Je hebt vast wel eens gehoord dat lichtbronnen, zoals de zon of een lamp, eigenlijk meerdere kleuren licht uitzenden. Toch neem je dit waar als één kleur. Met karton en een oude cd kun je zelf een eenvoudig apparaatje maken, waarmee je de kleuren van een lichtbron kunt ontrafelen.
Het apparaatje dat je zelf kunt maken, is een heel eenvoudige spectrometer. Een spectrometer is een apparaat dat invallend licht kan opsplitsen in de verschillende kleuren waaruit het licht is opgebouwd. De spectrometer meet ook hoe fel elke kleur is, oftewel wat de intensiteit van iedere kleur afzonderlijk is.
Er zijn heel veel toepassingen waarvoor een spectrometer handig is. Astronomen gebruiken dit apparaat bijvoorbeeld om te kijken naar het licht dat afkomstig is van sterren. Door te kijken naar de opbouw van de kleuren in het licht afkomstig van een ster, kunnen ze bijvoorbeeld te weten komen wat de temperatuur aan het oppervlak van de ster is.
Ook het Nederlandse satellietinstrument Tropomi, dat vanuit de ruimte de luchtkwaliteit rondom de aarde in de gaten houdt, maakt gebruik van spectrometers, om de concentraties van broeikasgassen zoals methaan te achterhalen.
Natuurlijk zijn de spectrometers die onderzoekers gebruiken technisch best ingewikkeld, maar je kunt zelf ook een eenvoudige spectrometer maken. Hoe je dat doet, zie je hieronder.
Benodigdheden
- Bouwtekening van de spectrometer
- Stevig karton, bijvoorbeeld van een pak muesli
- Zwart papier
- Een cd die je niet meer gebruikt
- Schaar
- Scherp stanleymes
- Lijm
- Plakband/ducttape
Wat moet je doen?
Zo maak je de spectrometer
- Print de bouwtekening uit.
- Knip de bouwtekening uit met een rand van ongeveer een halve centimeter.
- Plak dit op één zijde van het stevige karton.
- Plak op de andere zijde het zwarte papier.
- Wacht tot de lijm helemaal is opgedroogd, voordat je verdergaat.
- Knip nu de bouwtekening uit langs de doorgetrokken lijnen.
- Knip de doorgetrokken lijntjes in (zoals het lijntje tussen a en c).
- Snijd met een liniaal en een scherp stanleymes het dunne stukje uit waar bij staat "cut slit". Vraag hierbij hulp van een volwassene.
- Draai het karton nu om, zodat de zwarte kant naar boven wijst.
- Zet nu met een potlood een streepje aan de zwarte kant waar de stippellijn begint (bij e en f).
- Leg een liniaal langs zijde f en het aangegeven streepje en trek met de punt van een schaar voorzichtig een streep over het papier (dit is zo meteen je vouwrand).
- Doe hetzelfde voor de andere vouwranden, de stippellijnen (bijvoorbeeld tussen c,e en d,f).
- Pak de cd en leg de liniaal precies over het middelpunt van de cd.
- Snijd nu met het stanleymes langs de liniaal, zodat er een inkeping in de cd ontstaat (laat dit door een volwassene doen).
- Herhaal de vorige twee stappen, totdag je een cd-puntje hebt dat net zo groot is als aangegeven op de bouwtekening.
- Knip nu de cd-punt voorzichtig uit.
- Plak het cd-puntje vast met ducttape zoals aangegeven op de bouwtekening, maar dan op de zwarte kant van het karton.
- Vouw nu de vouwranden om. Er ontstaat zo een doosje met een rechthoekige opening, met een zwarte binnenkant. Dit is je eigen spectrometer!
- Plak de randjes vast met stevig plakband.
Figuur 1: Hier zie je hoe je de spectrometer maakt.
Zo gebruik je de spectrometer
Let op: richt je zelfgemaakte spectrometer nooit op de zon. De intensiteit van de zon is zo hoog, dat je hierdoor verblind raakt. Zorg dat je alleen lichtbronnen bekijkt die niet te fel zijn.
- Zoek een lamp waar je de kleuren van wilt bekijken, bijvoorbeeld een ledlamp of een tl-lamp.
- Houd de spectrometer zo, dat de pijl waar bij staat "to the light" richting de lamp wijst.
- Kijk nu in de rechthoekige opening (waar bij staat "look this direction") naar het licht dat reflecteert op de cd. Kantel het doosje als het nodig is nog een beetje.
- Welke kleuren zie je bij de ledlamp en bij de tl-lamp? Zie je verschillen?
Figuur 2: Hier zie je wat je met een zelfgemaakte spectrometer ziet als kijkt naar het licht van een tl-lamp. Opvallend is dat er twee heel duidelijke, wat fellere lijnen te zien zijn: een groene en een blauwe lijn. Dit is karakteristiek voor dit type gasontladingslamp.
Wat gebeurt er?
Een cd heeft heel kleine groefjes die je niet kunt zien met het blote oog. Tussen deze groeven zitten reflecterende delen van de cd. Het effect van deze – voor ons oog niet zichtbare – afwisseling van groeven en reflecterende delen, zorgt ervoor dat alle kleuren uit het licht net een beetje in een andere richting worden gereflecteerd. Hierdoor komen de verschillende kleuren allemaal onder een iets andere hoek van de cd af en ontstaat er een uitgewaaierde band met de verschillende kleuren.
Als je nu naar verschillende soorten lampen kijkt, kun je zien dat het licht van deze lampen anders is opgebouwd. Professionele spectrometers kunnen de kleuren nog preciezer uit elkaar halen. Ze meten welke verschillende kleuren er in het invallende licht zitten en hoe fel elke kleur is.
Het uitwaaieren van kleuren zie je ook bij een regenboog, maar daar komt het door de overgang van licht naar een ander medium (lucht naar waterdruppel en weer naar lucht), waarbij elke kleur licht op een iets andere manier wordt afgebogen.
Op de Australische website Fizzicseducation staat dit proefje met de spectrometer ook uitgelegd.
