簡易分光器の自作・作り方と反省点 - DVD-ROM使用

作り方と書いたのですが実際は“作ってみた”的な記事です。この分光器（あるいはその“発展形”）で撮ったスペクトル画像は

　　「光源別スペクトル（分光分布）一覧表 - DVD簡易分光器による」

にあります。

なおこの記事はDVD-ROMで作ったのですが、実際にはDVD-Rの方が好結果が得られました。
　　「フラウンホーファー線の画像が画期的に改善！ - 太陽光のスペクトル」

また本気(?)で簡易分光器を作るのでしたら次の記事が参考になるかも。
　　「DVD簡易分光器の改良 (1)」

===> まとめの記事を作りました
　　　　「簡易分光器 - 作り方・使い方のまとめとリンク集」

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まず「国立科学博物館 - 理工学研究部 - 若林文高 - DVD分光器の回折条件」 を参考に寸法を決めます。2例ありますが“r=20mm”の方を“採用”しました。
この資料は“理屈”も書いてあるので応用が効きます一度は目を通しておいた方がいいと思います。

なお簡易とは言っても分光器を作る以上どの波長の光がどの位置に写るかを知りたくなる（＝校正したくなる）と思います。これは身近にありそうなものとしては次のようなものが使えると思います。

波長が短い領域　．．．　水銀灯・蛍光灯（できれば水銀灯）
　　「DVDで作る簡易分光計 - 蛍光灯の分光スペクトル」
　　「DVDで作る簡易分光器 - 水銀灯の分光スペクトル」

中間的な波長の領域　．．．　ナトリウムランプ（低電圧低圧ナトリウムランプ？）
　　「自作DVD分光器で調べるナトリウムランプのスペクトル」

波長が長い領域　．．．　ネオン管
　　「DVDで作る簡易分光器の校正のために - ネオン管のスペクトル」

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寸法が決まったら厚紙（ノートの表紙を使いました）に展開図を書き切り取ります。切り取ったらつや消しの黒（マットブラック）の塗料を塗ります。これは“やった方がいい”ではなく“必ずやるべき”です。面倒であれば反射の少ない黒い紙を使いましょう。


この写真にはありませんが迷光対策として遮光板を何箇所か入れてあります。問題になるのはスリットから入った光がDVD-ROMに（ふつうの意味で）反射して観察窓に向かう光とスリットから直接観測窓に向かう光です。

　
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次にDVD-ROMを切り取ります。「Welcome to my homepage. - DVD分光器」 にはお湯につけてハサミで切る方法が紹介されていますが私はプラスチック用のカッターで切りました。DVDはプラスチックを貼り付けてあるので中途半端に切り込みを入れて折ったりすると歪んだり割れたりするので注意深く切ります。

これも迷光対策を行っておいた方がいいでしょう。“スリットから入った光がDVD-ROMに（ふつうの意味で）反射して観察窓に向かう光”への対策となります。

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次のように組み立てました。


撮影用にフードを作りました。これもできるだけレンズに不要な光が入らないようにするためです。本体を少し傾けてありますが、傾けた方がいいか、傾けるとしたらどの程度傾ければいいかはカメラとの位置関係やレンズによって異なります。ここは丁寧に調整します。これも計算すればどうすればいいかわかりそうですが、カットアンドトライの方が早くて確実だと思います。

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観察窓の方から見たところです。


遮光用フードの中も黒く塗ります。これをしないとコントラストが悪化します。

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スリット


紙を切るのは面倒なのでカッターナイフの刃を使って作ってあります。間隔は0.2～0.3mmくらいになっていると思います。スリットやピンホールは売っているのでそういうのを使ってもいいかもしれません。

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カメラと簡易分光器はこういうのを使って固定(?)します。


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全体図

（すみません画像の用意ができていません。明日にでも追記します）



上のバーで固定することにより簡易分光器とカメラの位置関係が固定されます。
これによって同じ波長の光は画像の同じ位置に写るというメリットがあるのですが、露出時間を長くしても手ブレの心配をしなくていいというのはもっと大きいメリットです。

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成果

水銀灯の分光スペクトル写真


上の画像を“数値化”したもの

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反省点（改良すべき点）

ちょっと華奢です。もう少し強度がほしいです。プラ板で作るかプラバンで補強した方がよさそうです。

迷光対策はやり過ぎたかも。光路を邪魔している部分があるような (^^;;

スリットはもっと遠くした方がよかったかも。
さらにコリメータを使えばいいんでしょうが、そうなると“簡易”ではないわけで．．．．

　　==> 「DVD簡易分光器の改良 (1)」

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その後の改良版によるスペクトル画像

（「ナトリウム炎色反応のスペクトル（二つのD線）」より）


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まとめ記事
　　「簡易分光器 - 作り方・使い方のまとめとリンク集」
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　　　　簡易分光器の実力
　　　　　　太陽光（フラウンホーファー線）
　　　　　　蛍光灯
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　　　　製作・材料
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　　　　　　回折格子
　　　　　　構成/構造
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　　　　　　半導体レーザー出力光の波長の変化
　　　　　　簡易分光器では手が出ないようなもの
　　　　スペクトルに関する資料集
　　　　スペクトル（画像）の実例

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