20151130 zelfbouw spectroscoop handleiding

Zelfbouw spectroscoop: handleiding
Spectroscopie in de astronomie
Sinds de ontdekking van spectrale patronen door Fraunhofer in de 19de eeuw, heeft
de astronomie een heel krachtig middel om meer te weten te komen over het
zonnestelsel en de rest van het heelal. Fraunhofer ontdekte immers dat elk element
een heel specifiek patroon laat zien in het lichtspectrum wanneer men het licht
opvangt die door dit element gereflecteerd werd. Het is heel goed vergelijkbaar met
vingerafdrukken waarmee men personen kan identificeren. Met een pâtroon van
Fraunhoferlijnen identificeert men elementen. Ook moleculen hebben elk hun eigen
specifiek spectraal patroon.
Als men naar de zon kijkt met een spectrometer, dan ziet men 15.000 Fraunhofer
lijnen. Deze worden gevormd door alle verschillende elementen aanwezig in de zon.
Het was een monikkenwerk, maar op basis van spectroscopische patronen die men
op aarde kon testen bij zuivere elementen, werd dit totale patroon van de zon
(vergelijkbaar met vele vingerafdrukken die boven elkaar liggen) ontcijferd. Zo
ontdekte men ook het Fraunhoferpatroon van Helium, een element dat pas 50 jaar
later op Aarde ontdekt werd ! Het element werd naar de zon genoemd (Helios).
Helium is na waterstof het meest voorkomende element in de Zon en het heelal.
Spectrum van de zon
Bij spectroscopisch onderzoek van kometen, was men behoorlijk verbaasd. Men
vond Fraunhoferlijnen van allerlei organische moleculen, zoals bijvoorbeeld:
Spectroscopie in de klas
Spectroscopie – het uitsplitsen van zichtbaar licht (of eventueel andere
electromagnetische straling) – kan best geïllustreerd worden door naar spectra te
kijken. Dit kan bijvoorbeeld met een zakspectrometer:
ESERO handleiding: hoe bouw je zelf een eenvoudige spectroscoop?
Deze kosten gemakkelijk 60 euro per stuk, dus het is niet evident om aan te kopen
met de school in grotere hoeveelheden.
Er bestaat echter een heel eenvoudige manier om de leerlingen zelf naar spectra te
laten kijken. Dit werkt niet met gedifferentieerde lichtbreking door een prisma, maar
wel met gedifferentieerde lichtreflectie:
Benodigdheden:
 Een kartonnen doosje, zelfgemaakt of van verpakking, ongeveer even breed
als een CD-schijfje + plakband.
 Een CD-schijfje (gaat niet verloren).
 Een scherp mes (cutter).
Werkwijze:
1. Zorg dat het doosje aan alle zijden dicht is, dus geen licht meer doorlaat.
2. Snij een gleufje in 1 grote zijde van het doosje, waar de CD in past.
3. Plaats de CD schuin in het doosje tot tegen de bodem. Vorm een hoek van 30°
met de bodem. Het bovenste deel van de CD steekt nog door de gleuf uit het
doosje. Maak de gleuf daarna goed dicht.
4. Maak een kijkgaatje aan de tegenovergestelde zijde, meer onderaan. Maak
een belichtingsgaatje (dun spleetje) door de bovenzijde boven het onderste
deel van de CD.
5. Bekijk een lichtbron (TL-lamp of vlam van verbranding van zuivere elementen)
zoals op de tekening.
ESERO handleiding: hoe bouw je zelf een eenvoudige spectroscoop?
Probeer met de zelgemaakte spectroscoop enkele bekende spectra te zien:
Voor meer geavanceerde oefening, raden we aan de zelfbouwspectroscopen te
gebruiken die aangeboden worden op Astromedia.de:
http://astromedia.eu/Bastelspass-der-Wissen-schafft/DasHandspektroskop::132.html
Deze geven een zeer gedetailleerd en mooi beeld van de spectraallijnen op een
nanoschaal:
Het nadeel is dat de leerlingen minder duidelijk het mechanisme zien waarmee het
spectrum uitgesplitst wordt (het wordt iets abstracter).
ESERO handleiding: hoe bouw je zelf een eenvoudige spectroscoop?