廊下のむし探検

このブログではマンションの廊下にでてくる「むし」の紹介とカメラを使ったちょっとマニアックな趣味を紹介します

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先日から、手作り分光器でカメラの波長感度分布を測定していたのですが、そのときは、白熱電球を2500Kの黒体放射として解析をしていました。ここがちょっと不安だったので、温度の違うハロゲンランプを使って確かめる実験をしてみました。

用いたのは、透過型回折格子を使った手作り分光器とNikon D70+Micro Nikkor 55mmです。光源として、60W Toshiba電球と10W 三菱ハロゲンランプです。スペクトルをカメラで撮影して、それをRAWデータとして記録し、8bit TIFFに変換し、ImageJで解析しました。

イメージ 1

この図は白熱電球とハロゲンランプで求めたスペクトルです。縦軸は強度ですが、適当にスケールしてあります。変な形になっているのはカメラの波長感度分布のためです。ハロゲンランプの方が色温度が高いので青い部分(波長の短い部分)の強度が強くなっていることが分かります。

もし、この2つの曲線が異なる温度の黒体放射スペクトルで表されるのなら、この2つのスペクトルの強度比を計算すると、それは、異なる温度での黒体放射スペクトルの比になるはずです。

イメージ 2

それを示したのがこの図です。赤い線は2500Kと3000Kの黒体放射の強度比を示したものです。青い線は白熱電球のスペクトルをハロゲンランプのスペクトルで割ったものです。本当はだいたい一致してくれるとよいのですが、とくに青い方(短波長側)のずれが大きくなっています。黒体放射の温度は少しぐらい変えても傾きがちょっと変わる程度であまり大きく変化しません。どうやら測定が上手くいっていないようです。
イメージ 3

実際に、上のデータを用いてカメラの波長感度分布を計算しても、450nm付近でかなりのずれが生じています。3回ほど同じ実験を繰り返したのですが、そのたびに形が変化してしまいました。どうやら照明が一様でないのが問題のようです。

ちょっと疲れたので、気晴らしに、空のスペクトルを測定してみました。

イメージ 4

カメラの波長感度分布を補正していないので変な形のスペクトルですが、上の写真では何本か暗線が見られます。これは、いわゆるフラウンホーファ線です。太陽の光が太陽上空の大気や地球の大気で吸収された結果、暗線になるのです。分光器の前に殺菌灯を置いて、水銀の波長から横軸を決め、暗線の位置を求めてみると、上の図で示すように暗線の同定ができました。波長の誤差は1nmくらいでした。手作り分光器でも結構測定できるものですね。

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