Spectrometer

Stel je voor dat je een spectrometer kunt maken met alledaagse materialen zoals een cd. Door simpelweg licht door deze zelfgemaakte spectrometer te laten schijnen, kun je stoffen identificeren aan de hand van hun spectraallijnen en golflengtes. Maar wat heeft dit alles te maken met quantummechanica? Ontdek het verband tussen licht, cd's en de fascinerende wereld van spectrale analyse!

Materials Spectrometer Hardware:

• Matt black paint
• CD
• Cuvette (45 bij 12.5 bij 22)
• Wood
• Double-sided tape
• Phone
• Wood adhesive

Materials Spectrometer Software:

• IOS: GoSpectro
• ANDROID: Spectrometry

Maak een design voor jouw spectrometer doosje (of gebruik ons Inkscape template hieronder). Hierbij is het noodzakelijk dat kerf 0.1mm is.

Ons design is aangepast op een cuvette grootte van 22 bij 12 mm. Het is belangrijk dat je deze aanpast aan jouw eigen cuvette afmetingen. Ook is het noodzakelijk dat er enigszins ruimte aan de zijkanten van dit gat zit, omdat de cuvette frequent in en uit het doosje moet gaan om zo de mogelijkheid te bieden om verschillende soorten vloeistoffen te kunnen analyseren. Wij kozen voor 0.150 mm speling. De uiteindelijke afmetingen van het gat zijn 12.150 en 22.150 mm.

Vervolgens ga je het design lasersnijden en verf je de binnenkant van het doosje zwart en wacht je circa. 20 minuten (afhankelijk van de verf) voordat je de volgende stappen volgt.

Doe een final check om te kijken of de cuvette er comfortabel in en uit kan.

Na de check dat alles goed droog is, kun je verder met de volgende stappen.

Vervolgens puzzel je de rest van het doosje aan elkaar vast. En lijm je vanuit de binnenkant de kerven aan elkaar vast, om zo onnodige lichtinval van de omgeving te vermeiden.

Pak een CD en haal het reflecterende laagje er voorzichtig af zodat je een helder oppervlak overhoudt. Vervolgens knip je de CD die uiteindelijk aan de volgende eisen moet voldoen. De zijkanten moeten groter dan 20 bij 20 mm (afmeting van het vierkantje) zijn maar kleiner dan 35 bij 35 mm. Hierbij kun je verzekeren dat de CD het gehele vierkantje bedekt. Ook verzeker je hiermee dat er genoeg ruimte is om het plaatje (waar de vierkant en CD opstaan), aan het doosje te kunnen bevestigen met in dit geval houtlijm. Houdt het CD raam aan het doosje en controleer of je het spectrum duidelijk kan zien. Als dit niet het geval is draai de CD dan zo om tot dat wel het geval is en bevestig dit aan de plaat.

Aan de plaat zou je eventueel dubbelzijdig tape kunnen plakken, zodat je consistent jouw telefoon op dezelfde manier op het venster bevestigd.

Toevallig was er een cuvette tot onze beschikking. Wij hadden echter ook een cuvette designed die je uit plexiglas kunt lasersnijden en vervolgens met secondelijm aan elkaar kan bevestigen. Mocht je een lager budget hebben, dan kun je gebruik maken van de Inkscape design hieronder. Deze kun je aanpassen aan je eigen wensen (LET OP: als je de afmetingen verandert, vergeet het gat voor de cuvette in de doos, niet aan te passen aan jouw design).

Vul de cuvette met het te analyseren vloeistof, of wissel de lichtbron van led naar een gaslamp zoals een natrium lamp. Bekijk het spectrum met als lichtbron LED-lamp van je telefoon/zaklamp/zonlicht etc. Plaats vervolgens voorzichtig de cuvette op zijn plek/ Wissel de gekozen lichtbron om naar een gaslamp naar keuze en bekijk het spectrum vervolgens nog eens. Analyseer het verschil in het spectrum.

Houdt wel rekening met mocht je de gaslamp variant willen gebruiken, dat je het gat dat voor de cuvette bedoelt was wel bedekt met een component die het lichtinval van bovenaf tegenhoudt.

Dit kan op twee manieren.

1. Met het blote oog/telefoon camera kun je de kleuren uit het spectrum (geabsorbeerde licht) noteren en opzoeken bij welke golflengtes deze horen.
2. Een app op jouw telefoon. (IOS: GoSpectro, ANDROID: Spectrometry) om middels een kleine calibratie, die je handmatig kunt uitvoeren in de app (er is ook een automatische functie die je daarbij an helpen) iets preciezer schatten welke golflengtes horen bij de geabsorbeerde golflengtes.

Internet biedt tot slot dan nog de mogelijkheid om een schatting te maken van de inhoudt van de cuvette/lamp middels de geabsorbeerde golflengtes die horen bij verschillende moleculen/atomen.