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2016年5月18日 (水)

光源別スペクトル(分光分布)一覧表 - DVD簡易分光器による

片っ端から照明・光源を見つけたら自作のDVD簡易分光器で写真を撮ってきました。ある程度まとまってきたのでリストを作ってみました。

簡易分光器の作り方・撮影の仕方などについては

  「簡易分光器 - 作り方・使い方のまとめとリンク集

にあり、またなおそれぞれの輝線・吸収線の波長は

  簡易分光器用 - 輝線・吸収線の波長表(フラウンホーファー線を含む)

にまとめてあります。

--------

次のように分類してあります。

水銀灯
  高圧水銀灯
  低圧水銀灯(蛍光灯を含む)
ナトリウムランプ
  高圧ナトリウムランプ
  低圧ナトリウムランプ
メタルハライドランプ
その他放電管
炎色反応
半導体レーザー
白熱電球
LED
その他人工光
自然光

スペクトル画像はクリックすれば拡大されます。

光源 スペクトル画像
主にDVD簡易分光器+PENTAX Q + 01 STANDARD PRIMEによる撮影で、430nm以下、660nm以上の感度が著しく悪いです。

Photo

備考
波長は主に
国立天文台編
 
「理科年表 第88冊」
   丸善出版、2014

を参考にしました。

高圧水銀灯

Imgp1886graph
DVDで作る簡易分光器 - 水銀灯の分光スペクトル

Imgp77253d0321255832778_2
DVD簡易分光器の改良 (4) - 組み立て」で撮ったもの

参考

Web Page of T.Nomoto - スペクトル色々 - ネオンランプと水銀ランプ
岩崎電気 - ランプ光源情報 - 水銀ランプ(水銀灯)

水銀特有の輝線(435.8nm、546.1nm、577.0nm、579.1nm)が見られます。他に404.7nmがあるはずですが私のカメラじゃよく写りません。
赤色のところは蛍光物質で“色をつけてある”のだと思います。
近くの公園とか駐車場とかあちこちにあります。夜白く輝いているランプはこれかメタルハライドランプのどっちかだと思います。
3波長型蛍光管
(低圧水銀灯+蛍光物質)
400nm~700nm 数値化・一次元化を行ったのち再画像化したもの
Imgp8762svg28jpgm4d1415411560400700
蛍光灯のスペクトルに10本の水銀輝線を見る」より

530nm~640nm 水銀の輝線と蛍光物質のルミネッセンスが混在しています。611nmのところは蛍光物質ルミネッセンスのピークです。
Imgp8997m45d41400530640svgv

DVDで作る簡易分光計 - 蛍光灯の分光スペクトル

参考
Web Page of T.Nomoto - スペクトル色々 - 照明とディスプレイ
パナソニック - 蛍光灯
水銀の輝線と三原色の蛍光物質の発光からなります。
577.0nm、579.1nmの水銀の輝線は見つけづらいです。
一般家庭で使われている(使われていた?)もの。
(一般型)蛍光灯(低圧水銀灯+蛍光物質) Imgp2178graph
蛍光灯でもこれだけ違うスペクトル - 自作DVD分光器

Imgp77273d032150400700_2
DVD簡易分光器の改良 (4) - 組み立て」で撮ったもの

参考
Web Page of T.Nomoto - スペクトル色々 - ブラックライトと殺菌灯
パナソニック - 蛍光灯

スペクトルが連続しているところが三波長型と違います。
廉価品か高級品のいずれかみたいです。これは明るくあればさえ十分、というところに使ってあったものです。

殺菌灯・ブラックライト(低圧水銀灯)

参考
Web Page of T.Nomoto - スペクトル色々 - ブラックライトと殺菌灯
パナソニック - 蛍光灯

次の三つはいずれも低圧水銀灯ですが作りが異なります。

殺菌灯...管に石英ガラスなどを使い短波長(253.7nm=DNAを損傷する能力がある)の紫外線が放射されるように作ったもの。

ブラックライト...短波長の紫外線を蛍光物質で比較的安全な紫外線に変換し、また可視光線を吸収するフィルターを使用したもの。

蛍光管....短波長の紫外線を蛍光物質で可視光線に変換するもの。

高圧ナトリウムランプ Imgp20835graph
D線が存在しない高圧ナトリウムランプのスペクトル - DVD簡易分光器Imgp3094na0722075graphcomment_2
(このスペクトル画像には水銀灯の輝線が含まれています)

ナトリウムランプのスペクトルの詳細 - 改良版DVD簡易分光器

参考
岩崎電気 - ランプ光源情報 - 高圧ナトリウムランプ/
ナトリウムのD線が吸収線(?)になっています。
幹線道路の照明に使われていました。
低圧ナトリウムランプ

後日色解像度の高いスペクトル画像を撮ったところ、D線のところに吸収線がありこの画像は高圧ナトリウムランプのものであることがわかりました。すみません m(._.)m
Imgp2119graph
自作DVD分光器で調べるナトリウムランプのスペクトル

ナトリウムのD線については下記の炎色反応をごらんください。


参考

岩崎電気 - ランプ光源情報 - 低圧ナトリウムランプ

D線を初めとするナトリウムの輝線からなります。
497.9/498.3nm、568.8nm、589.0/589.6nm(D線)、615.4/616.1nmが目立ちます。
駐車場の照明に使われていました。

メタルハライドランプ

Imgp2111graph

上とは別のメタルハライドランプ(改良版による撮影)
Imgp7844m1d771900_400800_2

メタルハライドランプのスペクトル - DVD簡易分光器

参考
岩崎電気 - ランプ光源情報
ライトエッジ - 放電ランプ - メタルハライドランプ

線スペクトルではないのですが、連続スペクトルと言うのもどうかと思われるような特有のスペクトルです。
<== 下に追加した新たな画像を見ると連続スペクトルに線スペクトルがのった形です。吸収線がD線と他にもう一つあります。

幹線道路の歩道の照明に使われていました。
メタルハライドランプはいろんな種類がありスペクトルもまちまちですが、見た感じはこれと同じなようです。

ネオン管

Imgp2814graph_400700_3
DVD簡易分光器の改良
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

Imgp77632d502125400700
DVD簡易分光器の改良 (4) - 組み立て」で撮ったもの
緑色の輝線はトーンカーブを調整して強調してあります。
この緑色の輝線は実際は下のプラズマボールくらいの明るさです。

参考
Web Page of T.Nomoto - スペクトル色々 - ネオンランプと水銀ランプ
ようこそ 高圧科学の世界へ - ルビー蛍光測定システムの波長校正

オレンジ、赤の輝線がほとんどです。
AC用のパイロットランプを使いました。暗くて写真を撮るのが一苦労です。
==> DVD簡易分光器の改良でだいぶ改善しました。

こういうネオン管にはアルゴンが入っていてその輝線も見えるとか....

プラズマボール Imgp8439svgm52d2014002dgraphv
プラズマボールのクリプトンとキセノンのスペクトル

右半分(下半分)がネオン、左半分(上半分)がクリプトンとキセノンの輝線です。

青緑の太い線が見えますがこれは0.7nm離れた二本の輝線です。

スペクトルランプ
(水素)
参考
田森 緑 - 原子の量子状態の研究
簡易分光器で撮影したものがあります(バルマー系列の輝線)
13 原子スペクトルの観察と波長の測定 - リュードベリ定数の測定及び原子のエネルギー準位

バルマー系列の輝線を見る(測定する?)のであればバルマー管と言われるものもあるみたいです。中に入っているのは水素ガスじゃなくて水蒸気らしいです。

スペクトルランプ
(ヘリウム)

参考
田森 緑 - 原子の量子状態の研究
簡易分光器で撮影したものがあります。

炎色反応
(ナトリウム)
Nena
ナトリウム炎色反応のスペクトル(二つのD線)

画像の上半分にあるオレンジ色の二つの輝線がナトリウムのD線(左からD2、D1)です。

炎色反応
(カルシウム)
Imgp4236m3d86e1000
カルシウム炎色反応のスペクトル画像とその波長

カルシウムのバンドスペクトルはかろうじて写っているのにナトリウムの輝線は飽和しているという...

半導体レーザー
(レーザーポインター)
Imgp2939graph
半導体レーザー(レーザーポインター)のスペクトル

ネオンの輝線と比べると半導体レーザー出力光の波長の変動を比較的簡単に知ることができます。

Imgp846668m99d41300t1000_2
半導体レーザー出力光の波長の長期的・短期的変動
半導体レーザーの出力はエレクトロルミネッセンスの共鳴増幅であるためはネオンの輝線とは違って幅があります。
(「
吾唯知足 〜 吾が身の丈 身の程 身のこなし〜 - 理科教科書における光スペクトル再定義の必要性(白熱灯・蛍光灯・LEDを理解する)」)

半値幅も小さく、ピント合わせには好都合ですが、出力光の波長は変化するので残念ながら校正には使えません。

白熱電球

Imgp2480graph
デジカメの分光感度特性と白熱電球のスペクトル

参考
Web Page of T.Nomoto - スペクトル色々 - 照明とディスプレイ

青色の感度を高めるためホワイトバランスを白熱灯にしてあるのですが、それでも赤みが強いです。

LED
(白色)

Imgp2243graph
光害カットフィルターLPS-P2の分光特性(1) - DVD自作分光器

参考
Web Page of T.Nomoto - スペクトル色々 - 照明とディスプレイ

画像ではわかりにくいですが、緑と青の間に落ち込みがあります。

夜空
(その他人工光)

Imgp2258graph
光害カットフィルターLPS-P2の分光特性(1) - DVD自作分光器

546nmあたりの輝線が目立ちます。水銀灯か蛍光灯が原因でしょう。
これは曇りの日のものです。晴れていると少し違うのかも。

太陽光

Imgp30271950s2
太陽光のスペクトルと主要なフラウンホーファー線
DVD簡易分光器の色分解能を岡山天体物理観測所と比較する
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
DVD簡易分光器で見るフラウンホーファー線(太陽光のスペクトル)
フラウンホーファー線 - DVD簡易分光器による太陽光のスペクトル

420nm~480nm
Imgp8858m46d31430svg420480_2

フラウンホーファー線(475nm~495nm)」 (F線とその周辺)
青いフラウンホーファー線がよく見えないのは歳のせい?

480nm~540nm

Imgp3535m45d01400480540svg
DVD簡易分光器で見えるフラウンホーファー線(515-535nm)」 (E線、b線とその周辺)

540nm~600nm

Imgp3608m134d8619012000
D3線はいずこ? - 簡易分光器の限界に挑む

フラウンホーファー線がなかなか難物です。
<== 左の画像のようになんとか“ものになって”きました。

E線はb線(b1-b4)より暗いので注意します。

恒星・星雲

ALBEDO 0.39 - スペクトルの部屋

プリズムによるものだそうです。
簡易分光器を作り始めた頃はなんでここまで撮れるんだろうと思ったものです。
恒星のスペクトルから星雲とか彗星とかいろいろあります。

恒星 国立天文台岡山天体物理観測所 - ☆スペクトル物語☆~デジタルアトラス~

約600個の恒星の分光写真とスペクトルの数値データがあります。
もちろん天文台の望遠鏡+回折格子+CCDカメラです。

2


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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
    簡易分光器とは?
    簡易分光器の実力
      太陽光(フラウンホーファー線)
      蛍光灯
    原理・設計
    製作・材料
      スリット

      回折格子
      構成/構造
    フラウンホーファー線の撮影法
    簡易分光器の性能評価
    トラブルが起きたときの対処法
    画像の数値化・グラフ化
    デジカメの分光感度特性
    スペクトルデータの再画像化

    分光器の応用
      光害カットフィルターの特性を調べる
      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せないもの
    スペクトルに関する資料集
    スペクトル(画像)の実例

---------


  「
測定対象別記事一覧(測定、電子工作、天文計算)
  「
過去記事の一覧(測定、電子工作、天文計算)

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