DVDのメディアで簡易分光器を作る-その1
セッピーナさんがDVDで作った分光器をいろいろ試されています。（現時点のセッピーナさんの書かれた簡易分光器関係の最新記事はこちら）。光のスペクトル分析が簡単に出来るなら、ぜひともやってみたいと思っていたので早速真似してみました。
▼段ボール箱で作った簡易分光器
セッピーナさんが作られた物と比べると、えらく雑な作りになっています。箱の左の面に貼り付けたアルミフォイルにカッターで切り込みを入れてスリットにしています。スリット高さは0.5mmくらいだと思います
▼内部 (上の写真と向きが逆になっています)
スリットから入った光を回折格子に当て、その回折光を箱の上の覗き窓から観察する仕掛けです。
▼回折格子
マスキングテープで一端を止め、割り箸を枕にして角度を変えられるようにしています。
セッピーナさんのサイトに行くと正確な寸法や角度が記載されているのですが、とりあえず回折光が確認出来ればいいので適当な寸法で作ってみました。
▼iPhoneを取り付けて分光
観察窓にiPhoneのカメラのレンズが来るようにしてマスキングテープで本体を固定し、窓の外の光のスペクトルを見てみました。曇り空の屋外光をなのですが、太陽光のスペクトルらしきもの見えました。
これで連続スペクトルの観察は出来ているはずですが、これではあまり面白くありません。ということで、もう少し特徴のあるスペクトルを見たくなります。ということで蛍光灯を見てみます。
▼iPhoneで蛍光灯のスペクトル取得
それっぽく撮れています。
こうなるともう少しちゃんとした物を作りたいのであれこれ改良を試みました。ここで一番厄介なのはDVD-Rの円盤を切断して回折格子を作る作業です。
▼DVD-Rから切り出した回折格子
ハサミで切り出すのですが、どうしても切断部に剥離が発生して綺麗に切り出すことが出来ません。お湯に漬けて暖めておいて素早く切る手もあるらしいのですが、はてどうするか。
ピラニアソーで切っても剥がれは防げない気がします。「バカとハサミは使いよう」、と言う言葉がありますが、この場合は違う気がします。
ところで、無理やり剥がした面を見ると記録用の色素が残っているようです。だったらこれを綺麗に除去出来れば回折格子として使えるじゃん、と考えてお湯で洗って見ましたがダメ、洗剤付けて洗ってもダメでした。
ところが、エタノールを使うと、色素が簡単に溶けるではありませんか！
▼エタノールを使ってDVD-Rを剥離
少し剥がして、その間に無水エタノールをスプレーし、すこしずつ隙間を拡げていきます。隙間が拡がれば割り箸を差し込んでエタノールを補充して更に剥がして行きます。無理に剥がすと下地の反射膜が剥がれるのでゆっくりやった方が安全です。
▼エタノールを浸したティッシュペーパーでクリーニングして完成
ティッシュにアルコールを浸み込ませて丁寧に拭くと完成です。
DVDｰRは2枚の円盤が接着されていますが、回折格子として使うのはラベル（白ベタ）が印刷されているの円盤の記録面側です。記録面にはサーボ用のトラック溝が付けられた後で、反射膜が蒸着され、その後で色素膜でコーティングされているはずです。色素膜を除去しちゃえば、反射率の高い回折格子が手に入るはずです。
こうやって作った回折格子は、DVD-Rを切って作った物と比べて以下のようなメリットが期待出来ます。
剥がす前の状態では、回折格子の前に0.6mmのポリカーボネートの板があるので、この表面の反射による光のロスがかなりあったはずです。ちなみに入射角は20度くらいなので反射量はかなり大きかったものと思われます。また、記録用の色素による吸収も大きかったはずです。ところが、剥がして色素膜を除去することにより、このようなロスが無くなり、感度が上がる（たぶんスペクトルのコントラストも上がる）のはすごく嬉しい話です。
▼無水エタノールに感謝
エタノールは電子工作好きの人なら持っている人が多いと思います。私はこの写真の左に写っているアトマイザに入れておいて、すぐにプシュプシュして使えるようにしています。
▼剥がした回折格子を使って得られた蛍光灯の光のスペクトラム
iPhoneでは自由に撮影条件が設定出来ないので、コンデジ（Canon S-100)を使って撮影しています。
スリットだけでレンズは使っていません。またカメラをきちんと固定していないのでベストな撮影条件まで追い込めていないのですが、細かいスペクトルの構造が見えています。
もう少し改良して太陽光のフラウンホーファー線が撮影できるとこまで持って行きたいと思います。
【注意】
こういうことやるとDVD-Rに使われている色素の安全性が少し心配になるのですが、あまり詳しく調べていません。色素にはシアニンやAZO色素などが使われているようです。MSDSをざっと見た限りでは危険性は少ない気がしました。ただし、添加物として危険な物質が使われていないとも限りません。
まあ、大量に消費されていて特別な廃棄方法の指定も無いようなので、ものすごく有害な物質は入っていないと思います。でも、この記事のように溶剤で溶かしたりする時、つまり普通の使い方では無いことをやる場合は、目や口に入らないように注意し、作業が終わったら、すぐに手をよく洗うことをお勧めします。ということで、追試される場合は自己責任でお願いします。
▼段ボール箱で作った簡易分光器
セッピーナさんが作られた物と比べると、えらく雑な作りになっています。箱の左の面に貼り付けたアルミフォイルにカッターで切り込みを入れてスリットにしています。スリット高さは0.5mmくらいだと思います
▼内部 (上の写真と向きが逆になっています)
スリットから入った光を回折格子に当て、その回折光を箱の上の覗き窓から観察する仕掛けです。
▼回折格子
マスキングテープで一端を止め、割り箸を枕にして角度を変えられるようにしています。
セッピーナさんのサイトに行くと正確な寸法や角度が記載されているのですが、とりあえず回折光が確認出来ればいいので適当な寸法で作ってみました。
▼iPhoneを取り付けて分光
観察窓にiPhoneのカメラのレンズが来るようにしてマスキングテープで本体を固定し、窓の外の光のスペクトルを見てみました。曇り空の屋外光をなのですが、太陽光のスペクトルらしきもの見えました。
これで連続スペクトルの観察は出来ているはずですが、これではあまり面白くありません。ということで、もう少し特徴のあるスペクトルを見たくなります。ということで蛍光灯を見てみます。
▼iPhoneで蛍光灯のスペクトル取得
それっぽく撮れています。
こうなるともう少しちゃんとした物を作りたいのであれこれ改良を試みました。ここで一番厄介なのはDVD-Rの円盤を切断して回折格子を作る作業です。
▼DVD-Rから切り出した回折格子
ハサミで切り出すのですが、どうしても切断部に剥離が発生して綺麗に切り出すことが出来ません。お湯に漬けて暖めておいて素早く切る手もあるらしいのですが、はてどうするか。
ピラニアソーで切っても剥がれは防げない気がします。「バカとハサミは使いよう」、と言う言葉がありますが、この場合は違う気がします。
ところで、無理やり剥がした面を見ると記録用の色素が残っているようです。だったらこれを綺麗に除去出来れば回折格子として使えるじゃん、と考えてお湯で洗って見ましたがダメ、洗剤付けて洗ってもダメでした。
ところが、エタノールを使うと、色素が簡単に溶けるではありませんか！
▼エタノールを使ってDVD-Rを剥離
少し剥がして、その間に無水エタノールをスプレーし、すこしずつ隙間を拡げていきます。隙間が拡がれば割り箸を差し込んでエタノールを補充して更に剥がして行きます。無理に剥がすと下地の反射膜が剥がれるのでゆっくりやった方が安全です。
▼エタノールを浸したティッシュペーパーでクリーニングして完成
ティッシュにアルコールを浸み込ませて丁寧に拭くと完成です。
DVDｰRは2枚の円盤が接着されていますが、回折格子として使うのはラベル（白ベタ）が印刷されているの円盤の記録面側です。記録面にはサーボ用のトラック溝が付けられた後で、反射膜が蒸着され、その後で色素膜でコーティングされているはずです。色素膜を除去しちゃえば、反射率の高い回折格子が手に入るはずです。
こうやって作った回折格子は、DVD-Rを切って作った物と比べて以下のようなメリットが期待出来ます。
剥がす前の状態では、回折格子の前に0.6mmのポリカーボネートの板があるので、この表面の反射による光のロスがかなりあったはずです。ちなみに入射角は20度くらいなので反射量はかなり大きかったものと思われます。また、記録用の色素による吸収も大きかったはずです。ところが、剥がして色素膜を除去することにより、このようなロスが無くなり、感度が上がる（たぶんスペクトルのコントラストも上がる）のはすごく嬉しい話です。
▼無水エタノールに感謝
エタノールは電子工作好きの人なら持っている人が多いと思います。私はこの写真の左に写っているアトマイザに入れておいて、すぐにプシュプシュして使えるようにしています。
▼剥がした回折格子を使って得られた蛍光灯の光のスペクトラム
iPhoneでは自由に撮影条件が設定出来ないので、コンデジ（Canon S-100)を使って撮影しています。
スリットだけでレンズは使っていません。またカメラをきちんと固定していないのでベストな撮影条件まで追い込めていないのですが、細かいスペクトルの構造が見えています。
もう少し改良して太陽光のフラウンホーファー線が撮影できるとこまで持って行きたいと思います。
【注意】
こういうことやるとDVD-Rに使われている色素の安全性が少し心配になるのですが、あまり詳しく調べていません。色素にはシアニンやAZO色素などが使われているようです。MSDSをざっと見た限りでは危険性は少ない気がしました。ただし、添加物として危険な物質が使われていないとも限りません。
まあ、大量に消費されていて特別な廃棄方法の指定も無いようなので、ものすごく有害な物質は入っていないと思います。でも、この記事のように溶剤で溶かしたりする時、つまり普通の使い方では無いことをやる場合は、目や口に入らないように注意し、作業が終わったら、すぐに手をよく洗うことをお勧めします。ということで、追試される場合は自己責任でお願いします。
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