2014年5月3日

手機光譜儀的光譜校正方法

有了上一篇的自製光譜儀之後,我覺得還不夠。因為那時製作的光譜儀是以CD反射為主,不過DVD能做成的解析度會更高,應該還是用DVD來作才好。只是之前我找到的DVD一剪開就會大破,所以一直沒辦法改成DVD反射用,終於前幾天找到幾個好用的光碟,是直接拿出版社送的DVD來加工的。

於是我做成了這種兩用的光譜儀,一邊是DVD,另外一邊是VCD,同時塑膠盒的頂部也開了兩個觀測孔,兩邊的側面也開了狹縫孔。




然後就可以開始用比較高的解析度來觀察光譜了!





只是呢,光是觀察實在不夠,應該要能作到校正分析才是善盡光譜儀的義務。為了作到這步,我必須將光譜儀和手機徹底固定,橡皮筋是最好的選擇。但在這之前,我用了絕緣膠帶來纏,喔喔,那是錯誤的開始,因為撕下膠帶的時候,會順便把我手機的保護貼撕下啊。




再接下來,就是用什麼校正了。就如同你要校正影像中的長度,你必須先知道影像中的已知物體長度,要校正光譜,當然就要先弄幾張已知波長的照片。這有兩個選擇,一是雷射光,二是省電燈泡。

用雷射光的原因是波長單純,由左至右的雷射分別是紫光的405nm,綠光的532nm,紅光的630-680nm。紅光的價格最低,一百元以內就可以買得到,綠光的就要好幾百,紫光的我買到一千多元。



另外一個選擇是用省電燈泡,奧妙之處就在於它的光譜


根據Public Lab的說明書,綠光那線的波長是546nm,藍光(左數來第二條)是436nm。



以雷射校正為例,先拍攝不同波長的雷射之後,用imagej的image/Stacks/Image to Stack,把這兩張雷射變成同一個Stack,然後用Image/Stacks/Z Project,Projection Type選擇Max Intensity,將之變成一個圖檔。



然後用方形圈選工具在圖上畫一個方框,寬度必須最大,高度則自行調整到能框住足夠清楚未變形的光譜,然後用Analyze Plot Profile,產生折線圖之後,再將這折線圖的數據點存起來,用試算表軟體開啟,把裡頭X座標根據已知波長換算成波長的數字。

用這樣得到的數字可以用來校正這次所有拍攝的光譜相片,不過前提是手機不能離開光譜儀喔,而且每次的放大倍率都要相同,所以前面才會說到要用橡皮筋纏住。

在拍攝光譜時,若要得到清晰的影像,需要將相機的焦距調到無窮遠,然後鎖定焦距來拍攝才行。我手機的預設相機無法作到這件事情,所以我另外下載一個app來作,叫做camera fv-5。這軟題除了有焦距鎖定的功能外,也有曝光鎖定的功能,可以讓拍攝光譜時減少其他光線的影響,並且能讓每次的相片得以互相比較光強度。

除此之外,像LED的光源很小,可能光譜會拍出來很小,或是光線太強,可能都過曝,這類的問題,可以在刀片上貼上霧面膠帶來改善。




校正的方式,我拍了影片如下。

用雷射來作校正的方式



用省電燈泡來作校正的方式


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