SpectroscopieSpectroscopieBart BozonBart Bozon

Vega

M27

InhoudInhoud

TheorieTheorieLichtLichtEmissie / absorptie spectraEmissie / absorptie spectraDiffractie – prisma/tralieDiffractie – prisma/tralie

Professionele ToepassingenProfessionele ToepassingenMogelijkheden voor de AmateurMogelijkheden voor de Amateur

Geschiedenis - Licht IGeschiedenis - Licht I

OPTICSEerste boek over reflectie, perspectieferg geredeneerd vanuit het oog

Euclides van Alexandrië~300 BC

Licht IILicht II

Hypothesis of Light (1675)Isaac Newton

Newton's experiment INewton's experiment I

Toenmalige gedachte:Prisma's kleuren het licht!

Newton's experiment IINewton's experiment II

Licht bestaat uit verschillende kleuren licht!

Breking verklaren?Breking verklaren?

Newton:

Tijdens de overgang krijgt het licht deeltje spin mee...

Verschillende deeltjes (kleuren) krijgen meer of minder spin...

Maar dan?Maar dan?

Christian Huygens

Diffractie / buiging/ interferentie..

Licht zijn golven!!!

(twee vinger experiment)

Licht golven, hoe zit dat dan?Licht golven, hoe zit dat dan?

ROOD

= weinig energie

BLAUW

= veel energie

Golflengte

licht = elektromagnetisme?licht = elektromagnetisme?

~ 1864 komt maxwell erachter (gebaseerd op faraday's werk) dat elektriciteit samenhangt met magnetisme...

Hij berekende de snelheid van een elektromagnetische golf... die was gelijk aan de lichtsnelheid...

 "We can scarcely avoid the conclusion that light consists in the transverse undulations of the same medium which is the cause of electric and magnetic phenomena."

~1894~1894

De wereld is simpel. Licht zijn elektromagnetische golven!!! (hoera!!!)

maar dan.... Planck onderzoekt zwarte stralers (black body radiation)

UV catastrofe... kan niet als het golven zijn!

19051905

Nobel prijs voor foto elektrisch effect...

Licht (b)lijkt toch in pakketjes (quanta) te komen!!!

19201920De Broglie : Waarom zitten electronen in schillen?Electronen zijn ook golven!

Niels Bohr: Alles zijn golven en deeltjes!Quantum mechanica...

Licht anno nuLicht anno nu licht = elektromagnetische stralinglicht = elektromagnetische stralingduaal karakter duaal karakter

golven = interferentiegolven = interferentiedeeltjes = foto elektrisch effectdeeltjes = foto elektrisch effect

InhoudInhoud

TheorieTheorieLichtLichtEmissie / absorptie spectraEmissie / absorptie spectraDiffractie – prisma/tralieDiffractie – prisma/tralie

Professionele ToepassingenProfessionele ToepassingenMogelijkheden voor de AmateurMogelijkheden voor de Amateur

LichtLicht Een atoom kan een foton uitzenden of opnemen (emissie of absorptie)Een atoom kan een foton uitzenden of opnemen (emissie of absorptie) Het energie niveau (= frequentie) is heel specifiek voor het Het energie niveau (= frequentie) is heel specifiek voor het

atoom/elektron!atoom/elektron!

Atoom kern

elektron

foton (licht)

H2-spectrumH2-spectrumElectronen bewegen in banen (want zijn golven -> quantum)

Ge-exciteerde electronen kunnen terug vallen...

maar de energie moeten ze kwijt door fotonen!!!

Fotonen hebben verschillende kleur...

Gloeilamp

Gasontladings lamp

Emissie / absorptie spectraEmissie / absorptie spectra

Spectrum lijnen zijn specifiek voor het gas!

InhoudInhoud

TheorieTheorieLichtLichtEmissie / absorptie spectraEmissie / absorptie spectraDiffractie – prisma/tralieDiffractie – prisma/tralie

Professionele ToepassingenProfessionele ToepassingenMogelijkheden voor de AmateurMogelijkheden voor de Amateur

PrismaPrisma

RasterRasterEen raster (grating) splits het licht ook in Een raster (grating) splits het licht ook in

de verschillende frequenties / kleurende verschillende frequenties / kleuren

Licht - diffractieLicht - diffractieEen raster splits het licht in 0-orde Een raster splits het licht in 0-orde

(rechtdoor) en 1-, 2-, 3- ordes(rechtdoor) en 1-, 2-, 3- ordes

0-or

de

1-or

de

2-or

de1-or

de

Mate van diffractie hangt af van het aantal lijnen per mm(hoe meer lijnen hoe breder het spectrum)

Licht - diffractieLicht - diffractie Er zijn 2 type rasters:Er zijn 2 type rasters:

transmissie (“slits”) transmissie (“slits”) reflectie (richels) reflectie (richels)

Een “blazed” raster/grating versterkt een orde (bv 1-Een “blazed” raster/grating versterkt een orde (bv 1-orde)orde)

InhoudInhoud

TheorieTheorieLichtLichtEmissie / absorptie spectraEmissie / absorptie spectraDiffractie – prisma/tralieDiffractie – prisma/tralie

Professionele ToepassingenProfessionele ToepassingenMogelijkheden voor de AmateurMogelijkheden voor de Amateur

Joseph Fraunhofer* ~ 1814 Spectroscoop met raster

* spin off : doublet!

Fraunhofer linesFraunhofer lines

Zon spectrum

Spectrum AnalyseSpectrum Analyse Met behulp van spectra kun je de compositie van media Met behulp van spectra kun je de compositie van media

bepalen (hetzij absorptie, hetzij emissie).bepalen (hetzij absorptie, hetzij emissie). Helium is zo ontdekt! (als eerste op de zon)Helium is zo ontdekt! (als eerste op de zon)

En de sterren?En de sterren?Henry DraperAngelo SecchiLewis Morris RutherfurdWilliam Hugginset al...

Sterren verklaardSterren verklaard

Sterren Sterren verklaard IIverklaard II

Doppler effect IDoppler effect I

Doppler effect IIDoppler effect II

Uitdijing van het heelalUitdijing van het heelal

Hubble Ultra Deep FieldRed shift!!

James Webb telescope•MIRI = Camera + spectrograaf•NIRcam = Camera•NIRspec = Spectrograaf•NIRISS = Camera + Slitless spectrograaf

Merendeel van het astronomisch onderzoek wordt met spectroscopie gedaan!!!

Zijstap: Waarom zien wij Zijstap: Waarom zien wij zichtbaar licht?zichtbaar licht?

InhoudInhoud

TheorieTheorieLichtLichtEmissie / absorptie spectraEmissie / absorptie spectraDiffractie – prisma/tralieDiffractie – prisma/tralie

Professionele ToepassingenProfessionele ToepassingenMogelijkheden voor de AmateurMogelijkheden voor de Amateur

van goedkoop naar duur!van goedkoop naar duur!

Zon

Na lamp

http://www.cs.cmu.edu/~zhuxj/astro/html/spectrometer.html

Spleet

Spleet

http://www.vego.nl/ipacity/19/19.htm

Hand spectroscoop (bouwpakket)6,64 euro....

http://www.edmundoptics.com/optics/gratings/holographic-diffraction-grating-film/1490

~20,- euro

Zelfbouw?

http://www.robtics.nl/product_info.php?products_id=2278

STAR ANALYSER115,- euro

http://www.starspectroscope.com/

http://www.optcorp.com/product.aspx?pid=329-4234

RAINBOW OPTICS~250,- euro

http://www.rspec-astro.com/dslr-adapter/

ResultatenResultaten

Vega

M27

Vspec freewareVspec freewarehttp://www.astrosurf.com/vdesnoux/

Rspec $99,-Rspec $99,-http://www.rspec-astro.com/

Resultaten II

Stap 1 : foto met >10 sec belichting tijd.Let op! telescoop drive uit! (trailing)

Stap 2 : Ster stukje uitknippen met bv gimp, horizontaal uitlijnen!

Stap 3 : Door Vspec halen eventueel calibreren

AMATEUR HIGH END!!!AMATEUR HIGH END!!!ZelfbouwZelfbouw

http://www.astrosurf.com/buil/spectrographs.htmhttp://www.astrosurf.com/buil/spectrographs.htm

AMATEUR HIGH END!!!AMATEUR HIGH END!!!KopenKopen

Baader ~1700,- Shelyak ~1000....~3000

ConclusieConclusieSpectroscopie is bouwsteen van astronomieSpectroscopie is bouwsteen van astronomieAmateur spectroscopie hoeft niet Amateur spectroscopie hoeft niet

duur/ingewikkeld te zijnduur/ingewikkeld te zijn