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Spettrometro a Reticolo con Webcam

TabletAndSpectrometer

In questo post proponiamo la costruzione di uno spettrometro a reticolo di diffrazione basato su webcam e sul software Theremino Spectrometer. Lo spettrometro è uno strumento fondamentale che permette di misurare lo spettro di una sorgente luminosa, ovvero le proprietà della luce in funzione della sua lunghezza d’onda. Lo spettrometro che proponiamo sfrutta il principio dell’interferenza in un reticolo di diffrazione per decomporre la radiazione luminosa nelle sue lunghezze d’onda e successivamente misurarne l’intensità con una webcam ad alta risoluzione.

Il Reticolo di Diffrazione

Un fascio luminoso monocromatico che incide su un reticolo dà origine ad un fascio trasmesso e a vari fasci diffratti, ad angoli che dipendono dal rapporto fra la distanza tra le righe del reticolo e la lunghezza d’onda della luce. Quindi, se il fascio luminoso è composto di più lunghezze d’onda si ottiene la scomposizione del fascio nelle sue componenti.

La luce con una lunghezza d’onda più grande viene deviata ad un angolo più grande rispetto alla direzione incidente (angolo di diffrazione). Per ogni lunghezza d’onda si possono osservare più righe. Il numero di righe che si contano dalla riga centrale, che non risulta deviata rispetto al fascio incidente ed è presa come riferimento, è detto «ordine» o «modo» di diffrazione ed è spesso indicato con la lettera m .

reticolo
Fascio di Luce diffratto da un Reticolo
spettro
Spettro di una Lampada prodotto da un Reticolo

Componenti e Schemi Costruttivi

Webcam : NEW TRUST MEGAPIXEL WEBCAM PRO 1.3MP 1024×1280
Reticolo di diffrazione : reticolo olografico 1000 linee/mm monoassiale
Ottiche di collimazione : Obiettivo di binocolo
Fessura  Ottica : fessura micrometrica regolabile manualmente

spettrometro

IMG_20141025_183426
Vista interna dello spettrometro con la lente di collimazione, il reticolo e la webcam
SpecSlit
Vista esterna dello Spettrometro con le fenditura micrometrica

Esempi di Spettri

Lampada a Fluorescenza

CFL_Spettro

CFL_COLD_1
Immagine e Spettro di una lampada a fluorescenza (emissione UV del mercurio a 546nm, 438nm e 406nm e fluorescenza dell’europio sul rosso)

Lampada al Neon

NEON_1
Spettro di una lampada al Neon (spettro discreto)

Lampada Alogena

ALOGENA
Spettro di una lampada alogena (spettro continuo)

Lampada al Sodio

Lampada “fredda” – dettaglio del doppietto del sodio a 589nm

Lampada in fase di riscaldamento

Lampada “calda” – si evidenzia la linea di assorbimento del sodio a 589nm

Lampada di Wood

LAMPADA_WOOD_3
Spettro di una lampada di Wood (emissione UV)

Candela

Emissione nella regione di vicino infrarosso

Laser e LED

Confronto tra LED e Laser rosso

Plasma

Plasma elettrico – Emissione nel vicino UV

Fluorescenza Chinino

Fluorescenza del chinino nel blu – eccitato da lampada UV

Fluorescenza Vetro con Uranio

Fluorescenza del vetro uranifero nel regione del verde – eccitato da lampada UV

Spettro Solare

SUN_SPETTRO_1

SUN_2
Immagine e Spettro solare con righe d’assorbimento di Fraunhofer

Documento pdf con la descrizione completa dello spettrometro: Spettrometro_ITA

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