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Venerdì 12 Febbraio 2010 23:04

Spettro del Sole con il filtro Star Analyser 100

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L'economico Star Analyser 100 e' usato normalmente per rilevare spettri stellari. Sono infatti necessarie sorgenti puntiformi in modo da preservare la visibilita' delle sottili righe di emissione/assorbimento. Questo e' il risultato in caso venga utilizzato direttamente su soggetti estesi come disco solare (opportunamente filtrato)...

 

http://www.threehillsobservatory.co.uk/astro/solar_spectrum2_26jan06.jpg
(immagine di Robin Leadbeater)

oppure su una stella...

http://www.patonhawksley.co.uk/IMAGES/Vega_raw_spectrum.jpg
(dal sito del produttore del filtro SA100)

L'elemento piu' piccolo dello spettro ha le dimensioni della sorgente, l'intero disco solare nel primo caso, una stella puntiforme nel secondo. In pratica e' come disegnare con un pennarello a punta larga oppure con una matita appuntita. Per questo motivo, riprendendo il disco solare, le caratteristiche righe di assorbimento risultano invisibili, impastate dal grande diametro della sorgente.

Come fare allora per ottenere uno spettro del Sole che mostri qualche informazione sugli assorbimenti con lo Star Analyser? Sono noti almeno un paio di metodi, uno dei quali e' sorprendentemente semplice.

 


 

Metodo 1 - riflessione su ago

Con la stessa configurazione usata per la ripresa di spettri stellari (filtro SA100 anteposto sulla lente frontale di un teleobiettivo) si riprende un ago posto a qualche metro di distanza opportunamente posizionato in modo da riflettere la luce solare (attenzione, mai puntare direttamente il Sole!). Con la giusta inclinazione un ago a sezione costante apparira' illuminato intensamente ed in modo abbastanza uniforme, apparendo sul piano focale come una linea luminosa molto sottile. Il reticolo va orientato in modo che la dispersione risulti perpendicolare a questa linea. Se si utilizza un obiettivo zoom e' possibile variare l'entita' della dispersione spettrale semplicemente variando la focale.

Questo e' quanto ho ottenuto utilizzando la Canon EOS350D (senza modifiche al filtro IR cut) ed un teleobiettivo zoom 55-200mm impostato alla focale massima:

A sinistra si vede la riflessione del Sole sull'ago (con tanto di cruna in alto) e sulla destra lo spettro risultante, informazioni della tipica visualizzazione attraverso un reticolo diffrattivo con immagine dell'ago in ordine zero e spettro in ordine uno.

In questo caso ordine zero e ordine uno entrano appena nel frame della EOS350D. L'immagine seguente mostra un ritaglio del solo ordine uno contenente lo spettro del Sole:

Ho riscontrato una certa differenza di focalizzazione a seconda della lunghezza d'onda. Si nota infatti nella zona centrale, usata per la messa a fuoco, una maggiore nitidezza rispetto al resto dello spettro. Quindi curando meglio la messa a fuoco nelle varie zone si possono ottenere spettri di qualita' superiore. Ho evidenziato alcune fra le principali righe di Fraunhofer con l'elemento chimico che le ha generate. La sensibilita' del sensore CMOS della EOS350D nel rosso piu' lontano e' stata abbattuta dal vetrino taglia infrarosso anteposto e infatti lo spettro termina poco dopo la riga dell'idrogeno alfa. Con la nota modifica del filtro IR-cut la fotocamera e' in grado di registrare uno spettro piu' ampio.

Il sistema usato per le riprese, teleobiettivo, SA100 montato frontalmente e ago usato per la riflessione della luce solare:

 



Metodo 2 - uso di una fenditura

Attenzione! Questo metodo prevede di puntare l'ottica verso il Sole. E' di fondamentale importanza per la sicurezza di chi opera evitare di osservare direttamente nello strumento (con oculare o senza). Una fenditura troppo larga oppure la sua completa assenza potrebbero essere causa di gravi danni alla vista. Davanti alla fenditura vanno posti uno o piu' strati di carta velina bianca con lo scopo di diffondere ed attenuare la luce solare.

La fenditura e' stata realizzata con due lamette da temperamatite poste lama contro lama su una basetta di legno forata. In questo caso per ottenere uno spettro occorre riprendere un'immagine della fenditura attraverso la quale passa la luce solare. Siccome e' comodo collocare la fenditura a breve distanza (una ventina di cm) per non allungare troppo il sistema, basta effettuare un sistema ottico capace di mettere a fuoco a tale distanza. Con le lenti a mia disposizione ho trovato una soluzione usando un treno composto da un riduttore di focale Meade 0.33x e l'obiettivo di un cercatore Celestron 6x30 con il reticolo SA100 interposto.

In pratica ho realizzato una versione semplificata, non avendo progettato un sistema perfettamente collimato, ovvero con il reticolo attraversato da un fascio di raggi paralleli. Comunque il risultato puo' essere sufficiente per uno scopo didattico. Per registrare lo spettro stavolta ho utilizzato la camera CCD Lumenera SkyNyx 2-1M. Ecco quanto e' stato ripreso dalla camera CCD:

Non avendo filtri taglia-infrarosso, la Lumenera ha permesso di andare ben oltre nel rosso rispetto allo spettro precedente. Infatti in questo spettro sono visibili le numerose bande di assorbimento causate dall'atmosfera (O2 e H2O) nell'infrarosso. Lo spettro e' e stato elaborato con il software Visual Spec per le varie calibrazioni ottenendo questo profilo:

Ho evidenziato anche qui alcune fra le principali righe di assorbimento con l'elemento chimico associato.

Anche in questo caso riporto una immagine del prototipo usato per le riprese con la descrizione dei componenti principali:

E' bene comunque ricordare che per studiare al meglio lo spettro del Sole conviene usare reticoli a maggior dispersione rispetto allo Star Analyser 100, magari utilizzando schemi ottici piu' rigorosi e fenditure di buona qualita'. Questo economico filtro e' infatti indicato per registrare spettri di debolissimi oggetti stellari in grado di mostrare preziose informazioni nonostante la bassa dispersione e risoluzione (es: quasars, novae, ecc. - vedi links sotto). Lo spettro del Sole presenta migliaia di righe di assorbimento peraltro non molto marcate che richiedono, per uno studio accurato, l'uso di un buon spettroscopio. Nulla vieta comunque di produrre con lo Star Analyser risultati di valenza didattica anche con la nostra stella. Si tratta di una soluzione assai economica preceduta probabilmente solo dallo spettroscopio semplificato a mezzo CD PLayer:

http://www.cs.cmu.edu/~zhuxj/astro/html/spectrometer.html
http://astro.u-strasbg.fr/~koppen/spectro/spectroe.html

 


 

Links utili:

STAR ANALYSER 100
http://www.patonhawksley.co.uk/staranalyser.html
http://www.aleph-lab.com/pagine%20sito%20web/prodotti/Spectroscopy/Shelyak%20Lhires%20III%20pag1.htm#Star%20Analyzer

Sezione Spettroscopia UAI
http://spettroscopia.uai.it/

Osservazioni del Quasar B3 0754+394 con il filtro Star Analyser 100
http://quasar.teoth.it/images/stories/Quasar_PG/index.htm

VISUAL SPEC
http://www.astrosurf.com/vdesnoux/

 

Last modified on Martedì 30 Novembre 1999 01:00

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