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。