2015年5月19日

製作植物逆境檢測眼鏡



在查NDVI(常態化差值植生指標)的時候,看到了一種特別的眼鏡-Turf Stress Detection Glasses,根據它的應用性來翻譯,應該就翻作草坪逆境檢測眼鏡吧,戴上它可以檢測草坪的健康狀態。



圖片來源:http://www.turf-tec.com/TSDG-Lit.html

被真菌感染的啦、缺水的啦或是常常被車子嚕過的,用這眼鏡可以看出不同顏色。

原理是什麼?
得從植物是什麼顏色的說起,眾所皆知,植物絕大多數是綠色的。而植物為什麼是綠色的,因為植物主要吸收的色光是紅光和藍光。(如果想知道更細部的可以去查葉綠素的吸收光譜)


這紅色、藍色、綠色說的是可見光的範圍,而在可見光之外的紅外線,葉綠素是不吸收的,它們會大量反射紅外光。而不同狀態的植物,葉綠素含量不太相同,反射的紅外線量就不一樣。因此,如果我們去檢測植物反射紅外線的狀況,就可以推測那些植物大概就有一些狀況。

不過這有個問題,人類沒有瓣法看到紅外線哪(紅外線之所以叫做紅外線,就是因為它的光譜範圍在可見光之外啊)。說是看不見,其實也不是那麼百分百,紅外光接近紅光的那個區段,我們還是有機會看到的,那個區段就是近紅外光。而平常看不到的是因為有太多可見光的干擾了,如果我們把那些會干擾的光線過濾掉,那麼就可以看見近紅外光的狀況了。

欸,講那麼多,其實就是弄一片擋可見光、通過近紅外光的濾鏡就好了嘛!幾年前作的紅外線濾鏡,也就是作這件事情啊。

不過這回不是給相機用,是打算給人戴的,所以用別的工具來改裝了。我在搜尋資料時,也看到了一些作法,如底下兩個。

像這個是作近紅外光的夜視鏡,其實也就是再加一些LED而已
http://www.wikihow.com/Build-Near-Infrared-Goggles

上面那個連結,基本上就是從這個去改的
http://www.amasci.com/amateur/irgoggl.html



現在講講怎麼作,去買個電焊工程用的護目鏡
植物逆境眼鏡


前端可以打開,裡頭有深綠色的濾色片
植物逆境眼鏡_02



先從內側把固定環取下,就可以把綠色濾色片取下,然後用黑色麥克筆把護目鏡的內外都塗黑,用來遮光。要很注意這點喔!如果黑色墨水沒乾,千萬不要戴上呦,不然就會像我一樣,眼睛四周一圈黑黑的,過了一陣子才發現,還好沒有被太多人看到。
植物逆境眼鏡_03


再拿紅色和藍色的濾色片裝進去就行了。下圖,我一邊眼鏡用了兩片紅色兩片藍色,但是事後使用,發現只要一紅一藍就可以。
植物逆境眼鏡_04



我使用的濾色片是人家作舞台燈的濾光片,濾色光譜如下
原色紅
原色藍


把兩片疊在一起,互相擋來擋去,就會發現700nm到800nm的光線是比較能通過的。
組合


我是不知道我眼睛可不可以看到800nm的近紅外光啦,不過我拿著這眼鏡去看校園植物就看到很多有趣的現象。


  • 單子葉和雙子葉的草本混長的時候,很容易用這眼鏡區分開來,單子葉看起來比較亮。
  • 木頭上的菌絲,很容易看見。白色子實體會有很強的反光,甚至看起來像螢光。
  • 除草過的地區和未除草的地區,肉眼看不明顯,但戴上眼鏡就看得很清楚了。
  • 可以看出樹長出的大量新葉,很容易跟其他同種樹相比較。

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