Izrada i upotreba digitalnog optičkog spektrometra u nastavi fizike u srednjoj školi

• Published in: Politehnika
• Main Authors: Ptičar, Danijel, Marić, Vesna
• Format: Text
• Language: English; Croatian
• Published: University of Rijeka 2019
• Subjects: spektrometar; Arduino; STEM; valna optika; difrakcija; spectrometer; light diffraction; sami
• Online Access: https://hrcak.srce.hr/231069; https://hrcak.srce.hr/file/335963

Prilikom proučavanja valne prirode svijetlosti u srednjoj školi bilo bi korisno da škola posjeduje spektrometar kako bi učenici mogli vidjeti primjer upotrebe difrakcije svijetlosti za određivanje valnih duljina izvora svijetlosti. Također bi na vježbama učenici mogli proučavati od kojih valnih duljina se sastoje različiti izvori svijetlosti, te u određenim slučajevima određivati i kemijske elemente sadržane u izvoru svijetlosti. Kako se cijena komercijalnog spektrometra kreće oko 1000$, odlučili smo sami pokušati izraditi digitalni spektrometar uz pomoć mikroupravljača i linearnog CCD senzora. U samoj izradi, osim autora, dijelom su sudjelovali i učenici četvrtog razreda, smjera tehničara za računalstvo, u sklopu predmeta „Mikroupravljači“. Rezultat izrade spektrometra bio je uspješan, za cijenu od 20$ uspjeli smo napraviti digitalni spektrometar za spektar od 350 nm do 800 nm, preciznosti i rezolucije oko 1 nm, koji se vrlo dobro uklopio u nastavu fizike. U radu je opisana konstrukcija i kalibracija spektrometra, programski alati i komponente potrebne za izradu spektrometra, te najvažnije, primjena i upotreba ovako izrađenog spektrometra u nastavi fizike u srednjoj školi. While studying the wave nature of light in high school, it would be useful for the school to have a spectrometer so the students could see the example of using the diffraction of light for determining the wave lengths of sources of light. The students would also be able to study which wave lengths different sources of light consist of and in some cases determine the chemical elements in the source of light. Considering the fact that the price of a commercial spectrometer is around $1000, we decided to try to make a digital spectrometer using a microcontroller and linear CDD sensors. With the help of the author, 4th grade computer technician students participated in the making of the spectrometer as part of their Microcontroller class. The result was quite successful, for the price of $20 we managed to make a digital spectrometer for a spectrum of 350 nm to 800 nm, precision and resolution of 1 nm and it was used in our physics classroom. This paper describes the construction and calibration of the spectrometer, the programming tools and components necessary for making a spectrometer and most importantly the use of a spectrometer like this in high school physics classrooms.