Spektrum der Sonne mit Gitter und Schirm (FA)?

CR_Quadrat

Mitglied
Hallo!
Ich kenne dieses Forum zwar schon lange, trotzdem ist das hier mein erster Eintrag.
Ich bitte also um Nachsicht ^^

Im Rahmen meiner Facharbeit, welche die Spektralanalyse des Sonnenlichts betrifft, soll ich auch ein entsprechenden Apparat bauen mit dem die Frauenhoferlinien gut sichtbar gemacht werden können.
Das Spektroskop soll dann –jederzeit einsatzbereit – auf dem Dach des Schulgebäudes stehen und bei Bedarf das Spektrum des Sonnenlichts für kleinere Besuchergruppen einsehbar machen. Nach der Vorstellung meines Lehrers sollte die Apparatur - idealerweise unter Verwendung eines optischen Gitters - das Spektrum auf einem weißen Schirm abbilden, sodass die Frauenhoferlinien für alle Besucher gleichzeitig zu sehen sind.
Mit der Theorie der Spektralanalyse habe ich mich bereits eingehend befasst und auch schon einiges ausprobiert. Mit den gebastelten Handgeräten lassen sich schon viele Frauenhoferlinien eindeutig als solche erkennen, allerdings nur wenn ich direkt in die Box hineinsehe. Versuche ich hingegen (in nötigem Abstand) einen Bildschirm anzubringen, so lassen sich dunkle Linien nicht einmal ansatzweise erahnen.
Da ich nicht einfach wahllos teurere Teile einkaufen kann bezieht sich meine Einstiegsfrage zuerst einmal auf die Gitter-Apparatur:
Ist es unter Verwendung von Linsen, großflächigeren Gittern, perfekteren Spalten … für mich überhaupt möglich (d.h. die Kosten sollten etwa 200 Euro nicht übersteigen ^^) das Sonnenspektrum in angemessener Größe und Auflösung auf einem Schirm zu visualisieren oder wird es immer noch zu lichtschwach sein?
Andere Möglichkeiten wären natürlich die Verwendung eines Prismas, CD/DVD oder CCD-Kamera.
Bisher benutze ich die mir von der Schule zur Verfügung gestellten Gitter. Einmal 530 und einmal 1000 Striche pro Millimeter, beide mit einer Fläche von ca. 7 Quadratzentimetern. Als Spalt verwende ich Rasierklingen.
Ich sollte vielleicht noch anmerken, dass das Dach unseres Schulgebäudes zwei große Teleskope inklusive Kuppeln und Computernachführung beherbergt. Ich hätte also die Möglichkeit großräumig abzudunkeln und (im Falle der CCD-Kamera) auf einen Computer zurückzugreifen.
Ich hoffe auf eure Erfahrungen.
-Christian
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Hallo Christian,

erst mal willkommen hier im Forum!

Zu Deiner Frage: um die Fraunhofer Linien auf einem Projektionsschirm erkennen zu können, ist es wichtig, Streulicht vom Tageshimmel auszuschalten. Die Entfernung zum Schirm spielt auch eine Rolle.

Da ihr schon Beobachtungskuppeln habt, wäre es vielleicht möglich, diese zur Abschirmung von Streulicht einzusetzen, und zwar mit vollständig geschlossenem Beobachtungsspalt, so dass es möglichst dunkel in der Kuppel ist. Viele Kuppeln schirmen aber das Tageslicht immer noch nicht ausreichend ab, wenn an der Basis und am Kuppelschlitz noch Streulicht eintreten kann.

Wenn eure Kuppel das Tageslicht hinreichend abdunkeln kann, müsstest Du mit Deinem Lehrer erörtern, ob ihr in die Kuppel oder in die Schlitzabdeckung ein Loch zum Eintritt für das Sonnenlicht schaffen könnt ...

Im Prinzip sind die Anforderungen zur Abschirmung von Streulicht ähnlich wie bei einer Lochkamera oder Camera Obscura. Wenn der abgedunkelte Raum groß genug ist, können dort auch mehrere Personen ein auf dem Kopf stehendes Szenenbild betrachten.

Alternativ zu euren Beobachtungskuppeln eignen sich natürlich auch gewöhnliche Klassenräume, solange man sie hinreichend abdunkeln kann.

Bei der Betrachtung des Spektrums aus dem Abstand einer größeren Schülergruppe ergeben sich auch Schwierigkeiten beim Erkennen der Linien. Da müsste man dann experimentieren und einen geeigeten Abstand herausfinden. Es würde ja auch reichen, wenn die Schüler nicht alle gleichzeitig, sondern nach einander einzeln oder in kleinen Gruppen aus hinreichendem Abstand die Linien erkennen können. Ihr könnt natürlich auch mit Videokameras und Monitoren arbeiten, aber dabei geht dann auch wieder etwas vom unmittelbaren Beobachtungserlebnis verloren.

Wünsche jedenfalls viel Erfolg und Spaß bei eurem Projekt.

Mit freundlichen Grüßen,
Peter

 

CR_Quadrat

Mitglied
Danke erst einmal für die schnelle Antwort.
Kann ich also daraus entnehmen, dass eine Anordnung unter Verwendung eines optischen Gitters lichtstark genug sein kann für einen Schirm?

Mit freundlichen Grüßen

Christian
 

Kerste

Mitarbeiter
Hi!

Vor einigen Jahren hatte ich mich auch mal damit beschäftigt, das ganze dann aber verworfen (zu wenig Zeit und Werkzeug). Im Deutschen Museum in München wird das Sonnenspektrum an die Decke projiziert, vielleicht können die dir einen Tipp geben.

Viel Lesestoff gibt's unter http://www.spectrohelioscope.org/net/ , Fred Veio hat da einiges an Pionierarbeit geleistet - allerdings mehr in Bezug auf Beobachtung durch's Okular und Fotografie, weniger in Richtung Projektion.

Gruß,
Alex
 

CR_Quadrat

Mitglied
Hallo nochmal,

danke für den Tipp mit dem Deutschen Museum. Da ich in der Nähe wohne werde ich mir das mal die Woche anschauen.

Mir wäre allerdings wirklich sehr geholfen, wenn mir hier jemand sagen könnte ob die oben beschriebene Apparatur den nun realisierbar ist ... Hat denn noch niemand in der Richtung Erfahrungen gesammelt?
Mir wäre auch geholfen, wenn man mir mitteilt, dass die Teile für eine brauchbare Optik (mit oben genanntem Aufbau) schlichtweg zu teuer sind. Ich habe ja -wie gesagt- noch andere Alternativen.

Nochmals danke.
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Hallo Christian noch mal,

das Problem mit der Schirmprojektion hat so gut wie nichts mit den eigentlichen spektroskopischen Komponenten und deren Kosten zu tun. Wenn die Komponenten aus eurem Experimentierfundus nicht schon ausreichen, so könnt ihr euch jedenfalls für wenig Geld entsprechende Komponenten besorgen, z.B. bei Edmund Optics

Das eigentliche Problem bei der Schirmprojektion ist die erforderliche Ausschaltung von Streulicht. Darauf hatte ich ja schon hingewiesen, aber das ist bei Dir wohl nicht angekommen.

Wenn ihr wie beabsichtigt das Sonnenspektrum auf einer offenen Dachterasse ohne Abschirmung von Tageslicht auf einem Schrim betrachtet, dann habt ihr keinerlei Chancen, die sehr feinen Fraunhoferlinien zu erkennen. Die werden einfach vom Streulicht überdeckt. Es wäre auch ziemlich ineffektiv und kostspielig, durch Einsatz größerer Beugungsgitter und sonstiger optischer Komponenten gegen den Streuuntergrund anstrahlen zu wollen. Viel sinnvoller ist es, das Streulicht soweit wie möglich auszuschalten, und das bedeutet, dass ihr den Schirm in einen abgedunkelten Raum stellen müsst.

Wenn das zu aufwändig ist, bleibt eigentlich nur die übliche Methode der Okularbetrachtung. Oder eben der Einsatz von Videokameras, aber das kostet dann schnell richtiges Geld.

Mit freundlichen Grüßen,
Peter



 

CR_Quadrat

Mitglied
Hallo,

die Sache mit der Reduktion des Streulichts habe ich natürlich nicht überlesen; In meinem ersten Beitrag hatte ich ja schon auf das Abdunkeln mit Hilfe der Kuppel hingewiesen.
Da ich mit den praktischen Realisierungsmöglichkeiten jedoch noch nicht allzu viel Erfahrung habe, bezog sich mein Interesse erst einmal generell auf die Ausführbarkeit, sprich auf das Finanzielle.
In jedem Fall habe ich nun bereits Tipps und Antworten zu beiden Aspekten erhalten.
Vielen Dank für die fachkundigen Einschätzungen.
Christian
 

Rolf_D_Schad

Mitglied
Hallo,
ich habe auch schon versucht in einer "camera obscura" auf einem Schirm die Fraunhofer-Linien darzustellen. Leider bisher ohne Erfolg. Obwohl ich die Originalarbeit von ihm als pdf habe (gibts im Netz). Ich habe einen Raum abgedunkelt, in einem mit einem Roladen verschlossenen Fenster nur einen 0,5 mm Spalt eingebaut. Mittels Spiegel wurde das Sonnenlicht vom Balkon auf den Spalt gelenkt. Im Raum gins auf ein Borkron 30 Grad Prisma und von dort auf den Schirm. Tolle Spektralfarben aber keine Linien. Habe mit einem Zweietn Spalt geabbeitet , immer noch keine Linien. Jetzt habe ich ein F2 Prisma, das habe ich in diesem Versuchsaufbau aber noch nicht eingesetzt.
N.B. Fraunhofer hat die Spektren nicht auf einem Schirm , sondern mit einem kleinen Teleskop beobachtet, ICH SCHAUE ABER NICHT GERN IN DIREKTES SONNENLICHT auch wenns disgergiert ist. GRUSS ROLF
 
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