Just for fun ломаем призматический монокуляр и, добавив пару-тройку недефицитных оптических компонентов а так же гаек-болтов, небольших дощечек и канализационных труб из ПВХ, ваяем спектроскоп.
В основе распространенной схемы оптических спектроскопов лежит наблюдение изображения узкой щели через оптическую призму или дифракционную решётку. Наиболее минималистичный спектроскоп может быть сделан из коробки с вырезанной щелью, окном для наблюдения спектра и компакт диском в качестве дифракционной решётки. Более сложные схемы (об одной из которых пишется здесь) содержат вспомогательные оптические элементы: вместо «голой» щели используется щелевой коллиматор. Так же, если предполагается визуальное наблюдение, может быть добавлена зрительная труба, которая увеличивает изображение спектра.
Щелевой коллиматор состоит из объектива, в фокальной плоскости которого расположена щель. Используется объектив от фотоувеличителя, случайно валявшегося у меня в столе без всякого применения.
Для того, чтобы заполучить такие призмы, пришлось купить и сломать монокуляр "байгыш" 8 x 25, в котором они служили элементами оборачивающей системы.
Щель изготовлена из двух половинок сломанного лезвия бритвы, повёрнутых остриями друг к другу и в таком положении приклеенных к картонному кружку с вырезанным окошком.
Я посчитал важным разместить щель именно с той стороны объектива, с которой, по замыслу его создателей, должна находиться фотоплёнка. Тем самым обеспечивается именно такой ход лучей, под который объектив проектировался (следовательно, в таком положении аберрации должны быть меньше). Внешний диаметр объектива удачно подошёл к внутреннему диаметру трубы. Будучи обжатым трубой он держится довольно крепко.
На выходе из коллиматора имеем плоский пучок света. Этот пучок и должен попадать на призмы (см. схему). Глаз (или иной оптический прибор), сфокусированный на бесконечности видит резкое изображение щели.
Призмы в нужном положении зажаты между двумя досками. Между призмами и досками проложена резина (на всякий случай, чтобы избежать черезмерного давления на призмы).
Для крепления коллиматора в досках сделан
специальный вырез...
...в который он плотно вставляется.
Роль насадки – собирать свет и направлять его на щель. В принципе можно обойтись без неё, обеспечив достаточно яркое освещение щели от интересующего источника света.
В качестве насадки используется канцелярская лупа, купленная где-то в подземном переходе. К ней не предъявляется никаких особых требований (плевать на аберрации), лишь бы её материал существенно не вырезал из проходящего через него света каких-то участков спектра (в видимом диапазоне). Этот вопрос я, конечно, не исследовал, приняв допущение, что стекло более-менее прозрачно во всей области видимого света.
Хотя основными деталями, ради которых принесён в жертву монокуляр, были призмы, остались ещё объектив и окуляр (что весьма кстати). Из них можно сделать зрительную трубу, которая будет увеличиать угловые размеры спектра при наблюдении. Хотя такая труба и даёт перевёрнутое изображение, при наблюдении спектра это совершенно не важно. Снова используем трубу из ПВХ. Для того, чтобы объектив хорошо держался в трубе, я обклеил его оправу несколькими слоями бумаги. Его положение в трубе фиксируется двумя кольцами, вырезанными из той же трубы. Для крепления окуляра приспособлен колпачок от аэрозольного баллончика.
Положение трубы относительно призм фиксируется с помощью специлаьного держателя
Общий вид получившегося спектроскопа, когда все компоненты в сборе :)
Достоинством приведённой конструкции является довольно резкое изображение спектра. Например, видны линии поглощения в спектре солнца. К сожалению, попытки сфотографировать "в объектив" не дали хорошего снимка.
Основным же недостатком является малый угловой размер спектра - примерно 1/3 поля зрения окуляра (я схематично изобразил, как выглядит спектр на картинке). К недостаткам так же можно отнести отсутствие возможности измерения длин волн спектральных линий. Дальнейшее развитие "проекта" (если оно будет) планирую, в основном, направить на решение проблем маленького углового размера спектра, видимого глазом в окуляр. Причём проблему хотелось бы решать усиелнием разложения свтового пучка а не большим увеличением зрительной трубы (что было бы проще). Для этого необходимо найти подходящую дифракционную решётку...
