämärän kannen alla voit saada spektrometrin ja koko yön nousevan auringon ensimmäisiin säteilyyn mittaamaan hehkulamppuja ja kun aurinko vie Se ottaa sen ja sen spektri.
Kuinka muutoin sinulla ei vielä ole spektrometriä? Älä rikkoa kissan alle ja korjaa tämä väärinkäsitys.
Huomio! Tässä artikkelissa ei vaadita täysimittaisen opetusohjelman asemaa, mutta ehkä 20 minuutin kuluttua sen lukemisen jälkeen, hajota ensimmäisen päästökohtaisen spektri.

Mies ja spektroskooppi

Kerron teille siinä järjestyksessä, jossa kaikki vaiheet itse, voit sanoa pahimmasta paremmaksi. Jos joku pyrkii hetken vakavaan tulokseen, puolet artikkelista voidaan ohittaa turvallisesti. No, ihmiset, joilla on vino kädet (kuten minä) ja vain utelias on mielenkiintoista lukea muurauksestani alusta alkaen.
Internet kävelee riittävästi materiaaleja siitä, miten asentaa spektrometri / spektroskoopin omin käsin tyttöystävästä.
Jotta voitaisiin hankkia spektroskoopin kotona, helpointa tapausta ei tarvitse paljon - CD / DVD-kääpiö ja laatikko.
Ensimmäiset kokeilut spektrin tutkimuksessa tämä materiaali törmäsimme minulle - spektroskopia

Itse asiassa tekijän suorituskyvyn ansiosta keräsin ensimmäisen spektroskoopin lähettävän diffraktiohjelmasta DVD-levy Ja pahvilaatikko teetä, ja edes aikaisemmin, ennen sitä, minulla oli tarpeeksi tiheää pahvia, jossa on korttipaikka ja ohut ristikko DVD-daws.
En voi sanoa, että tulokset olivat upeita, mutta ensimmäiset spektrit saavat melko menestyksekkäästi, ihmeellisesti tallennetut kuvat prosessista spoilerin alla

Stock Foto Spectroscopes ja spektri

Ensimmäinen vaihtoehto, jossa on pahvi

Toinen versio, jossa on tee teetä

Ja footage

Ainoa mukavuuteni, hän muutti tämän USB-videokameran suunnittelua, se osoittautui näin:

spektrometrin kuva

Kerron välittömästi, tämä muutos säästyi tarvetta käyttää matkapuhelinkameraa, mutta kameran yksi haitta ei onnistunut kalibroimalla spektrisen Worckbench-palvelun asetuksissa (joka menee alle). Siksi spektrin talteenotto reaaliaikaisesti en voinut täyttää, mutta tunnistaa jo kerätyt valokuvat kokonaan.

Joten sanotaan, että ostit tai keräät spektroskoopin edellä olevan opetuksen mukaan.
Tämän jälkeen luo tili PublicLab.org-projektissa ja mene Spektralworkbench.org-palvelusivulle, kuvaan teitä tekniikan tunnustamista, joka käyttää itseäni.
Aluksi meidän on kalibroitava spektrometri, sillä sinun on saatava tilannekuva luminoiva lampun spektri, edullisesti - suuri katto, mutta energiansäästölamppu sopii.
1) Paina Capture Spectra -painiketta
2) Lataa kuva
3) Täytä kentät, valitse tiedosto, valitse uusi kalibrointi, valitse laite (voit valita mini-spektroskoopin tai vain mukautetun), valitse, mikä spektri on pystysuora tai vaakasuora, jotta spektrit ovat kirkkaita edellisen kuvakaappauksessa Ohjelma - horisontaalinen
4) ikkuna, jossa kaaviot avautuu.
5) Tarkista, miten spektri käännetään. Vasemmalla pitäisi olla sininen alue, oikea - punainen. Jos et valitse lisää työkaluja - Flip vaakasuoraan painiketta, jonka jälkeen näet, että kuva kääntyi eikä aikataulua, joten klikkaamalla lisää työkaluja - uudelleen ote foto, kaikki piikit vastaavat todellisia huippuja.

6) Paina kalibrate-painiketta, paina Aloita, valitse sininen huippu suoraan kaaviossa (katso kuvakaappaus), valitse LKM ja avaa ponnahdusikkunan uudelleen, nyt meidän on painettava viimeistelyä ja valitse äärimmäinen vihreä huippu, minkä jälkeen Sivu päivitetään ja saat kalibroituja aallon aallonpituuksia.
Nyt voit kaataa muita tutkittavat spektrit, kun pyydät kalibrointia, sinun on määriteltävä aiemmin kalibroitu kaavio.

Kuvakaappaus

Määritetyn ohjelman tyyppi

Huomio! Kalibrointi olettaa, että voit myöhemmin ottaa kuvia samasta laitteesta, jotka kalibroidaan kuvan tarkkuuden tarkkuuden muutos, spektrin voimakas muutos valokuvassa suhteessa kalibroituun esimerkin asentoon, voi vääristää mittaustuloksia.
Rehellisesti tunnustan kuvani hieman sääntöjä editorilla. Jos valaistus, pimennetään ympäristöä, joskus hieman pyörii spektriä saada suorakaiteen muotoinen kuva, mutta toistan jälleen tiedoston koko ja sijainti suhteessa spektrin keskipisteeseen, ei ole parempi olla muuttumatta.
Muut toiminnot, kuten makrot, auto tai manuaalinen säätö, suosittelen, että ymmärrät itsesi, mielestäni ne eivät ole yhtä kriittisiä.
Tuloksena olevat kaaviot siirretään sopivasti CSV: hen, kun taas ensimmäinen numero on murto-osa (luultavasti murto) pitkä aalto ja pilkulla säteilyn intensiteetin keskimääräinen suhteellinen arvo. Saadut arvot näyttävät kauniilta graafien muodossa, joka on rakennettu esimerkiksi scilabissa

Spektralworkbench.orgilla on sovelluksia älypuhelimille. En käyttänyt niitä. Siksi en voi arvostaa.

Värikäs päivä sinulle kaikissa sateenkaaren ystävien väreissä.