Einfaches Spektroskop

Interessante Versuche aus dem Bereich der Physik.

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Uranhexafluorid
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Einfaches Spektroskop

Beitrag von Uranhexafluorid »

Einfaches Spektroskop aus alltäglichen Gegenständen

Im Folgenden wird der Bau eines sehr einfachen Spektroskops aus alltäglichen Dingen erläutert. Es dient zur Untersuchung von Licht im sichtbaren Bereich aus verschiedenen Quellen.


Material:

Schuhkarton, alte CD, Pappkarton, stabiler Fotokarton, Klebeband, Klebstoff, Schere

Durchführung:

Zum besseren Verständnis der Arbeitsschritte sei hier auf die nachfolgenden Bilder verwiesen.
Zu Beginn wird mit einer scharfen Schere ein Stück aus einer nicht mehr benötigten CD herausgeschnitten.
Im Unterteil des Schuhkartons wird eine Rampe aus Pappkarton mit Klebeband befestigt, auf der später das CD-Segment aufgeklebt wird. Die Schräge der Rampe sollte mit dem Boden des Schuhkartons einen Winkel von etwa 30° bilden.
Auf der, der Rampe gegenüberliegenden Seite wird eine rechteckige Öffnung geschnitten. Ein Stück Fotokarton, das etwa die gleiche Größe wie die zuvor beschriebene Öffnung hat, wird in zwei Teile geschnitten.
Hiermit verschließt man die rechteckige Öffnung bis auf einen ca. 1 mm breiten Schlitz.
Nun klebt man das CD-Segment mit dem Klebstoff auf die Pappkartonrampe. Dabei sollte man darauf achten, dass sich der Schlitz etwa auf gleicher Höhe mit dem CD-Stück befindet.
Abschließend wird in den Deckel des Schuhkartons noch ein längliches Loch genau über der Position der CD-Scheibe geschnitten und der Deckel aufgesetzt.
Zum Testen des Spektroskops hält man es mit dem vorderen Schlitz in Richtung der Lichtquelle und blickt durch die Öffnung im Deckel auf das CD-Stück. Nun sollten verschiedene Spektrallinien erkennbar sein, die für die jeweilige Lichtquelle charakteristisch sind.

Erklärung:

Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen verschiedener Wellenlängen beziehungsweise Frequenzen. Diese machen die Farbwahrnehmung des jeweiligen Lichtes aus. Monochromatisches, also einfarbiges Licht kann von Lasern erzeugt werden, wohingegen das natürliche Sonnenlicht eine Mischung aus vielen verschiedenen Frequenzen ist. Im Sonnenlicht sind die Anteile der Farben gleichmäßig im sichtbaren Bereich von rot über grün bis nach blau verteilt. Durch Mischen dieser Farben ergibt sich eine insgesamt weiße Erscheinung. Bei anderen Lichtquellen finden sich andere Zusammensetzungen und ein anderer Farbeindruck entsteht. Ebenfalls weisen die Elemente ihre charakteristische Flammenfärbung auf, mit der man beispielsweise Proben qualitativ analysieren kann. Die Valenzelektronen in den Atomen werden durch Wärmeenergie in angeregte Zustände befördert. Diese sind jedoch instabil und kurzlebig, sodass das Elektron unter Energieabgabe in Form von elektromagnetischer Strahlung wieder in der Grundzustand übergeht. Die Energiedifferenz der Zustände bestimmt die Energie der Photonen und damit ihre Frequenz. Der Übergang kann auch stufenweise erfolgen und verschiedene Spektrallinien erzeugen.
Wenn Licht durch einen begrenzten Spalt tritt, kann es hinter der Blende in den geometrischen Schatten vordringen; es wird gebeugt. Auf der anderen Seite des Spalts entstehen neue Elementarwellen, die konstruktiv und destruktiv interferieren können.
Auf der Oberfläche der Datenschicht der CD befinden sich kleine Rillen, die einen Abstand von 1,6 µm voneinander haben. Diese bilden ein optisches Gitter, das man als eine Vielzahl von Einzelspalten betrachten kann. Durch die vielen Einzelspalte wird eine scharfe Aufspaltung der einzelnen Wellen erreicht. Auf diese Weise lässt sich eine CD als einfaches Spektroskop nutzen.

Bilder:

Bild
Die Größe des CD-Segments.

Bild
Befestigung der Pappkartonrampe im Schuhkarton.

Bild
Die Öffnung auf der gegenüberliegenden Seite der Rampe

Bild
Durch den 1 mm breiten Spalt fällt später das Licht auf die CD.

Bild
Das CD-Stück wird befestigt.

Bild
Das Spektrum einer Energiesparlampe.

Bild
Spektrum einer Natriumflamme. Man kann nur eine Spektrallinie erkennen, wobei sich diese bei höherer Auflösung noch in weitere Linien aufspalten würde.
Bariumchlorid
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Beitrag von Bariumchlorid »

Wie geil ist das denn !?
Wird sofort nachgebaut !
Bei der Natriumflamme haste 2 Linien. Eine bei 589,6 und eine bei 589 nm. Das liegt daran, dass einmal ein spin-up Elektron und einmal ein spin-down Elektron angeregt werden kann.
UnaimeD
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Beitrag von UnaimeD »

ehrlich geil
ich baus au sofort nach
wie kommt man auf sowas?
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Uranhexafluorid
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Beitrag von Uranhexafluorid »

Danke, es lohnt sich wirklich und funktioniert gut, wenn man sauber arbeitet.
Wie die Flammenfarbe bzw. die Linien der Elemente zustande kommt mach ich noch etwas in die Erklärung, das ist ne gute Idee.

Edit: Ich habs im Fernsehen gesehen und dann im Internet nachgeschaut. Selber erfunden hab ich es leider nicht, aber mir gedacht dass wir es hier gut brauchen könnten. :wink:
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Newclears
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Beitrag von Newclears »

Das kenne ich doch :wink: aber es geht noch besser... Klick mich...
...und mich auch... Wenn man das sauber aufbaut bekommt man die Na Doppelinie sogar getrennt.

p.s.:Ich will deine Leistung nicht schmälern aber so isses noch präziser und wirklich verwendbar :wink:
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Uranhexafluorid
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Beitrag von Uranhexafluorid »

Das ist natürlich noch etwas genauer :o
So ein Zufall. Ich habe die Anleitungen in den Links wirklich noch nicht gesehen...
Falls du vorgehabt hättest, das auch auf Illumina reinzustellen können wir natürlich meines löschen, denn es wäre ja unsinn eine schlechtere Ausführung aufzunehmen.
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Newclears
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Beitrag von Newclears »

Hatte ich eigentlich nicht vor.Bei uns liegt das zur Zeit ganz gut :wink: Vielleicht kannst Du dir ja noch die ein oder andere Idee abkucken um deines noch genauer hinzubekommen. Wichtig ist auf jeden Fall eine präzise und möglichst schmale Spaltblende.(Alutape auf Objektträger und dann mit z.B. mit nem Teppichmesser einritzen)
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Uranhexafluorid
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Beitrag von Uranhexafluorid »

Gut ich werde sehen was sich machen lässt. Als ich die Idee gesehen habe war ich überrascht, weil ich das noch nicht so kannte. Aber wenn es da schon so ausgefeilte Anleitungen gibt...
Jedenfalls werde ich noch etwas rumprobieren und vielleicht auch die ein oder andere Synthese machen/posten, denn ich habe endlich einen Abzug ersteigern können! Ich kann es immer noch nicht glauben... :D
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dg7acg
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Beitrag von dg7acg »

...schön... mal wieder Futter fürs Physikforum ;)
...auf der Steuerflucht erschossen! :twisted:
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Newclears
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Beitrag von Newclears »

Jedenfalls werde ich noch etwas rumprobieren und vielleicht auch die ein oder andere Synthese machen/posten, denn ich habe endlich einen Abzug ersteigern können! Ich kann es immer noch nicht glauben... :Very Happy:
Glückwunsch!Mein Abzug ist immer noch Marke draußen :wink: .Immer her mit Versuchen das ist hier gern gesehen :D

Wenn Du mit simpelsten Mitteln bei deinem Spektroskop die Auflösung verbessern möchtest, bau mal ein Stück einer DVD ein.Das wirkt wahre Wunder.Ist allerdings bei meiner Struktur mit dem Durchlicht etwas schwieriger, weil bei den meisten DVD´s die Schutzschicht deutlich dicker ist.Die muß man regelrecht nach der Querachse Spalten und den Reflektionsschlonz dann runterätzen...
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Uranhexafluorid
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Beitrag von Uranhexafluorid »

Newclears hat geschrieben:Glückwunsch!Mein Abzug ist immer noch Marke draußen Wink
Danke! Ich bin jetzt echt erleichtert. Der Garten war bisher als Abzug eher suboptimal, aber jetzt lege ich richtig los. Als erstes wird die Luminolsynthese beendet und Caesiumazid würde ich auch gerne einmalmachen/zersetzen (es fehlt aber leider Natriumazid :cry:)
Und falls bei irgendjemand interesse besteht, es ist grad wieder einer bei ebay. Hat gerade erst begonnen, sieht aber interessant aus.

Deinen Tipp mit der DVD werde ich auch probieren. Mal sehen was sich ergibt.
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Newclears
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Beitrag von Newclears »

Mal sehen was sich ergibt.
...vier bis fünf Spektren n´ter Ordnung :wink: Das zweite oder dritte ist für uns interessant aber dafür muß man sehr lichtstark arbeiten.
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UnaimeD
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Beitrag von UnaimeD »

und bei ner Blu-Ray ? die is zwar blau , aber die Rillen sind noch kleiner
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Kohlenstoff
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Beitrag von Kohlenstoff »

Hat da jemand auch Quarks und Co geschaut? :D
Die Sendung war wirklich gut. Gute Idee, die Anleitung hier hochzuladen!
Ich liebe den Geruch von Ether am Morgen

Top10, die mir den Laboralltag versüßen
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dg7acg
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Beitrag von dg7acg »

Sooo... es mag hier sicher noch Möglichkeiten für Verbesserungen geben, aber die Funktion des Teils ist ja bewiesen.
Möge jeder Nachbauer selbst entscheiden ob er den Schlitz etwas größer oder kleiner macht oder mehr oder weniger CD-Fläche nutzt.

Ich finde am Artikel nix fehlerhaftes mehr, daher Verschoben! ;)
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