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2013年8月13日 (火)

2013年の自由研究は "本格的分光器" でどうだ? - 3.研究編

「本格的分光器」が完成したところで、以下の観察・考察をして
みましょう!
 

1.回折格子の角度と、スクリーン方向の関係
   CD-ROMで、カメラレンズ&スクリーンを40度にセット。
   回折格子を20度にすると、スクリーンには何が観察され
   る? (この状態を専門用語で「0次光」と呼びます)
   10度にすると? 30度にすると? 10度と30度では何が
   違う? (同、+1次光と-1次光) 回折格子の角度を
   さらに大きくしていくと何か見えてくる?

2.カメラレンズ&スクリーンの方向を変えてみる
   カメラレンズ&スクリーンを60度にセット。 この状態で
   回折格子の角度を色々変えて、観察されるスペクトル像の
   変化を見てみよう。 1の40度のときと何か違いは?

3.CD-ROM片を貼り付ける向きを変えてみる
   入射スリット側から見たときに、扇形の長い方の円弧が
   左側に来るようにしたときと、右側に来るようにしたとき
   で、スペクトル像の様子は変わる?

4.CD-ROMとDVD-ROMの比較
   DVD-ROMでカメラレンズ&スクリーンを40度にセット。
   1のCD-ROMで20度にしたときと同様の像は、DVD-ROM
   を何度にすると見られるか? 像はCD-ROMのときと
   同じ?違う? また、CD-ROMで10度・30度のときの像
   は、DVD-ROMでは何度で見られる? それらの像はCD-
   ROMのときとどう違う? スペクトル像の見え方の違い
   は、CD-ROMとDVD-ROMで何が違うからだろうか?

 

スペクトル像が綺麗に見えないときは、次のことを確認してみま
しょう!

 (1) 「試作編」で載せた工作用紙上のレイアウトは、レンズの
   焦点距離が110mmの場合です。 焦点距離が違うレンズを
   使うときはそれに合わせましょう。

 (2) LEDライトの向き(上下・左右)がまっすぐレンズ・回折
   格子の方向を向いているか? また、LEDライトと入射
   スリットの間の距離を近づけて/遠ざけてみる。 私が
   使った、集光具合を変えられるLEDライトは便利です。

 (3) 入射スリットは広過ぎると、スペクトル像の色分解が
   悪くなります。 また狭過ぎると暗くなってしまいます。
   ちなみに試作品のスリット幅は約1mmです。

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