Dimmbarer Laser(point)

[pluskurs]

Hallo zusammen,
da ich/wir neu in diesem Forum sind möchten wir uns erstmal vorstellen:
Wir sind drei Schüler der 11. Klasse des Gymnasium mit Leistungkursen Physik und Mathe bzw. Wirtschaft.
Wir arbeiten zurzeit an einem Projekt mit dem wir bereits erste Erfolge hatten (Gewinn des Regionalwettbewerbs Jugend Forscht mit weiterleitung zum Landeswettbewerb).
Aufgrund dieser Erfolge und des imensen Konkurrenzdruck müssen wir es jedoch noch um einiges verbessern und benötigen deswegen eure Hilfe zum Thema Laser.

Zunächst mal zum Projekt:
Wir haben ein speziell für den Schulunterricht geeignetes Spektroskop gebaut. Also wir lassen Stoffe leuchten z.B. Entladungsröhren, Dampflampen, etc. und reduzieren es auf einen kleinen Spalt.
Dieses Licht wird nun durch ein Gitter gebeugt und es entstehen Interferenzbilder. Diese Bilder werden mit einer Canon EOS 5D fotographiert und können dann am PC ausgewertet werden.

Zum auswerten werden mindestens 2 Linien benötigt um das Gerät zu eichen. Hier liegt nun unser Problem:
Bisher haben wir das 0. Maximum (also das Origalbild) mit einer Wellenlinie des 1. Maximums verwenden. Das Problem ist nun, dass wir damit nicht nahe genug heranzoomen können, um gute Ergebnisse zu bekommen.
Also dachten wir uns wir nehmen stadtdessen zwei LEDs mit einer festen Wellenlänge und haben damit 2 Eichungslinien. Problem: LED senden keine Wellenlinie sondern Wellenspektren (statt Strichen Bänder). Lösung: Laser!!!

Also wir brauchen einen Laser nur einen kleinen Punkt aussendet und keine Farbspielereien wie in der Disko immer. Außerdem müsste dieser bzw. diese beiden Laser folgende Kriterien erfüllen:

Er muss mit einem Glasfaserkabel weiterleitbar sein(eine entsprechende Vorrichtung muss vorhanden sein)

Er muss relativ Lichtschwach sein (so hell wie eine normale Lampe, sonst werdem wir ja blind ) und am besten sogar noch weiter möglichst stufenlos dimmbar sein.

Außerdem sollte er wenig kosten, da wir uns überhaupt keinen Laser leisten können. (Wir haben exakt 0 Euro zum ausgeben!)
Aber zum Thema Sponsoring: Unser Projekt wird eine Woche im Deutschen Museeum zu sehen sein und wir haben eine große Fläche zum werben und es kommen sehr viele wichtige Leute also Vorstände von Siemens, Audi, BASF, etc.
Am besten schreibt ihr uns die Homepages der Laserhersteller damit wir mit ihnen in Kontakt treten können.

Vielen Dank schonmal im Voraus für eure Bemühungen, was ich so im Voraus recherchiert habe, soll dieses Forum echt ok sein.

LG Philip

PS. wenn jemand von euch weiß wie man Raw Bilder vom Computer auswerten lässt oder ein Forum dazu kennt kann auch das schreiben, das wäre dann der nächste Punkt(der allerdings nichts mehr mit Laser zu tun hat).

[Hatschi]

Halli Hallo

Fiebergekoppelte LD´s findest du zB. bei Roithner, aber die gunstigste 650nm 1mW kostet 156€ exkl. Roithner hat teilweise schweinepreise aber ich glaube nicht das ihr eine Fiebergekoppelte LD günstig ohne Zufall bekommen werdet.

Wegen RAW fragt einfach mal in der photocommunity.de an.

Hatschi

[gethsemane]

Mit dem RAW Picture Format ist es relativ einfach in Photoshop CS.
Einfach öffnen und alles weitere geht von selbst.
Wieso benutzt ihr überhaupt RAW, reicht euch denn kein normales unkomprimiertes JPEG?


Grüße, Basti

[franklin]

soweit ich das richtig verstanden habe, muss die glasfasergeschichte sowieso nicht die beste qualität bringen. würde also eine einfache lupe, viel heisskleber und eine kunststofffaser reichen.

dann nehmt euch einen dvd brenner, ist egal welchen, schlachtet die rote diode raus. die hat aber vieel zuviel dampf
deswegen so kurz wie möglich über der laserschwelle betreiben und mit nem graufilter arbeiten oder so. die macht ziemlich genau 658nm. wenn die linie beim betrieb wegdriftet, anfangswert mit 658 nehmen.
eine zweite linie..: helium neon laser liefern sehr stabile 623,8nm. da habe ich noch einen übrig, könnt ihr haben.

grüße,

Frank

[juk]

Hallo,

ihr hab also das problem, das ihr euer Spektroskop kalibrieren wollt. Mit zwei Linien macht ihr aber nur eine lineare Näherung!

In Wirklichkeit ist die Dispersion aber nicht linear!

Zum Kalibrieren braucht ihr geeignete bekannte Referenzpunkte. Je mehr in einem Fenster, um so genauer und besser wird die Kalibrierung.

Gut geeignet sind sogenannte Spektrallampen.

Das sind Niederdruck Entladungslampen, die z.B. mit verschiedenen Edelgasen oder anderen Elementen gefüllt sind.

In welchem Spektralbreich bewegt ihr euch denn?

Für UV ist z.b. eine Quecksilberdampflampe gut geeignet. Für Rot eignet sich Neon sehr gut.

Ich kann euch bei bedarf real aufgenommene Übersichtsspektren von
Hg, Ne, Tl, Rb, Na und Zn geben, die ich mit einem Echelle-Spektroskop von entsprechenden Kalibrierlampen selbst aufgenommen habe.

Im Grunde reicht euch zur Kalibrierung eine Hand voll Dreck, der in einer Entladungslampe zum leuchten angeregt wird. Es müßte nur bekannter Dreck sein Laser Braucht ihr nicht, damit gewinnt ihr ja immer nur einen Punkt, ich habe auch nicht mit Lasern kalibriert...

Auf eBay verkauft jemand gelegentlich Entladungslampen mit verschiedenen Elementen für wenig Geld. Eine Quecksilber-Lampe bekommt ihr im Elektronikladen oder bei Conrad als Eprom-Löschlampe. Eine Neon-Lampe bekommt ihr als handelsübliche Glimmlampe... die ist nur leider sehr Lichtschwach und ich garantiere nicht, ob ihr die mit der Kamera noch Spektral aufgelöst darstellen könnt. Ich hatte eine Intensitätsverstärkte CCD-Kamera bei meiner Diplomarbeit...

Ihr könnt wahrscheinlich länger belichten, aber ich konnte nur einige wenige Nanosekunden belichten, da war die Bildverstärkung pflicht... Die kleinst mögliche Belichtungszeit lag bei mir im Pikosekundenbereich!

Welche Wellenlängen die Elemente machen könnt ihr z.b. auf der Webseite vom NIST sehen. Ansonsten gibt es Tabellenbücher, die Dicker sind als das Telefonbuch von Berlin...

Wollt ihr eine hohe Auflösung oder einen großen Wellenlängenberich mit geringerer Auflösung darstellen?


EDIT:

Weshalb zum Henker wird L ö s c h l a m p e zensiert? Ok, ich sehe es, da steckt S c h l a m p e drin, aber das ist doch einfach nur doof! Toller Zensurfilter! Kann das mal bitte jemand ändern?

[pluskurs]

Hallo zusammen,

danke für eure Antworten.

Also mal kurz eine detaillreichere Beschreibung: Wir fotographieren das ganze sichtbare Spektrum des 1. Maximums eines normalen Gitters.
Es ist ja für die Schule weswegen wir nicht ganz so exakt messen müssen...

...wir haben auch schon jede Menge Bilder von z.B. Quecksilberdampflampen und Wasserstoff-, Helium- Argon, Neon-, Kohlenstoffdioxid- Entladungsröhren und natürlich auch die Glimmlampe (die hat ein schönes Spektrum ). Wenn ihr mir erklärt wie ich hier Bilder reinstelle, kann ich euch mal ein paar zeigen.

Da wir aber bei jedem Foto die Kamera leicht bewegen bzw. auch den Zoom verändern müssen, können wir die Bilder unterreinander nicht vergleichen, also brauchen wir mindestens zwei Punkte die wir unter den Bildpunkt befestigen würden um dann (mindestens) 2 Linien zum kalibrieren zu erhalten.

Bisher haben wir immer mit linearer Näherung gearbeitet und lagen dadurch in einem Fehlerintervall von 2 Nanometer was ungefähr einem Fehler von 0,5% entspricht.

Noch zum Kalibrieren: Wir messen den Abstand der beiden Laser (in Pixeln) und den in wirklichkeit (also in m) damit können wir dann eine Variable berechnen, mit der wir unsere Messungen (in Pixel) in echte Meter bzw. Nanometer umrechnen können. Würden wir anstelle von 2 Laser mehr nehmen und sagen wir mal alle 100 Nanometer kämen wir auf etwa 0,1 % Fehler was schon sehr gut wäre, jedoch sind wir mit den 0,5 auch zufrieden.

@Franklin: das mit dem DVD Brenner ist ne gute Idee. Wegen deines Angebots des anderen Lasers ises aber so, das die Dispersion nicht linear ist, weswegen wir möglichst große Distanzen zwischen den Linien brauchen da sind 34 nanometer ein bischen zu wenig, trotzdem danke. Die Glasfaserkabel bekommen wir kostenlos von der Schule und haben sogar schon welche.

@juk nochmal: Bei uns in Erlangen an der Uni kühlen die die CCD Kamera mit flüßigem Stickstoff, da die mit drei Beugungsstufen arbeiten dadurch nur 1000 Photonen fotographieren und eine Belichtungszeit bis zu 1000 Sekunden brauchen. (wir haben übrigens immer so um die 20)

@ gethsemane: das raw Format speichert andere Daten als das jpeg. Also Helligkeitswerte. Wir wollen dem Computer dann sagen: also alles was unter einer gewissen Helligkeit ist schmeist du raus, der Rest sind Spektrallinien, sag uns doch bitte die Koordinaten. Das funktioniert dann (leider) nur mit raw.


Nochmals danke an alle für eure Bemühungen, das hier ist echt ein Super Forum!

LG Philip

[juk]

Na ja, ich hatte ein Genauigkeitsintervall von 0.035nm bis 0.04nm, abhängig von der Mittenwellenlänge des gewählten Fensters. Das hatte ca. 30nm Fensterbreite. Dargestellt hatte ich einen Bereich von 200nm bis 650nm.

Wenn ihr so eine Kalibrierlampe bei der Messung mit einspiegelt, dann habt ihr doch einen Maßstab! (Teildurchläßiger Spiegel, Strahlteilerwürfel etc...)

Funktioniert natürlich nur, wenn ihr sicher seit, das das Kalibrierelement nicht im untersuchten Objekt vorhanden ist.

Ja, Ne ist wirklich schön, das hat im roten viele ziemlich starke charakteristische Linien, die schön verteilt sind.

[Hatschi]

Halli Hallo

Warum eine starke Brennerdiode?
Es liegen doch schon bestimmt genug DVD-Rom Laufwerke in irgendwelchen Ecken und dort hast du dann auch eine angenehme Leistung für dein Vorhaben.

Hatschi

[franklin]

Stimmt ja..muss ja nicht unbedingt ein Brenner sein..lesen tun die ja auch mit sichtbar rot.

[pluskurs]

Hallo,

@juk: darum wollen wir die Kalibrierpunkte mit Hilfe der Glasfaserkabel auch unter den eigentlich Abbildungsschlitz anbringen, dann werden diese auch nicht mit den zu messenden Linien verwechselt. An den Entladungsröhren bzw. Dampflampen können wir jedoch keine Kabel anbringen und die sind auch nicht so gut regulierbar.

wegen des CD Lasers: wie weit kann ich den dann dimmen????
Wenn der nämlich zu arg leuchtet tuts in den Augen weh , oder aber er überstrahlt die anderen Linien (wie wenn man in die Sonne fotographiert)

LG Philip

[franklin]

den kannman relativ weit runterdimmen.
nur sollte er noch lasern und nicht schon in den LED betrieb wechseln.. weil dann wirds spektrum breiter. am besten ausprobieren. sieht man ja, ob die linie breit wird.

[coffeediver]

Hallo Philip

Er muss relativ Lichtschwach sein

Außerdem sollte er wenig kosten

Warum dann nicht einen ganz einfachen 1€- Pointer im Leistungsbereich 1 - 3 mW?

Er muss mit einem Glasfaserkabel weiterleitbar sein

Die meisten im Handel befindlichen haben an der Vorderseite eine Blende aus Messing oder Aluminium mit 2 - 2,5mm Durchmesser.
Diese kann man auch ohne Spezialwerkzeug soweit aufbohren, dass ein Standard SC-Stecker darin mechanisch hält.
Sogar bei 30dB Koppelverlust wäre noch immer genug Lichtleistung in der Faser um einen Referenzpunkt darzustellen.
Auch grüne Laserpointer im 1mW Bereich sind bei ebay schon ab 4€ erhältlich.
So hättest du um weniger als 20€ (Pointer+Patchkabel) 2 Referenzwellenlängen die bei normaler Zimmertemperatur kaum mehr als +/- 2nm abweichen.

Gruss Andreas