     
P 47 (2019/2020) 5 11
CD stereo-spektroskop
A L
CD ploščo lahko uporabimo kot optično mrežico
in iz nje naredimo preprost, a presenetljivo do-
ber optični spektroskop. Bralce bo ta zapis morda
spodbudil, da si tak spektroskop naredijo sami.
Optičnih mrežic navadno nimamo pri roki, kak
star, morda celo odvržen CD pa se hitro najde.
Na spletu najdemo nič koliko navodil, kako nare-
dimo tako napravo. Tu predstavljamo stereo-spekt-
roskop, kjer gledamo na spekter z obema očesoma
hkrati. Vidimo spekter, kot da plava v prostoru. Gle-
danje z obema očesoma izostri nekatere zanimive
podrobnosti spektrov. Tudi če imamo povsem oster
vid, je stereo-opazovanje manj naporno, pri majhnih
optičnih napakah oči, kot je na primer astigmatizem,
pa te pri stereo opazovanju manj motijo.
Osnovni sestavini vsakega optičnega spektrosko-
pa sta dovolj ozka in dovolj natančno izdelana reža
in seveda optična mrežica ali prizma, ki prostorsko
loči svetlobo z različnimi valovnimi dolžinami. Na
CD plošči je digitalni zapis organiziran v obliki kon-
centričnih sledi, ki so 1600 nm narazen. Ker vidni
svetlobni spekter sestavljajo valovi z dolžinami med
400 nm in 700 nm, na bralni strani osvetljene plo-
šče hitro opazimo mavrične barve. Te nastanejo z
interferenco svelobe, ki se siplje na sledeh.
Spektroskop bo torej sestavljen po razmisleku,
predstavljenem na sliki 1. Svetloba (denimo bela, kot
na sliki), ki preide režo, pade na vrtljivo zrcalo Z, ki
ga usmeri na CD ploščo, kjer se razkloni. Spekter
opazujemo v snopu barvno razklonjene svetlobe. Iz
reže v resnici izhaja divergentni snop svetlobe, ki jo
oko zbere na mrežnici. Reža mora biti čim ožja, da
se slika reže na mrežnici očesa, ki jo vidimo v do-
ločeni spektralni barvi, ne prekriva preveč s slikami
sosednjih barv. Slike reže v različnih barvah so na-
mreč na mrežnici očesa premaknjene, ker se različne
barve interferenčno ojačujejo pod različnimi koti. Ši-
rino reže pa moramo prilagoditi svetilnosti vira, saj
pri preozki reži spektra sploh ne vidimo. Zato mora
reža imeti nastavljivo širino. Prav tako moramo po-
skrbeti, da z zrcalom, vrtljivim okrog vodoravne osi,
postavimo na mesto, primerno za udobno opazova-
nje.
SLIKA 1.
Zasnova spektroskopa. Svetlobni curek, ki se prebije skozi režo
R in odbije od zrcala Z, se na CD plošči razkloni v spektralne
barve, ki zadenejo oko O. Taka zasnova omogoča udobno opa-
zovanje spektra.
V zgornji zasnovi lahko eno dolgo zrcalo nado-
mestimo z dvema, ki usmerjata spekter hkrati v obe
očesi. Na sliki 2 je skicirana taka postavitev zrcal. Pri
gradnji spektroskopa kot med zrcaloma nastavimo s
poskušanjem. Pri tem si pomagamo z gumicami. Vse
skupaj postavimo v trdno škatlo, ki jo znotraj počr-
     
P 47 (2019/2020) 512
nimo. Škatlo na sliki 3 smo zlepili iz parketnih de-
ščic. Še beseda o reži z nastavljivo širino. Tu se rado
zatakne, saj pogosto naletimo na navodilo, da mora
reža imeti po vsej dolžini, kar se da enako širino.
Tako režo je težko narediti, še posebno, če mora biti
zelo ozka. Mi smo uporabili dve sladoledni paličici,
ki jih lahko kupimo v vrečki brez sladoleda (lučke ali
ježka). Na sliki 4 je posneta taka reža. Spodnja pa-
ličica je prilepljena na ohišje, zgornja pa je vrtljiva
okrog osi, ki jo določa vijak. Taka reža sicer nima
povsod enake širine, kar pa ne vpliva na kvaliteto
spektra. Tako dobimo imeniten stereo-spektroskop,
ki ima res presenetljivo dobre lastnosti.
SLIKA 2.
Zrcali Z sta postavljeni pod kotom, ki zagotavlja obema oče-
soma hkrati pogled na spekter.
Pa si poglejmo nekaj spektrov, ki smo jih s foto-
aparatom posneli na našem spektroskopu. Pri tem
seveda zajamemo na fotografski medij le sliko enega
spektra, saj je fotoaparat »enooki opazovalec«.
Spektri so pri opazovanju precej lepši kot ti na sli-
kah.
Pred leti, ko še ni bilo LED sijalk, so na veliko
priporočali živosrebrne nadomestke običajnih žarnic
na žarilno nitko. Nekaj teh je še vedo v uporabi. Nji-
hov spekter je prikazan na sliki 5. Spekter na sliki
6 je posnet pri daljši ekspoziciji, da se vidijo tudi
črte v modrem in violičnem delu, ki jih sicer s pro-
stimi očmi ne vidimo. Po odkritju modrih svetlečih
SLIKA 3.
Levo: zaprta škatla, v kateri sta zrcali in CD plošča, vidna je le
reža R. Desno: odprt pokrov škatle, kjer vidimo zrcali Z in CD
ploščo. Spekter opazujemo skozi okence pod zrcali Z na zadnji
strani škatle.
SLIKA 4.
Režo s spremenjljivo širino smo naredili iz palǐcic za sladoled.
diod (za kar je bila leta 2014 podeljena Nobelova na-
grada za fiziko) so kmalu prišle na trg LED sijalke,
ki za enako svetlost porabijo tudi petkrat manj moči
od žarnic na nitko. Spekter take sijalke je na sliki
7. Lepo vidimo moder pas originalne svetlobe, ki jo
potem premazi na steklu sijalke spremenijo v meša-
nico rdeče, rumene in zelene, primerno za osvetlitev
prostorov.
Pri oceni kvalitete spektroskopa je pomembna nje-
gova ločljivost. To je lastnost, da spektralne črte z
bližnjimi valovnimi dolžinami še ločimo med seboj.
Da preverimo ločljivost, je vredno pogledati spek-
ter rumene svetlobe iz natrijeve žarnice. Ta vsebuje
valovanje z dvema, zelo bližnjima valovnima dolži-
nama, in sicer 589,0 nm in 589,6 nm. Razlika valov-
nih dolžin je torej le 0,6 nm. Na sliki 8 smo posneli
njun spekter. Ne le, da sta črti lepo ločeni, jasno je
videti, da je svetloba z večjo valovno dolžino precej
(v resnici dvakrat) šibkejša. Kljub preprosti izdelavi
smo dobili presenetljivo dober spektroskop.
     
P 47 (2019/2020) 5 13
SLIKA 5.
Črtast spekter svetlobe varčne živosrebrne žarnice
SLIKA 6.
Spekter varčne žarnice pri daljši ekspoziciji
Končno poglejmo še spekter svetlobe, ki pride s
Sonca. Na sliki 9 je prikazan tak spekter. Pri natanč-
nejšem ogledu vidimo v njem temnejše črte. Dobro
so vidne v modrem in modro-zelenem delu spektra.
Posebno izrazita pa je črta v rumenem delu spektra,
saj rumene barve skoraj ne vidimo. Svetloba s po-
vršja Sonca se mora namreč prebiti skozi Sončevo
atmosfero, kjer jo v valovnem območju 589 nm na-
trijevi atomi precej oslabijo. Oslabijo jo tudi drugi
atomi s prehodi iz osnovnega energijskega stanja v
višja stanja. Pri tem se absorbira svetloba pri ostro
določenih valovnih dolžinah, kjer imajo fotoni ravno
pravšnjo energijo.
SLIKA 7.
Spekter LED sijalke
SLIKA 8.
Natrijeva dvojna rumena črta (dublet). Zgornja črta (λ =
589,0nm je dvakrat močnejša kot spodnja (λ = 589,6nm).
SLIKA 9.
Spekter svetlobe iz Sonca kaže temne absorpcijske črte.
×××