Đầu dò mạng lưới cho quang phổ
tạo ngày 11-20 tháng 3 - 2 tháng 4 năm 2018 - 9 tháng 5 năm 2019
Từ thời Isaac Newton, người ta đã biết ánh sáng có thể được phân tách thành một quang phổ gồm nhiều tần số khác nhau. Sau đó, trong các quang phổ này đã được xác định các vạch quang phổ, đặc trưng cho nguồn phát. Cuối cùng, nếu trước đây các quang phổ được tạo ra bằng lăng kính, thì các hệ thống hiện đại lại dựa trên các mạng lưới, là những tấm vật liệu trong suốt có các vạch mảnh song song. Khi tín hiệu ánh sáng đi qua mạng lưới như vậy, ánh sáng sẽ bị nhiễu xạ theo hai quang phổ đối xứng. Dưới đây là kết quả thu được từ ánh sáng Mặt Trời:
Quang phổ: ánh sáng Mặt Trời
Loại "ống neon" được gọi một cách sai lầm là một ống thủy tinh chứa hơi thủy ngân dưới áp suất thấp. Hơi này bị xuyên qua bởi một tia điện. Các va chạm giữa các electron tự do và các ion thủy ngân làm kích thích các ion này, khiến chúng phát ra bức xạ tử ngoại. Nếu chỉ sử dụng bức xạ này như vậy, ta sẽ có một "đèn tắm nắng". Nhưng nếu muốn biến thiết bị này thành nguồn phát ánh sáng nhìn thấy được, ta sẽ đặt một lớp phủ huỳnh quang bên trong ống. Huỳnh quang là khả năng của một số chất hấp thụ bức xạ chiếu tới, phát ra theo một bước sóng nhất định và phát lại năng lượng ở một bước sóng khác. Do đó, lớp phủ này đã được kết hợp nhiều chất khác nhau, hấp thụ bức xạ ban đầu do hơi thủy ngân phát ra trong vùng tử ngoại, rồi phát lại ở các bước sóng khác nhau, nhằm tái tạo gần nhất có thể ánh sáng Mặt Trời. Mặt Trời cũng phát ra ánh sáng theo các vạch. Nhưng các vạch này quá sát nhau nên quang phổ trông như liên tục. Điều này không đúng với ánh sáng phát ra từ chất huỳnh quang được phủ bên trong ống. Quang phổ có một số khoảng trống, như ta thấy trong hình ảnh dưới đây. Đó là lý do tại sao ánh sáng từ đèn huỳnh quang khác biệt với ánh sáng Mặt Trời. Vì mắt người là một công cụ phân tích rất tinh vi. Đây là hình ảnh của một nguồn ánh sáng phát ra qua một khe thẳng đứng (hình trung tâm, màu trắng).
Quang phổ của đèn huỳnh quang
Nếu chụp ảnh một nguồn sáng gần như điểm, đặt xen một mạng lưới vào, ta sẽ thu được điều này:
Quang phổ của nguồn điểm.
Để xử lý ảnh này, trước tiên ta cần chỉnh lại hình ảnh:
Quang phổ của nguồn điểm
Sau đó, ta sẽ dùng phần mềm chuyên dụng để phân tích ảnh này, tạo ra một biểu đồ quang phổ cho biết lượng ánh sáng thu được ở các bước sóng khác nhau. Phần mềm sẽ bắt đầu bằng cách chuyển đổi ảnh thành các tông xám:
Quang phổ của nguồn điểm dưới dạng tông xám
Tập trung vào phần quan trọng của quang phổ này, sau khi hiệu chỉnh với một nguồn đã biết, phần mềm sẽ tích phân lượng ánh sáng hiện diện trên ảnh giữa hai dải gần nhau:
Tính toán mật độ quang phổ
Điều này sẽ cho ra kết quả như sau:
Quang phổ của natri
Đèn này phát ra ánh sáng theo một tập hợp các vạch. Do đó, công suất ánh sáng tập trung ở các vạch này, rất rõ ràng trên ảnh chụp. Đó là lý do tại sao người ta chọn loại chiếu sáng này, dù ánh sáng này ít dễ chịu hơn ánh sáng Mặt Trời hoặc ánh sáng từ đèn huỳnh quang, để tiết kiệm năng lượng (có nhiều ánh sáng hơn với cùng một mức tiêu thụ điện, tính theo watt).
Đã lâu nay, người ta có thể mua được các mạng lưới, ví dụ dưới dạng phim chiếu:
Đầu dò phim chiếu
Trên các phim này ghi số vạch trên mỗi milimét. Chúng ta sẽ sử dụng các mạng lưới có khả năng 50