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グレーティング入門
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SonotaCo
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登録日: 2004.08.07
記事: 10706
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Tue Jun 21, 2005 12:29 pm    記事の件名: グレーティング入門 引用付きで返信

皆さんに刺激されて、分光観測もやってみようかと思いました。
分光観測のやり方としては、対物プリズム、グリズム、反射型回折格子、透過型回折格子など、色々あるようです。
グリズムを使用した例を前田さんが以下に掲載して下さっています。
http://sonotaco.jp/forum/viewtopic.php?t=114
何か入手可能で動画撮影に適しているものがないかと探していた所、以下の透過型グレーティングが見つかりました。
http://www.edmundoptics.com/onlinecatalog/displayproduct.cfm?productID=1490

これはミリ500本または1000本の溝がついている薄いポリエステルフィルムで、30cmx15cmで 1000円程度と超安価!!お気軽実験には最適です。

早速、入手して、試してみることにしました。
薄いフィルムなので、何か保持具を考えないと使えません。
6mm以上CBCのF0.8レンズはフィルター径が40.5mmです。25mmF0.95も40.5mmなので、40.5->52 のステップアップリングを使う所までは決まりでしょう。あとはフィルターの枠などを使って52mm径の適当なセルを作るか、透明なプロテクターフィルターに張るかという所ですが、ここで閃いてしまいました Idea 。 ポイントは Borg社の天体望遠鏡パーツ群の 眼視用絞り52φ【4054】です。これ52mmのフィルターネジが外周に切ってあり、内側がエッジ状になっている絞り環です。まるでこのためにあったようなパーツです。よくぞ、販売していてくれたものです。なんとこのパーツ、手元にあるではありませんか Razz 。内径も38mm程で、本当にぴったりです Shocked 。これの裏面にフィルムを張り、それをステップアップリングに装着すれば、非常にスマートでしっかりしたグレーティングになります。

とりあえず、ミリ500本で試してみようと思っています。レンズとの相性など色々あると思います。続編をご期待下さい。



PICT2590.JPG
 説明:
左が絞り環にグレーティングフィルムを張ったもの、右はステップアップリング.... 簡単でした
 ファイルサイズ:  30.14 KB
 閲覧数:  28722 回

PICT2590.JPG



PICT2594.JPG
 説明:
WAT-100N + CBC6mmF0.8 にセットした所です。
 ファイルサイズ:  21.16 KB
 閲覧数:  28668 回

PICT2594.JPG




最終編集者 SonotaCo [ Tue Jun 28, 2005 7:24 am ], 編集回数 2 回
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登録日: 2004.08.07
記事: 10706
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Tue Jun 21, 2005 2:08 pm    記事の件名: 日中試験 引用付きで返信

いったいどんな感じに映るのでしょうか、私もビデオでの分光は初めてなので興味深深です。
まずは太陽光で試してみました。
とりあえず、手近な点光源に近いものと探した所、駐車場の車の金具がキラリと光っていました。で、そちらにカメラを向けてみました。
夜空なら多分そのままでスペクトルが見えると思うのですが、日中なので、スペクトルを見やすくするため、視野の半分ほどを黒い板で覆いました。
最初なので、カメラはカラーカメラ、レンズは12mmと6mmで試してみました。
レンズの前面のフィルターネジに上記回折格子を取り付けています。
結果は以下です。
思いのほか、回折角度が大きいです。ま、カタログに 19度と書いてあるので、その通りなのだと思います Embarassed ..ちゃんと計算すればスペクトルの詳細位置が出せるかと思うのですが、何はさておき、やってみると一目瞭然です。
光源からスペクトルの中心までは6mmレンズで200画素程、12mmレンズで400画素ほどもあります。UFOAnalyzerにかければ正確な角度が出せる筈ですし、ナトリウムランプを使って校正するとか、色々ありますが、それはまたの楽しみということにして......

いい加減な光源なので、吸収線は判別できませんが、何はともあれ、一応綺麗に分光できるようです。意外に簡単、誰にでも楽しめそう というのが感想です。
しかし、この500本/mmは結構回折角が大きいので、これは広角レンズ向きですね。望遠レンズだと視野の外に出てしまいます。
うーん、望遠レンズでより明るい分光をと思っていたのですが、ちょっと目算が狂いました。300本/mmとかがあればよリ良いかと思いますが......

次は、夜の実験でしょうか.....



grating1.jpg
 説明:
 ファイルサイズ:  46.73 KB
 閲覧数:  28715 回

grating1.jpg


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登録日: 2004.08.07
記事: 10706
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Tue Jun 21, 2005 9:08 pm    記事の件名: 蛍光灯のスペクトル 引用付きで返信

今年の梅雨は雲ってばかりで雨は少ないです。
曇りの日は室内科学というわけで、部屋の蛍光灯を分光してみました。スリットが雑ですが、一応水銀の輝線は判るようです。
この例でわかるように、スペクトルは両側にでます。
そして、6mmレンズで回折角19度のミリ500本のグレーティンクなら、視野の半分でほぼ全てのスペクトルが入ります。
つまり、カラムスプライトのような縦長の光源なら、視野のどこに入っても分光できるというとこになります。



flourescence.jpg
 説明:
蛍光灯
 ファイルサイズ:  7.83 KB
 閲覧数:  28703 回

flourescence.jpg


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登録日: 2004.08.07
記事: 10706
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Wed Jun 22, 2005 1:12 pm    記事の件名: 蛍光灯のスペクトル その2 引用付きで返信

前の写真が少し恥ずかしかったので、もう少しまとにすべくスリットとコリメータを作ってみました。
スリットはカッターナイフの刃2枚で、コリメートは焦点距離200mmのアクロマートレンズを使いました。レンズは実はケンコーのクローズアップレンズNo.5 52mm径なので、そのまま前述のグレーティングセルがねじ込めるのです Smile
さすがにコリメートすると解像度がグンと上がります。写真ではいま一つですが、肉眼で覗くと鮮明そのもので、空に向けると吸収線が綺麗に見えます。 Shocked
以下の写真は蛍光灯を撮ったものですが、肉眼では黄色の576.960nm と579.066nmがはっきり分離して2本に見えます。
残念ながら、6mmレンズのカラービデオカメラでは潰れてしまいます。
グレーディングそのものは安価に拘らず十分な分光能力があるようです。

素人芸、笑ってください > プロの方



DSCN2387.JPG
 説明:
スリット コリメータ外観、 ボーグパーツは便利ですね
もちろん夜空観測時は使いません
 ファイルサイズ:  46.47 KB
 閲覧数:  28763 回

DSCN2387.JPG



FL500_6_231.jpg
 説明:
まだまだスリットが広いですね.....
 ファイルサイズ:  14.83 KB
 閲覧数:  28763 回

FL500_6_231.jpg



PICT2619.JPG
 説明:
スペクトル位置校正用スリット-コリメータのメモ
 ファイルサイズ:  30.07 KB
 閲覧数:  28627 回

PICT2619.JPG




最終編集者 SonotaCo [ Tue Jun 28, 2005 10:24 am ], 編集回数 3 回
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記事: 10706
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Wed Jun 22, 2005 2:29 pm    記事の件名: 太陽スペクトル 引用付きで返信

曇天ですが、先ほどの分光筒を空に向けて、デジカメで覗き込んで撮影してみました。目ではもう少し綺麗なのですが、なかなかうまく撮れません。
でも、これで一応準備は出来たようです。あとはスプライト撮影チャンスを待つだけです。
スプライトの分光はカラーカメラではなくモノクロWAT100N+6mmでいこうと思っています。果たして、撮れるでしょうか.......



DSCN2390.JPG
 説明:
太陽光 500本/ミリ デジカメ撮影
 ファイルサイズ:  43.48 KB
 閲覧数:  28758 回

DSCN2390.JPG


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登録日: 2004.08.07
記事: 10706
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Wed Jun 22, 2005 7:03 pm    記事の件名: Wat-100Nでの校正 引用付きで返信

WAT-100Nで蛍光灯を分光して、測定用データを作っておきます。

最も単純には 回折角 α は 溝の間隔を d 、波長を λ として
λ = d sin(α)
となる筈です。
以下が実際にやってみた結果です。
----- 訂正 6・25 角度の計り方を見直したら、ミリ500本の計算結果とよく一致しました。



W100N-6-500.jpg
 説明:
訂正版です。
 ファイルサイズ:  15.45 KB
 閲覧数:  28704 回

W100N-6-500.jpg




最終編集者 SonotaCo [ Sat Jun 25, 2005 9:08 pm ], 編集回数 1 回
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記事: 10706
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記事日時: Thu Jun 23, 2005 10:12 am    記事の件名: メモ 引用付きで返信

透過型回折格子では線数と画角を適切に選ばないとスペクトルが画面に入りきりません。
窒素のスペクトルは300nm〜800nmまで分布しています。
-----
残る問題は明るさの関係です。回折効率があまり高くないので撮れるかどうか心配です。



snap.gif
 説明:
透過型グレーティングによる 線数-波長-回折角 - カメラレンズの焦点距離の関係(1/2"CCD仮定)
 ファイルサイズ:  15.41 KB
 閲覧数:  28718 回

snap.gif


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登録日: 2004.08.07
記事: 10706
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Sat Jun 25, 2005 9:31 pm    記事の件名: やってみると.... 引用付きで返信

東京は、ずーーと曇り空が続いていて、スプライトはおろか流星のスペクトルもまだ撮れません。今日あたり、火球があってくれると良いのですが....
ただ、実際に夜空を観測してみると色々なことが分ります。
まず、物凄く外光の影響を受けやすくなります。グレーティングの感知範囲は通常の視野より左右30度ほど広いわけで、従来なら問題にならない視野のはるか外の窓明かりとか街灯とか全部視野にスペクトルとなって現れます。東京でスペクトルを取ろうと思ったら、巨大フードを用意する必要がありそうです。
下の写真では右半分位の所に明度の段ができています。これは暫定のフードが効いている外側と効かない内側での外光の影響の差です。

2番目の問題点は、UFOCaptureV2 の飛行機マスクが効かないことです。なんといっても飛行機のフラッシュは巨大なスペクトルに分解されるので、マスク領域からはみ出してしまいます。マスク領域サイズを巨大にすれば防ぐことができるかもしれませんが、ちょっと気が引けます。
写真は飛行機通過時のスペクトルのピークホールドですが、コマ送りだと各回のフラッシュが綺麗に分光されています。どうやら飛行機の点滅は赤系と青系があるようですが、いずれも連続スペクトルです。キセノンフラッシュに色フィルターをつけたものかな?と思っています。



M20050625_210415_Tokyo1_G2P.jpg
 説明:
飛行機はこんなふうに撮れます
 ファイルサイズ:  20.15 KB
 閲覧数:  28701 回

M20050625_210415_Tokyo1_G2P.jpg


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登録日: 2004.08.07
記事: 10706
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Sun Jun 26, 2005 10:24 am    記事の件名: 飛行機のスペクトル 引用付きで返信

結局、昨夜スペクトルが撮れたのは飛行機だけでした。
感じとして、-2等位の明るさがあればスペクトルが採れそうです。
以下は前の写真の飛行機の一コマです。



snap.jpg
 説明:
ブロードなスペクトルで800nm以上の波長まで映っています
 ファイルサイズ:  19.65 KB
 閲覧数:  28683 回

snap.jpg


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登録日: 2004.08.07
記事: 10706
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Sun Jun 26, 2005 8:44 pm    記事の件名: フード改良.... 引用付きで返信

より鮮明なスペクトルを得ようと思い、10cm角の角型フードを自作したのですが...
結果は昨夜と殆ど変わりませんでした。
クレーティングを装備したカメラで中央部が明るくなってしまうのは、写野内の光が分光されて中央部で左右から重畳して2倍になるからでした。
これは、写野内に黒い部分があるとそのスペクトルは出ないので離れた位置にスペクトルの影がでることから分りました。
流星観測なら地上光の少ない天頂付近を狙うことができるのですが、スプライトはそうはいきません。やはり空の透明度が上がる季節の方が有利かと思います。

でも、これで、今年の夏季スプライト観測準備はほぼ完了しました。
あとは、その日を待つばかりです。



M20050626_202130_Tokyo1+G1S.jpg
 説明:
薄雲に反射する地上光のスペクトルが中央部で重なり明るくなっています。
 ファイルサイズ:  53.7 KB
 閲覧数:  28663 回

M20050626_202130_Tokyo1+G1S.jpg



PICT2617.JPG
 説明:
ご覧に入れるのが恥ずかしいですが.....100mm角フードです。
 ファイルサイズ:  23.09 KB
 閲覧数:  28624 回

PICT2617.JPG




最終編集者 SonotaCo [ Tue Jun 28, 2005 10:29 am ], 編集回数 2 回
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登録日: 2004.08.07
記事: 10706
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Tue Jun 28, 2005 6:57 am    記事の件名: 赤色フラッシュ 引用付きで返信

流星ではなく(残念)、ヘリコプターです Wink
赤外にまで伸びるスペクトルです。スペクトルがこれだけ長いと2次スペクトルが気になりますが、1次スペクトルで600nm以下はない(真っ赤)ので、全部一次スペクトルだと思います。スケールが足りなくなりました。WAT-100Nの赤外感度が良いことが一目瞭然です。
昨夜は部分的に雲が完全に切れ、暗い背景に線スペクトルが見えるケースもありました。



z20050628_022858_Tokyo1_G1_381s.jpg
 説明:
6mm + 500本で画面一杯です。
 ファイルサイズ:  39.95 KB
 閲覧数:  28639 回

z20050628_022858_Tokyo1_G1_381s.jpg



M20050628_022858_G1.wmv
 説明:
動画の一部です。 こんな風に映ります。

ダウンロード
 ファイル名:  M20050628_022858_G1.wmv
 ファイルサイズ:  341.39 KB
 ダウンロード回数:  1402 回

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登録日: 2004.08.07
記事: 10706
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Thu Jul 28, 2005 7:42 am    記事の件名: 流星の輝線 引用付きで返信

今年、東京は6月、7月とずーーと雲りでした。
7月27日になって台風7号が雲払ってくれて、やっと本格的な夏になりました。

で、やっと分光カメラの視野にマイナス等級の流星が入ってくれました。
マイナス1等程度で、スペクトルを取るにはギリギリですが、なんとか輝線が一本見えます。動画は私のページには掲載してありますが、wmv圧縮で輝線が殆ど見えなくなってしまうので、ここでは静止画のみ掲載します。



M20050727_193709_Tokyo1_G1P.jpg
 説明:
M_Cap? -1.3等
 ファイルサイズ:  15.19 KB
 閲覧数:  28504 回

M20050727_193709_Tokyo1_G1P.jpg



M20050727_193709_Tokyo1_G1P2.jpg
 説明:
明度調整してあります。630nm付近ですから、赤かったでしょうか
 ファイルサイズ:  14.46 KB
 閲覧数:  28504 回

M20050727_193709_Tokyo1_G1P2.jpg


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前田



登録日: 2004.09.01
記事: 2072
所在地: Miyazai JAPAN (E131.4, N31.8)

記事日時: Thu Jul 28, 2005 10:11 pm    記事の件名: おめでとうございます。 引用付きで返信

前田です。
とうとう、流星スペクトル観測できましたね。
ちょっと波長が珍しいですね。普通は589nmのナトリウムあたりが強いのですが、
634nmあたりのSiでしょうか。Siだけが出るのはあまりないような気がします。
詳しくわかりませんが。
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登録日: 2004.08.07
記事: 10706
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Fri Aug 05, 2005 9:46 am    記事の件名: 3.8mm + 500line/mm 引用付きで返信

ここ1月、ずーと、北の空を通常6mm と グレーティング付き6mm で観測続けています。
残念ながら、天候が悪く、中々スペクトルはとれません。明るい流星が殆ど撮れないのです Sad
しかし、この観測で、面白いことに気がつきました。それは通常6mm と グレーティング付き6mmでキャプチャできる暗い流星数に殆ど差がない Exclamation ということです。
これは、グレーティングフィルムの透明度が見た目以上に良く、直進する0次の非回折光の光量ロスがさほど大きくないことを示しています。
見た目では薄曇り程度の透明度なのですが、この影響でキャプチャ結果に差がでることがこの1ヶ月の数十個の流星では無かったのです。
もちろん、光量ロスがあることは明らかなので、微妙な所で差が出るに違いないのですが、空の透明度があまりよくなければ殆ど差が出ることがないようなのです。

で、考えました Idea
それなら、西向き3.8mmにもグレーティングフィルムを張っておけばよいのではないか ということです。

で、早速昨夜から西向き3.8mmもスペクトルカメラ化してしまいました。
やり方は簡単で、43-52mmステップアップリングの段差部分にフィルムを張るだけです。
防水フィルタの代わりにもなります。

で、さっそく、西で-1等流星が流れてくれました。M_Cap判定で、丁度爆発部分のみスペクトルが撮れる明るさに達しています。

WAT100N+3.8mm+500本/mmにスリットコリメータを付けて蛍光灯を撮った結果も掲載しておきます。
視野が広いので2次スペクトルも視野に入ります。収差が大きく、対象の出現位置でその補正をしないといけないので、精密な測定には専用ソフトが必要になりそうです。とりあえず、収差を無視した理論値スケールを入れてあります。

透過型回折格子フィルムによるスペクトル観測は本当に手軽で簡単です。通常観測にもなっているので、測定志向の方にはお奨めです。



M20050805_010040_TK1_S3P.jpg
 説明:
昨夜のかんざし型です。やぎ群の可能性が高いです。
 ファイルサイズ:  24.06 KB
 閲覧数:  28441 回

M20050805_010040_TK1_S3P.jpg



W100N-38-500.jpg
 説明:
蛍光灯のスペクトルです。1次と2次のHgの輝線が判別できます。
 ファイルサイズ:  13.66 KB
 閲覧数:  28440 回

W100N-38-500.jpg



M20050805_010040_TK1_S3G.wmv
 説明:
動画です。

ダウンロード
 ファイル名:  M20050805_010040_TK1_S3G.wmv
 ファイルサイズ:  176.61 KB
 ダウンロード回数:  1302 回

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登録日: 2004.08.07
記事: 10706
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Sun Aug 07, 2005 8:32 am    記事の件名: 散在火球の爆発スペクトル 引用付きで返信

西側3.8mmで、またまた散在流星の爆発時のスペクトルが撮れました。


M20050807_025729_TK1_S3PS.jpg
 説明:
-3等くらいだと思います。800nm以上は2次スペクトルの可能性があります。
 ファイルサイズ:  26.95 KB
 閲覧数:  28412 回

M20050807_025729_TK1_S3PS.jpg



M20050807_025729_S3.wmv
 説明:
透明度がいま一つなのが惜しいです。

ダウンロード
 ファイル名:  M20050807_025729_S3.wmv
 ファイルサイズ:  202.92 KB
 ダウンロード回数:  1395 回

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