Ученик 10 класса СУНЦ НГУ Иван Маслов собрал из подручных материалов спектрометр с высоким разрешением. Исследование, проведенное с помощью такого прибора, заняло первое место на школьной секции МНСК-2021.  

Спектрометр — оптический прибор, используемый в спектроскопических исследованиях для накопления спектра, его количественной обработки и последующего анализа с помощью различных аналитических методов. Спектрометры используются в астрономии, химии, геологии, металлургии и других сферах.  

В интернете можно найти много публикаций о том, как сделать спектрометр, используя DVD-R диск и смартфон, однако такие приборы, считает Иван Маслов, будут не очень точными. Ивану же удалось сделать прибор с разрешением 0,3 нм, который работает в диапазоне 400-700 нм.  

Прибор состоит из трех основных элементов: оптическая щель, дифракционная решётка и фоторегистратор. Корпус прибора сделан из обычного дерева. В качестве фоторегистратора Иван применял найденную дома зеркальную фотокамеру NIKON D5100. Оптическая щель сделана из двух скреплённых лезвий на расстоянии 0.1 мм (как толщина бумаги). Оптическая щель нужна, чтобы на дифракционную решетку попадал очень маленький луч от источника света (лампы или костра). Сама дифракционная решётка изготовлена из DVD-диска. Для этого школьник расслоил диск на две части и обработал нужную поверхность спиртом.  

Дифракционная решётка позволяет поймать на фоторегистратор фотоны с разной длиной волны. Таким образом можно выяснить, какие именно фотоны присутствуют в свете, исходящем, например, от лампы или от костра. Также спектрометр позволяет определить состав вещества: у каждого элемента есть своя "линия поглощения" (длина волн, которые излучает вещество при сгорании) и, измерив спектр неизвестного тела, можно определить, из каких именно элементов оно состоит. 

Основным объектом исследования ученика СУНЦ НГУ стало пламя костра. Иван решил выяснить, что делает огонь желтым – наночастицы углерода или соли натрия. По словам школьника, ему не удалось найти единого общепринятого объяснения этого явления. Поэтому он решил исследовать спектр пламени костра самостоятельно.  

На фоне очень слабого непрерывного черно-тельного спектра были зарегистрированы две яркие желтые лини с длинами волн 589,0 нм и 589,6 нм. Согласно базе данных NIST, это линии натрия. В дальнейших исследованиях была зафиксирована динамика появления линий натрия в спектре. Пока костер разгорается, в спектре линии отсутствуют. По мере появления углей и увеличения мощности излучения данные линии появляются и их яркость растет. По мнению школьника, этот эксперимент показывает: появление двойной линии натрия не оказывает какого-либо заметного влияния на изменение цвета. В пламени костра из атомов углерода образуются частицы сажи размером до 100 нм. Эти частицы и дают непрерывный спектр с максимумом излучения в инфракрасной области, а мощность видимого излучения падает от красного к зеленому и еще больше — к синему. Излучение с таким спектром воспринимается человеком как оттенки желтого и оранжевого, в зависимости от температуры области пламени. Таким образом, полагает Иван Маслов, цвет пламени костра дают ярко светящиеся частицы углерода. Эта гипотеза требует дальнейшей проверки.  

Исследование Ивана Маслова заняло первое место на школьной секции МНСК-2021 в подсекции «Общая физика». Свой прибор школьник планирует использовать в новых экспериментах, в том числе – продолжить исследование излучения пламени костра.  

– Также мой проект показывает, что спектрометр – это очень доступная вещь. В интернете приборы такой же точности и хуже стоят от 100 до 500 тысяч рублей, а я сделал его из обычных лезвий, DVD-диска, зеркальной фотокамеры, которую можно купить на Avito за 5 тысяч рублей, и древесины, использовав самые обычные инструменты, которые есть в любой мастерской, – поделился Иван Маслов.  

Maslov Ivan-SUNC NGU-pribor.jpg

Источники

Ученик СУНЦ НГУ собрал спектрометр из DVD-дисков и старой фотокамеры
Специализированный учебно-научный центр НГУ, 22/04/2021
Тайну желтого огня раскрыл школьник из Новосибирска
Новости Новосибирска (novosibirsk-news.net), 23/04/2021
Тайну желтого огня раскрыл школьник из Новосибирска | VN.RU
Все новости Новосибирской области (vn.ru), 23/04/2021
Из подручных средств
Научная Россия (scientificrussia.ru), 26/04/2021

Похожие новости

  • 28/05/2020

    Ущерб от «черной пятницы» и влияние генов на характер: учащиеся СУНЦ НГУ стали призерами международной конференции

    ​В мае учащиеся СУНЦ НГУ успешно выступили на международной конференции для школьников "Сахаровские чтения". Свои доклады по информатике, физике и биологии ребята представили в режиме онлайн.
    682
  • 12/02/2021

    В НГУ завершилась стратегическая сессия у будущих инженеров

    На первой неделе февраля состоялась стратегическая сессия для студентов, преподавателей и партнеров Инженерной школы НГУ. Проект «Инженерная школа НГУ (ИШ НГУ)» уникальный: первый набор состоялся в 2019 году.
    698
  • 21/03/2017

    Лекторий по фотонике и квантовым технологиям в НГУ

    ​​Лаборатория экспериментальной физики НГУ совместно с Институтом лазерной физики СО РАН и Институтом автоматики и электрометрии СО РАН в рамках САЕ НГУ «Нелинейная фотоника и квантовые технологии» представляет лекторий по интереснейшему направлению, связанному с фотоникой и квантовыми технологиями: «От проблем фотоники к реальным технологиям!».
    1700
  • 10/06/2017

    Высокотехнологичное оружие и военную технику должны эксплуатировать профессионалы своего дела

    ​Вооруженные силы Российской Федерации сегодня – это сложнейшая инженерная структура, высокотехнологичная и интеллектоемкая сфера деятельности, поэтому вызывает широкий общественный интерес развертывание масштабной деятельности по созданию устойчивого и надежного научно-технического задела для перспективных видов вооружения и военной техники.
    1972
  • 18/06/2020

    Более 400 специалистов необходимо для работы ЦКП «СКИФ»

    ​В рамках реализации проекта ЦКП «СКИФ» сформировано предварительное штатное расписание, то есть состав и примерная численность сотрудников, которые потребуются при эксплуатации Центра. По предварительным оценкам, необходимо более 400 сотрудников, в первую очередь, физиков и специалистов инженерно-технического профиля – их подготовят в Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ НЭТИ) и Новосибирском государственном университете (НГУ).
    1092
  • 12/08/2019

    Кристалл, созданный в Новосибирске, нашел применение в медицине

    ​Новосибирские ученые вырастили кристалл, который позволит диагностировать болезни на ранних стадиях, сообщили сотрудники Новосибирского госуниверситета 10 августа в интервью «Вести-Новосибирск». Растили кристаллы - открыли технологию, которая поможет спасать жизни.
    686
  • 29/04/2021

    Летняя школа по нейротехнологиям и программированию автопилотируемых роботов

    Научно-техническая проектная лаборатория ФИТ НГУ «Инжевика» приглашает учащихся 8-10 классов в Летнюю школу на базе Центра детского и семейного отдыха им. О. Кошевого для участия в проектной работе в области нейротехнологий, робототехники, искусственного интеллекта и компьютерного зрения.
    408
  • 30/03/2017

    Лекторий «От проблем фотоники к реальным технологиям!»

    Лаборатория экспериментальной физики НГУ совместно с Институтом лазерной физики СО РАН и Институтом автоматики и электрометрии СО РАН в рамках САЕ НГУ «Нелинейная фотоника и квантовые технологии» представляет лекторий по интереснейшему направлению, связанному с фотоникой и квантовыми технологиями: «От проблем фотоники к реальным технологиям!»В течение весеннего семестра молодые учёные, занимающиеся исследованиями в передовых направлениях науки и внедрением новейших достижений в технологическую сферу, прочтут цикл лекций.
    2593
  • 26/05/2017

    Статья новосибирского ученого о новом типе волоконных лазеров опубликована в журнале Nature Communications

    ​​Заведующий лабораторией волоконных лазеров НГУ, старший научный сотрудник ИАиЭ СО РАН Дмитрий Чуркин вместе с коллегами из Университета Астон Марией Сорокиной и Шурикантом Сугаванамом опубликовали работу, посвященную актуальной теме: исследованию спектральных корреляций в случайном волоконном лазере.
    3156
  • 17/10/2019

    НГУ – 60 лет: все только начинается

    ​Новосибирскому государственному университету исполнилось 60 лет. Новосибирский государственный университет ориентирован на подготовку кадров для науки, образования и высокотехнологических отраслей промышленности, новейших междисциплинарных направлений науки.
    1924