Jump to content

Spektrometr z Astromedia - działa!


Recommended Posts

Po niemałej walce udało mi się wyskalować widmo słoneczne z mojej "przystawki spektograficznej" do telefonu, której zdjęcia wrzuciłem parę postów wcześniej.

Tak wyglądają wyskalowane widma, kolejno: jak na zdjęciu z telefonu, kanały R, G, B, i na końcu wersja "monochromatyczna" z ważonego sumowania kanałów RGB.

 

210210_sun_1_SC_f.png.c065cd3c8f63a3a628f89723c797d3c4.png

 

210210_sun_1_SC_r.png.8c2fb95e21cfecdc5f2094b074ec255d.png

 

210210_sun_1_SC_g.png.fc0a1db50866017b54f1e4a863b5b5a9.png

 

210210_sun_1_SC_b.png.50989b090849112783530f8d9248f4b2.png

 

210210_sun_1_SC_i.png.bdc7ab9cf1ed01be6ee0d027bdf01b16.png

 

 

Zrobiłem tez wykres z uśrednienia poszczególnych widm:

 

210210_sun_1_plo_IN.png.f1ec7ea8222c9e37ef6f1500c0d5a1fa.png

 

 

Dla zainteresowanych opisuję, jak zrobiłem skalowanie.

Okazało się, że wcale to nie jest takie proste jak chce się to zrobić w miarę dokładnie.

Najpierw porysowałem kreski na widmie pokrywające się z liniami Fraunhofera i zrobiłem sobie tabelkę z pikselami zdjęcia widma i odpowiadającymi im długościami fali w nanometrach.

 

210210_sun_1_FL_f.png.ba40b7ead65505c523ec0df8ade7b7b0.png

 

 

Z danych w tabelce zrobiłem sobie wykres i zależność położenia linii Fraunhofera na moim zdjęciu widma w pikselach od długości fali w nanometrach była prawie liniowa.
I właśnie przez to "prawie" zrobiłem sobie parę "matematycznych wieczorów", bo koniecznie chciałem wiedzieć, jak taka zależność powinna wyglądać "teoretycznie".

Zacząłem od równania transmisyjnej siatki dyfrakcyjnej, potem rzutowałem odchylenia siatki na sensor aparatu i dostałem równanie, które trzeba było jeszcze przeskalować i przesunąć tak, żeby pasowało do danych pomiarowych z tabelki.

Na końcu dostałem taki wykres przedstawiający zależność położenia w pikselach maksimów widma z siatki w zależności od długości fali światła w nanometrach, zrobiony według wzoru na wykresie.

 

1524372195_210210_sun_1_plo_MT.png.22f587d6856482fd11c323b7eeeecf90.png

 

 

Stałą A (skala) i B (przesunięcie) znalazłem przez dopasowanie "teoretycznego  wzoru" do pomiaru.
Stała 1/pierwiastek_z_dwóch to jest sinus kąta 45* a 45* to jest kąt odchylenia "kanału optycznego" od prostopadłej do siatki dyfrakcyjnej w moim "instrumencie", czyli też kąt padania światła na siatkę.

Liczba "1000" we wzorze to jest stała mojej "foliowej" siatki dyfrakcyjnej z Astromedia w nanometrach (1000 linii na mm = 1 linia na um = 1 linia na 1000 nm).

Taka zgodność teorii z pomiarem bardzo mnie ucieszyła, bo przecież nie uwzględniłem zniekształceń wprowadzanych przez obiektyw telefonu, który na pewno nie jest szczytem doskonałości optycznej.
Jak można zobaczyć za chwilę na wykresie z błędami, maksymalna odchyłka pomiarów od teorii jest około 5 pikseli, co odpowiada błędowi około 0.4 % w porównaniu do 1121 pikseli całkowitej długości zdjęcia widma. 
Dla zabawy do tabelki z pikselami i nanometrami dopasowałem jeszcze prostą, parabolę i wielomian 3-go stopnia.
Tak one wyglądają na wykresie, razem z linią teoretyczną i pomiarami. Wykres, podobnie jak poprzedni, jest zrobiony dla długości fali od 350 nm do 750 nm, sporo poza pomiary, żeby było wyraźniej widać jakieś różnice pomiędzy liniami.

 

1675710451_210210_sun_1_plo_MF.png.4402ed27812ae4960e8defafb818372f.png

 

 

A tak wyglądają odchyłki poszczególnych "metod dopasowania" od pomiarów:

 

210210_sun_1_plo_E.png.89e46e44c9b464111da51f872ca112a8.png

 

 

Jak widać, parabola i wielomian trzeciego stopnia wiele się nie różnią i zapewniają skalowanie widma słonecznego w nanometrach z błędem mniejszym niż 1 piksel.
Ostatecznie do skalowania pokazywanych tu widm użyłem paraboli.
Te malutkie czarne kreseczki na wyskalowanych widmach w nanometrach, leżące na liniach Fraunhofera, też są już wyliczone z tej parabolicznej zależności.

Jak widać, pokrywają się bardzo dobrze. W ten sposób też sprawdzam, czy wszystko na końcu całej procedury skalowania się dobrze zgadza.

 

Wszystkie obliczenia, widma i wykresy zrobiłem w programie "Mathematica", którego używam też zawodowo.
Przygotowanie skryptu z opisanymi tu procedurami zajęło mi trochę czasu, ale teraz wygenerowanie wszystkich widm i wykresów zabiera 12 sekund.

Ostatnio dorobiłem trochę zdjęć widm słonecznych i z takim narzędziem będę mógł je teraz sprawnie poprzeglądać.

 

Edited by Mareg
  • Like 3
Link to post
Share on other sites
W dniu 22.02.2021 o 18:54, don Pedro napisał:

Macie gdzies gotowy projekt odudowy do tego spektrografu do wydruku 3D?

Znalazłeś jakiś projekt? Mój pozostał w fazie zero. Prototyp pokazał konieczność poprawek, ale mogę Ci go podesłać. Będziesz miał punkt startowy. Jest w openSCAD.

Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

  • Our picks

    • Big Bang remnant - Ursa Major Arc or UMa Arc
      Tytuł nieco przekorny bo nie chodzi tu oczywiście o Wielki Wybuch ale ... zacznijmy od początku.
       
      W roku 1997 Peter McCullough używając eksperymentalnej kamery nagrał w paśmie Ha długą na 2 stopnie prostą linie przecinajacą niebo.
       
      Peter McCullough na konferencji pokazał fotografię Robertowi Benjamin i obaj byli pod wrażeniem - padło nawet stwierdzenie: “In astronomy, you never see perfectly straight lines in the sky,”
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 14 replies
    • Jeśli coś jest głupie, ale działa, to nie jest głupie - o nietypowych rozwiązaniach sprzętowych
      Sformułowanie, które można znaleźć w internetach jako jedno z "praw Murphy'ego" przyszło mi na myśl, gdy kolejny raz przeglądałem zdjęcia na telefonie z ostatniego zlotu, mając z tyłu głowy najgłośniejszy marsjański temat na forum. Do rzeczy - jakie macie (bardzo) nietypowe patenty na usprawnienie sprzętu astronomicznego bądź jakieś kreatywne improwizacje w razie awarii czy niezabrania jakiegoś elementu sprzętu  Obstawiam, że @HAMAL mógłby samodzielnie wypełnić treścią taki wątek.
        • Haha
        • Like
      • 21 replies
    • MARS 2020 - mapa albedo powierzchni + pełny obrót 3D  (tutorial gratis)
      Dzisiejszej nocy mamy opozycję Marsa więc to chyba dobry moment żeby zaprezentować wyniki mojego wrześniowego projektu. Pogody ostatnio jak na lekarstwo – od początku października praktycznie nie udało mi się fotografować. Na szczęście wrzesień dopisał jeśli chodzi o warunki seeingowe i udało mi się skończyć długo planowany projekt pełnej mapy powierzchni (struktur albedo) Marsa.
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 130 replies
    • Aktualizacja silnika Astropolis - zgłaszanie uwag
      Dzisiaj zaktualizowaliśmy silnik Astropolis do najnowszej wersji (głównie z powodów bezpieczeństwa). Najpoważniejsze błędy zostały już naprawione, ale ponieważ aktualizacja jest dosyć rozbudowana (dotyczy także wyglądu), drobnych problemów na pewno jest więcej. Bez was ich nie namierzymy. Dlatego bardzo proszę o pomoc i wrzucanie tu informacji o napotkanych problemach/błędach.
        • Like
      • 250 replies
    • Insight Investment Astrophotographer of the Year 2020 – mój mały-wielki sukces :)
      Jestem raczej osobą która nie lubi się chwalić i przechwalać… ale tym razem jest to wydarzenie dla mnie tak ważne, że postanowiłem podzielić się z Wami tą niezwykle radosną dla mnie wiadomością.
       
      Moja praca zajęła pierwsze miejsce w kategorii „Planety, komety i asteroidy” podczas tegorocznego konkursu Insight Investment Astronomy Photographer of the Year 2020.
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 85 replies
×
×
  • Create New...

Important Information

We have placed cookies on your device to help make this website better. You can adjust your cookie settings, otherwise we'll assume you're okay to continue.