簡易分光器の仕組み・観測



    1. 原理
    2. 分光器は光を波長ごとに分けるための装置です。
      スリットから入射した光はグレーティングシート(回折格子)を通過し、波長ごとに違った角度で強めあいます。 簡易分光器を覗いたときには箱の中で可視光が波長の大きさ順に並んだスペクトルが観察できます。




    3. 方法
    4. 簡易分光器を作成して太陽のスペクトルを観察し、スペクトルからフラウンホーファー線を探しました。 フラウンホーファー線とは太陽光の連続スペクトル中に見られる多数の暗線のことです。ドイツの天文学者フラウンホーファーによって発見されました。 これは太陽の連続スペクトルの光のうち、特定の波長のものが太陽の外層および地球の大気中の原子・分子に吸収されることによっておきます。

    5. 分光器の作りかた
    6.  
        ①グレーティングシートの向きを確認し、スペクトルが横方向に並ぶ向きで使用する。
       
        ②工作用紙に分光器の図面を書き込み、切る。
         
        ③グレーティングシートを貼る。
         
        ④分光器の箱を組み立てる。
         
        ⑤スリット用紙を使ってスリットの幅を調節する。

        <用意するもの>  
          *グレーティングシート(溝の本数 1000本/mm )
         
          *工作用紙(裏面が灰色)
         
          *セロハンテープ
         
          *カッターナイフ
         
          *カッターマット
         
          *定規


    7. 使用上の注意
    8.  
        ※太陽光を観察する場合は直接光源にスリットを向けない。
       
        ※明るい光源を見るときには白い紙に光を反射させてから分光器をのぞく。


    9. 観察結果
    10. 下の図は太陽光を観察してスマートフォンのカメラで撮影した写真です。


      拡大して見ると、図(a)の黄色い矢印が示す箇所にフラウンホーファー線が確認できます。また、ナトリウムランプを観察したときに現れたスペクトルを図(b) に示します。


      図(a)と(b)でD線の部分を比べると、太陽ではフラウンホーファー線としてその部分が暗く見えています。これは太陽から放出された光が太陽の外層のガス体を 通過する時にナトリウムによって黄色の波長が吸収されることで現れます。

    11. 出典

    12.  [pdf] 「光のスペクトル観測器を作ろう ―簡易分光器―」(2016/09/09) JAXA