ساخت اسپکتروسکوپ

اجزای دستگاه اسپکتروسکوپ:
۱- شکاف ورودی
شکاف ورودی اسپکتروسکوپ از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا لبه های آن باید بی نهایت به هم نزدیک شود هر چه لبه های شکاف به هم نزدیکتر باشد تصویر از وضوح بیشتری بر خوردار می گردد. چرا؟
چگونه یک شکاف مناسب برای اسپکتروسکوپ بسازیم
برای ساخت شکاف من روشهای مختلفی را آزمایش کردم اما بهترین روش بریدن لبه های شکاف با تیغه های بزرگ و سنگینی بود که به گیوتین مشهور است و کارگاه هایی که ورقه های آهن رابرش می‌دهند از آن استفاده می کنند.
به هر حال از هر روشی که استفاده می‌کنید دو لبه ی تیغه باید کاملآ صاف و بدون پبلیسه یا رنگ باشد.

۲- عدسی آکروماتیک
عدسی معمولی هر طول موج را در یک نقطه ی مجزا کانونی می کند.

اما عدسی آکرو ماتیک یا دابلت که از دو عدسی به هم چسبیده با جنس های مختلف است تمام طول موج‌ها را در یک نقطه کانونی می کند.

برای ساخت اسپکتروسکوپ اگر از عدسی معمولی استفاده کنید وقتی خطوط طیفی سرخ را کانونی می‌کنید خطوط آبی از فوکوس خارج می‌شود و وقتی خطوط آبی را کانونی می‌کنید خطوط قرمز از فوکوس خارج می‌شود پس بهتر است از عدسی آکروماتیک استفاده شود.

۳- عنصر پاشنده ی نور( منشور یا توری پراش)
برای تفکیک نور در گذشته از منشور ولی امروزه از توری پراش یا گریتینگ استفاده می‌شود. اشکال منشور این است که طیف را در قسمت قرمز فشرده می‌کند اما در قسمت آبی خیلی باز می‌کند.

شکل زیر تفکیک نور توسط منشور و گریتینگ را نشان می دهد:

در تصویر زیر طیف بالایی حاصل از توری پراش و پایینی طیف منشور است:

اما توری پراش که یک قطعه ی شیشه یا فلزی است که خطوط موازی بسیار نزدیک به هم بر روی آن ایجاد شده است (حداقل ۶۰۰ خط در میلی متر) تمام قسمت‌های طیف را به صورت یکسان تفکیک می‌کند پس دستگاهی که با توری پراش ساخته شده باشد کالیبره کردن آن آسان‌تر است.

اگر این خطوط بر روی شیشه ایجاد شده باشد توری عبوری و اگر روی فلز یا شیشه ی فلز اندود شده ایجاد شده باشد توری انعکاسی نامیده می شود. با افزایش تعداد خط‌ های موازی تفکیک طیف نگار بیشتر می شود.

۴- خروجی
برای مشاهده ی مستقیم طیف می‌توانید از چشمی تلسکوپ استفاده کنید و برای ثبت آن از دوربین عکاسی آنالوگ یا دیجیتال بدون لنز و یا سی سی دی استفاده می شود.

۵- جعبه ی دستگاه
برای ساخت جعبه آسان‌ترین و ارزان ترین گزینه چوب است. به هر حال باید جعبه ی دستگاه سبک باشد (به ویژه اگر برای اتصال پشت تلسکوپ طراحی می شود) و برای جلوگیری از ضایعات باز تابشی داخل اسپکتروسکوپ به رنگ مشکی مات رنگ پاشی شود. و در صورت لزوم موانعی بر سر راه نور های سرگردان قرار داده می‌شود تا کیفیت تصویر افزایش یابد.

مونتاژ اسپکتروسکوپ
برای منتاژ اسپکتروسکوپ پس از ساخت شکاف ورودی و خرید قطعات اپتیکی ابتدا برای هریک از قطعات پایه ی مناسبی با چوب یا فلز بسازید. اجزا را بر روی یک میز، بر روی یک کاغذ A3 بچینید و با تاریک کردن اتاق و استفاده از یک لامپ گازی مثل لامپ های کم مصرف که در یک جعبه ی مقوایی مثل جعبه ی کفش که در آن شکافی تعبیه شده قرار دهید و دستگاه را طبق دستور زیر بچینید تا نقشه و ابعاد حدودی دستگاه مشخص شود.

۱- طبق شکل زیر فاصله ی عدسی آکروماتیک اول تا شکاف باید برابر فاصله کانونی عدسی باشد. نقش این عدسی این است که نور ورودی به دستگاه اسپکترسکوپ را موازی می کند. جهت بر آمده ی عدسی باید به سمت منشور یا توری پراش باشد.

۲- پس از عدسی آکروماتیک اول منشور یا توری پراش قرار می‌گیرد اگر از منشور استفاده می‌کنید باید منشور در حالت مینیمم انحراف قرار داده شود.

۳- عدسی آکروماتیک دوم باید به گونه‌ای قرار گیرد که جهت برآمده به سمت منشور یا توری پراش و فاصله ی آن تا خروجی دستگاه ( چشمی ، فیلم عکاسی یا سی سی دی) به اندازه ی فاصله کانونی عدسی باشد. نقش این عدسی این است که طیف موازی را از توری پراش گرفته بر روی خروجی دستگاه کانونی می کند.

پس از چیدن قطعات و گرفتن تصویر خطوط طیفی لامپ گازی به صورت واضح ، ابعاد دستگاه را بر روی کاغذ رسم کنید و شروع به ساخت جعبه کنید. و قطعات را داخل آن نصب کنید. بهتر است عدسی آکروماتیک اول بر روی یک صفحه ی کشویی نصب شود که با یک پیچ از بیرون به دقت تنظیم شود.

چنین دستگاهی برای طیف نگاری از خورشید مناسب است برای طیف نگاری از ستارگان نیازی به شکاف نیست زیرا قطر ستاره به اندازه ای کم است که نقش شکاف را بازی می‌کند، از طرف دیگر به عدسی موازی کننده هم نیاز نیست چون نور ستاره موازی است بنا بر این کافی است یک منشور یا توری پراش را جلو تله ی ۲۰۰ یا ۳۰۰ قرار دهید. از آنجایی که منشور یا توری هم از پایین هم از بالا نور می‌گیرد لازم است با مقوای ماکت سازی پوششی که به هود معروف است برای آن درست کنید و داخل آن را با رنگ مشکی مات بپوشانید.

در زمان طیف نگاری باید منشور یا توری پراش عمود بر حرکت ستاره باشد در غیر این صورت طول موج‌ها ی مختلف با هم همپوشانی کرده و در نتیجه طیف خراب می شود.

دیگر مطالب مرتبط با طیف نگاری

اپلیکیشن های شیمی مارکت کیان دروید

برای سهولت در بازبینی وب سایت شیمی کیمیکال و ده ها وب سایت شیمی ایرانی و خارجی دیگر و شبکه های اجتماعی مرتبط و همچنین سهولت در به اشتراک گذاری مطالب آن ها اپلیکیشن رایگان کیمیکال پلاس را نصب کنید.

سرچشمه ها:
http://gemscientist.com/Gemscientist/Blog/Entries/2010/6/17_What_spectroscope_is_right_for_you.html