 This website is about spectroscope and spectrums of various sources of the light. If you are searching just for spectrums, below you will find several examples. If you are interested in building your own spectroscope, scroll down and below spectrum examples you will find documentation, instructions and pictures of my spectroscope, which I used to prepare examples of spectrums.  Building your own spectroscope is very easy and what is important you do not have to buy any expensive stuff. Most of materials you already have at home. For lazy guys, special design – spectroscope built during 15 minutes or less. Read description at the bottom of this page. If you look for more information concerning amateur spectroscopes I would like to recommend you my "favorite links" site available at the bottom of this site. Examples of spectrums |
 Ta strona jest o spektroskopach i widmach różnych źródeł światła. Jeśli szukasz tylko przykładowych spektrogramów, znajdziesz je poniżej. Jeśli jesteś zainteresowany budową własnego spektroskopu, przewiń tą stronę do dołu. Poniżej spektrogramów znajdziesz dokumentację, opisy i zdjęcia mojego spektroskopu, którego używałem fotografując różne widma. Budowa własnego spektroskopu jest bardzo prosta i co najważniejsze nie wymaga zakupu drogich podzespołów. Większość materiałów mamy w domu. Dla leniwych, specjalna konstrukcja – spektroskop gotowy w 15 minut lub szybciej. Opis na dole strony. Poszukującym dalszych informacji na temat amatorskich spektroskopów polecam „moje ulubione strony” dostępne na dole tej strony. Przykładowe widma |
) Sun light at noon Słońce w południe |
) White clouds Białe chmury |
) Blue sky Błękitne niebo |
) Sun light during sunset Zachodzące Słońce |
) Moon light Księżyc w pełni |
) Natural gas Gaz ziemny |
) Fluorescent tube lamp 25W long Świetlówka rurowa 25W długa |
) Fluorescent photographic lamp 85W/5500K Fluorescencyjna lampa fotograficzna 85W/5500K |
) Compact fluorescent lamp Philips Genie 11W Warm White Świetlówka kompaktowa Philips Genie 11W ciepła |
) Metal halide lamp Lampa metalowo halogenkowa |
) Mercury vapor lamp Lampa rtęciowa wysokociśnieniowa |
) High-pressure sodium lamp Lampa sodowa wysokociśnieniowa |
) Incandescent lamp, Pila 25W Żarówka, Piła 25W |
) Halogen 1000 W Halogen 1000 W |
) LED lamp, ECO-LED 1.8 W white Lampa LED, ECO-LED 1.8 W biała |
) Samsung SyncMaster 206BW monitor Monitor Samsung SyncMaster 206BW |
) Mobile phone display, Nokia E-52 Wyświetlacz telefonu komórkowego Nokia E-52 |
) Mobile phone display, Nokia 6230i Wyświetlacz telefonu komórkowego Nokia 6230i |
|
Remarks On many spectrums some white lines may be observed, even it is well known, that there is no white light in the spectrum (white color is produced as a mixture of all possible colors). White lines are caused by too high lightness of particular lines in spectrum what resulted in "over burning". ) It would be possible to avoid such effect using HDR technology, but this would severely complicate the play with spectrums. In many cameras there is some problem with proper representation of particular colors. In the case of PS-G10, which I have used for my spectrums shots, the yellow colors range is narrowed and partially represented as willow-green, what can be observed easily on the compact fluorescent lamp spectrum. ) Other cameras may use different internal filters, so observed distortions of registered spectrums may vary. Human eyes can recognize wavelengths from 400 to 700 nm (some sources state that it could be even from 380 to 750 nm). Unfortunately image sensors in digital cameras have much narrower range of recorded spectrum – in the case of PS-G10 it seems to be restricted (due to the internal build in filters) to the range from just 425 to 675 nm. It explains why on the above spectrograms we do not observe any violets below blue color, and no dark reds above the red color. Below picture illustrates the fact of cutting spectrums and altering colors by PS-G10. ) Precise scaling of the picture was possible due to good visibility of Fraunhofer lines in Sun spectrum. We should also remember that our monitors can display only colors available in RGB system, while it is only a fraction of colors existing in reality. |
Uwagi Na wielu spektrach widać białe prążki, choć ogólnie wiadomo, że w widmie nie ma białego światła (jest ono wynikiem mieszania wszystkich możliwych kolorów). Białe prążki są wynikiem zbyt dużej jasności niektórych składowych widma i związanego z tym efektem „przepalenia”. Uniknięcie tego efektu byłoby możliwe dzięki technice HDR, aczkolwiek istotnie skomplikowałoby to całą zabawę. W wielu aparatach fotograficznych występuje problem z właściwą reprezentacją niektórych barw. W przypadku używanego przeze mnie PS-G10 zakres barw żółtych jest zawężony i częściowo reprezentowany jako seledynowy, co jest łatwo zauważalne na widmach świetlówek kompaktowych. Różne aparaty stosują różne wewnętrzne filtry w związku z czym obserwowane zniekształcenia rejestrowanego widma mogą być różne. Oczy ludzkie potrafią rozróżniać fale o długości od 400 do 700 nm (niektóre źródła podają, że nawet w zakresie od 380 do 750 nm). Niestety przetworniki obrazowe stosowane w aparatach fotograficznych mają znacznie mniejszy zakres rejestrowanego widma – w przypadku PS-G10 wydaje się, że jest on ograniczony (przez wewnętrzne filtry) do zakresu od 425 do 675 nm. To wyjaśnia czemu na powyższych spektrogramach nie ma fioletu poniżej błękitu, ani ciemnych czerwieni powyżej czerwonego koloru. Poniższy obraz ilustruje fakt obcinania widma i fałszowania barw przez PS-G10. Precyzyjne skalowanie obrazu było możliwe dzięki widocznym prążkom Fraunhofera w widmie światła słonecznego. Powinniśmy również pamiętać, że monitory wyświetlają tylko kolory dostępne w systemie RGB, mimo iż jest to tylko część kolorów istniejących w świecie realnym. |
|
 |
||
|
Build your own spectroscope! Could you believe that I did not spend even single penny to build this spectroscope? All I had to use it was: - old carton tube in which students are carrying drawings, - several razor blades (alternatively an old 5 1/4" floppy diskette may be used), - several slide frames, - CD-R disc (only silver types with no pigment are suitable), - piece of Styrofoam, - Styrofoam glue, - black mat spray to paint interior of the tube. Of course I had to use also my compact camera with filter adapter – but this one I already had, so nothing had to buy. If you do not wish to shoot pictures of spectrums, camera is not necessary. The only tool you will have to use is sharp segmented blade utility knife. Below you will find documents with dimensions accurate for my carton tube and my PS-G10 compact camera filter adapter. If you have different tube, adjust respectively diameter of the Styrofoam support. If you have different compact camera, adjust cutout in the tube for its filter adapter. Please note that you will have not to use any glue, if the hole in the tube is 0.5 mm smaller than filter adapter diameter. Connection will be enough tight and strong for light compact cameras. |
Zbuduj swój własny spektroskop! Czy uwierzysz, że nie wydałem ani grosza aby zbudować mój spektroskop? Wszystko co jest potrzebne to: - stara kartonowa tuba, w której studenci noszą rysunki techniczne, - kilka żyletek (alternatywnie można użyć starej dyskietki 5 1/4 cala), - kilka ramek do slajdów, - krążek CD-R (odpowiednie są tylko srebrne, bez pigmentów), - kawałek styropianu. - klej do styropianu, - czarny matowy spray do pomalowania wnętrza kartonowej tuby. Oczywiście musiałem również użyć aparatu kompaktowego z uchwytem na filtry – ale miałem go już wcześniej, więc nic nie musiałem kupować. Jeśli nie masz zamiaru fotografować obserwowanych widm, aparat nie jest potrzebny. Jedynym potrzebnym narzędziem jest ostry nóż do tapet. Poniżej znajduje się dokumentacja z wymiarami dopasowanymi do mojej kartonowej tuby i do adaptera filtrów od aparatu PS-G10. Jeśli masz inną tubę, dopasuj do niej średnicę wspornika ze styropianu. Jeśli posiadasz inny aparat fotograficzny, dopasuj otwór w tubie do jego adaptera do filtrów. Nie będziesz musiał wklejać uchwytu na stałe, jeśli wytniesz w tubie otwór mniejszy o około 0,5 mm od średnicy uchwytu. Połączenie będzie ciasne i wystarczająco mocne dla lekkich aparatów fotograficznych. |
|
|
 Diffractive grating and its support- Cut two pieces of Styrofoam, as shown on the drawing and join it with the glue. 60 degree angle is very important. Diameter of the support should allow stable placement in the tube, however adjusting should be possible so no glue has to be used. - Cut a piece of CD-R disc and glue it to the support. Avoid fingerprints on active side of CD-R disc.  Siatka dyfrakcyjna i jej wspornik- Wytnij obie części ze styropianu zgodnie z rysunkiem i sklej je. Kąt 60 stopni jest bardzo ważny. Średnica wspornika powinna umożliwiać stabilne umieszczenie w tubie, aczkolwiek regulacja musi być zapewniona więc nie należy wklejać wspornika. - Wytnij kawałek krążka CD-R i przyklej do wspornika. Nie zostawiaj śladów palców na aktywnej stronie krążka. |
|
|
Slit frames and final assembly of spectroscope - Cut rectangular slot (10x40 mm) in one of two cups. - Prepare 12 bars made of floppy diskette envelope. Insert two bars in each slide frame, adjust slit sizes (0.12 mm; 0.25 mm; 0.50 mm; 1.0 mm; 2.0 mm; 4.0 mm), fix bars with glue. - Cut circular hole for filter adapter and insert it in the hole. - Insert diffractive grating at the rear end of tube – position it perpendicularly to camera lens axis. - Close both ends of the tube with cups. - Insert a slide frame with slit in front cup – position it horizontally. Ramka ze szczelinami i montaż finalny spektroskopu- Wytnij prostokątny otwór (10x40 mm) w jednej z dwóch zaślepek tuby. - Wytnij 12 pasków z koperty dyskietki 5 1/4 cala. Włóż do każdej ramki na slajdy po dwa paski, wyreguluj szczelinę (0,12 mm; 0,25 mm; 0,50 mm; 1,0 mm; 2,0 mm; 4,0 mm) i przyklej paski. - Wytnij okrągły otwór na adapter do filtrów i umocuj go w otworze. - Umieść siatkę dyfrakcyjną w tylnej części tuby – ustaw siatkę prostopadle do osi obiektywu. - Zamknij oba końce tuby zaślepkami. - W przedniej zaślepce umieść ramkę ze szczeliną – ustaw szczelinę poziomo. |
|
|
Options Above described project has been optimized for PS-G10 compact camera, which when set to maximum analog magnification (f=140 mm, equivalent for full frame) covers entire spectrum. In the case of compact cameras with significantly lower focal length of the lens (wider angle of view) it would be better to change the angle of diffractive grating from β=30° to β=60°. The angle of spectrum observation respectively changes from Θ=12.5° to Θ=21°. Drawings for such modified project are ready for download here:  Diffractive grating and support.
 Assembly of spectroscope.Track spacing on CD-R disc is equal to 1.6 μm, while in the case of DVD disks it is 0.74 μm, what means that on the same area there are more than twice of tracks in the case of DVD. Resolution of diffractive grating is directly proportional to number of lines, so at least theoretically diffractive gratings made of DVD would support better resolution. If anybody would like to experiment with DVD instead of CD-R, proper angle of diffraction grating support is β=13.5°, and angle of spectrum observation is Θ=24°. Tracks on CD-R and DVD discs are circular, what causes distortions of observed spectrum and lowered resolution. If we plan to experiment with spectroscope longer, it is advisable to purchase professional diffractive grating. For our spectroscope suitable are those with density in the range from 500 to 1000 lines per millimeter. Drawings for transparent diffractive grating with density k=500 are here:  Diffractive grating, mirror and supports.
 Final assembly.In the case of grating density k=1000 mirror support angle has to be changed from β=37° to β=28°. Angle of spectrum observation will change from Θ=9° to Θ=21°. Drawings for transparent diffractive grating with density k=1000 are here:  Diffractive grating, mirror and supports.
 Final assembly. |
Opcje Powyższy projekt został zoptymalizowany dla aparatu PS-G10, który przy ustawieniu maksymalnego analogowego powiększenia (f=140 mm, w przeliczeniu dla pełnego obrazka) obejmuje całe widmo. W przypadku aparatów z obiektywami o zdecydowanie mniejszej ogniskowej (większym kącie widzenia) lepszym rozwiązaniem może być zmiana ustawienia siatki dyfrakcyjnej z β=30° na β=60°. Kąt obserwacji widma zmieni się odpowiednio z Θ=12,5° na Θ=21°. Rysunki dla tak zmodyfikowanego projektu są do pobrania tutaj: Siatka dyfrakcyjna i wspornik.
Montaż całości.Odległość ścieżek na płycie CD-R wynosi 1,6 μm, a w przypadku DVD 0,74 μm, co oznacza że na danej powierzchni w przypadku DVD jest ponad dwukrotnie więcej ścieżek. Rozdzielczość siatki dyfrakcyjnej jest wprost proporcjonalna do ilości jej linii, więc przynajmniej teoretycznie siatka zrobiona z płyty DVD może zapewnić większą rozdzielczość. Jeśli ktoś chciałby poeksperymentować z DVD zamiast CD-R, to odpowiedni kąt nachylenia siatki dyfrakcyjnej wynosi β=13,5°, a kąt obserwacji widma Θ=24°. Ścieżki na płytach CD-R i DVD są kołowe, co jest powodem zniekształceń obserwowanego widma i utraty rozdzielczości. Jeśli planujemy dłuższą zabawę spektroskopem, warto pomyśleć o zakupie profesjonalnej siatki dyfrakcyjnej. Odpowiednie do naszego spektroskopu są te o gęstości od 500 do 1000 linii na milimetr. Rysunki dla transparentnej siatki dyfrakcyjnej o gęstości k=500 są tutaj: Siatka dyfrakcyjna, zwierciadło i wsporniki.
Montaż całości.W przypadku siatki transparentnej o gęstości k=1000 należy zmienić kąt nachylenia zwierciadła z β=37° na β=28°. Kąt obserwacji widma zmieni się z Θ=9° na Θ=21°. Rysunki dla transparentnej siatki dyfrakcyjnej o gęstości k=1000 są tutaj: Siatka dyfrakcyjna, zwierciadło i wsporniki.
Montaż całości. |
|
) Diffractive grating with support Siatka dyfrakcyjna na wsporniku |
) Diffractive grating and conversion lens adapter assembled in carton tube Siatka dyfrakcyjna i adapter do filtrów zamocowany w kartonowej tubie |
) Spectroscope with camera and the set of slit frames Spektroskop z kamerą i zestawem ramek ze szczelinami |
|
Final adjustment Now your spectroscope is ready for use. Before the first use it is necessary to adjust it. Follow recommendations on below three pictures. It may be necessary to repeat procedure twice in order to achieve the best accuracy. |
Końcowa regulacja Twój spektroskop jest już gotowy do użycia. Przed pierwszym użyciem należy go wyregulować. Postępuj zgodnie z zaleceniami na poniższych zdjęciach. Może wystąpić konieczność powtórzenia tych czynności dla osiągnięcia maksymalnej dokładności. |
) Too big angle of diffractive grating support Zbyt duży kąt wspornika siatki dyfrakcyjnej Adjust the angle to 30° ±1° Ustal kąt siatki na 30° ±1° |
) Diffractive grating is not orthogonal to lens axis Siatka dyfrakcyjna nie jest prostopadła do osi obiektywu Rotate diffractive grating Obróć siatkę dyfrakcyjną |
) Slit is not parallel to diffractive grating lines Szczelina nie jest równoległa do linii siatki dyfrakcyjnej Rotate the cup with the frame with slit Obróć dekielek z ramkę ze szczeliną |
) Properly adjusted spectroscope Prawidłowo wyregulowany spektroskop |
|
Remarks Instead of black spray I have used the sheet of thick paper (160g), on which I printed black background on my PC printer. For slits below 1 mm it is advisable to use halves of blade razors. The set of six frames with various slits is useful, if we plan to observe spectrums from light sources with large range of lightness. Narrow slit assures better spectral resolution, while wider slit allows observations of low lightness sources. In many cases tripod is necessary to assure sharp images of spectrum. Be careful while observing spectrum of flames – your spectroscope would burn! Be careful while observing the sunlight – using too wide slit would be harmful to your sight or camera! |
Uwagi Zamiast lakieru w sprayu można użyć grubej kartki papieru (160g), na której nadrukowano czarne tło używając komputerowej drukarki. Dla szczelin poniżej 1 mm lepiej wykorzystać dwie połówki żyletki. Zestaw sześciu ramek ze szczelinami jest użyteczny, gdy planujemy obserwacje widm źródeł światła o bardzo dużym zakresie jasności. Wąska szczelina zapewnia większą rozdzielczość spektralną, podczas gdy szersza pozwala na obserwacje źródeł światła o małej jasności. W wielu przypadkach użycie statywu jest konieczne by uzyskać ostre zdjęcia widm. Bądź ostrożny obserwując widma płomieni – twój spektroskop może spłonąć! Bądź ostrożny obserwując promienie słoneczne – zbyt szeroka szczelina może spowodować uszkodzenie wzroku lub aparatu! |
|
|
|
||
|
Spectroscope - the simplest design! For all those who do now wish to spend several hours on building above described spectroscope, but still would like to observe spectrums of various sources of the light, I would like to demonstrate the simplest spectroscope ever built. You would need less than 15 minutes to assemble it. All you need to collect is: - CD-R or DVD disc – to prepare transparent diffractive grating, - Scotch tape, - razor blade – two halves allow to adjust the slit (0.2 to 1.0 mm), - toilet paper tube, - masking or insulation tape. Construction is so simple, so there is no need to describe it in detail, however important difference between this and above spectroscope has to be mentioned. This spectroscope uses transparent diffractive grating, so you have to remove enamel from CD-R. Scratch the edge of CD-R disc, apply firmly Scotch tape then peel it off. Enamel will be removed together with the tape. If you used to buy CD-R or DVD discs in quantities of 20 or more, which regularly are sold on the spindle in a plastic box, check if some transparent extra disc resides inside, the one which is used to protect the rest of the discs, and if floodlit shines with all rainbow colors. Such discs are very good to build a spectroscope. Make sure your spectroscope is light-tight and interior is black in order to avoid reflections. Any adjustment? – just orient the slit parallel to the diffractive grating lines. |
Spektroskop - najprostsza konstrukcja! Dla tych, którzy nie chcą spędzić kilku godzin przy budowie powyższego spektroskopu, a mimo to chcieliby obserwować widma różnych źródeł światła, chciałbym przedstawić najprostszy spektroskop kiedykolwiek zbudowany. Wymaga tylko kwadransa by go zmontować. Wszystko czego potrzebujesz to: - krążek CD-R lub DVD – do sporządzenia przeźroczystej siatki dyfrakcyjnej, - taśma samoprzylepna, - żyletka – dwie jej połówki służą do wyregulowania szczeliny (0,2 do 1,0 mm), - rurka po papierze toaletowym, - taśma malarska lub izolacyjna. Konstrukcja jest tak prosta, że nie wymaga szczegółowego opisu, aczkolwiek istotna różnica pomiędzy tym i powyżej opisanym spektroskopem musi być ujawniona. Ten spektroskop używa przeźroczystej siatki dyfrakcyjnej, więc konieczne jest usunięcie lakieru z krążka CD-R. Zadrap krawędź krążka, przyklej dokładnie taśmę klejącą po czym oderwij ją. Lakier odejdzie razem z taśmą. Jeśli zwykłeś kupować płyty CD-R lub DVD w opakowaniach po 20 sztuk lub więcej, umieszczane na wałku w plastikowym pudełku, sprawdź czy znajduje się w nim przeźroczysty krążek zabezpieczający pozostałe płyty i czy oświetlony mieni się barwami tęczy. Takie krążki świetnie nadają się do budowy spektroskopu. Spektroskop musi być światłoszczelny, a wnętrze czarne aby uniknąć refleksów świetlnych. Regulacja? – po prostu ustaw szczelinę równolegle do linii siatki dyfrakcyjnej. |
|
) Slit side of the spectroscope Szczelina spektroskopu |
) Diffractive grating side of the spectroscope Siatka dyfrakcyjna spektroskopu |
) Example of the observed spectrum Przykład obserwowanego widma |
|
How to use it? – orient the slit towards the light and observe spectrum on diffractive grating. Spectrum would be observed on the diffractive grating approximately at 20° angle (for grating made of CD-R disc) and approximately 52° (for DVD) – angles are measured in respect to the main axis of the spectroscope. Spectrum is spread for about 11,5° (for CD-R) and about 38° (for DVD). Given numbers are applicable for the spectrums of the first order (m=±1). In the case of grating made of the CD-R disc we could observe also spectrums of the second order, however observation is poor, since it is partially overlapped by the spectrum of the third order. Because of all mentioned above facts, I would recommend to use DVD rather than CD-R disc while preparing diffractive grating for this particular project. |
Jak używać? – skieruj szczelinę w kierunku światła i obserwuj widmo na siatce dyfrakcyjnej. Widmo zaobserwujemy patrząc na siatkę dyfrakcyjną pod kątem około 20° (dla siatki zrobionej z płyty CD-R) i około 52° (dla siatki z DVD) – mowa o kącie w stosunku do osi głównej spektroskopu. Widmo rozciąga się na około 11,5° (dla CD-R) i około 38° (dla DVD). Podane liczby dotyczą widm pierwszego rzędu (m=±1). W przypadku siatki dyfrakcyjnej zrobionej z płyty CD-R można zaobserwować również widmo rzędu drugiego, ale jest ono źle widoczne ponieważ częściowo przykryte jest widmem trzeciego rzędu. Z powyższych powodów zalecałbym użycie płyty DVD a nie CD-R, w celu sporządzenia siatki dyfrakcyjnej do tego konkretnego projektu. |
|
) Spectrums observed on the CD-R based diffractive grating Widma obserwowane na siatce z płyty CD-R |
) Spectrums observed on the DVD based diffractive grating Widma obserwowane na siatce z płyty DVD |
