В тех случаях, когда сами по себе объекты исследования не светятся, их заставляют светиться, нагревая, скажем, в пламени горелки или пропуская через них сильный электрический ток.
Чтобы сделать простой спектроскоп, вам понадобятся: CD- или DVD-диск, картонная коробка примерно 20x20x20 см (главное, чтобы в ней поместился диск); два лезвия от безопасной бритвы; небольшая картонная трубка, немного целлофановой ленты, алюминиевая фольга и клей (рис. 1).
Рис. 1
Спектроскоп состоит из трех основных частей: щелей, сделанных при помощи бритвенных лезвий, дифракционной решетки из компакт-диска и просмотрового устройства, представляющего собой бумажную трубку.
Установите компакт-диск в верхней части окна, прорезанного в коробке, отступив примерно сантиметр от левого края, и поблизости к нижнему окну, как показано на фото (рис. 2).
Рис. 2
Отметьте с помощью фломастера или карандаша положение центрального отверстия диска. Эта отметка покажет вам, где в дальнейшем будет проходить бумажная трубка. Теперь разместите ее на коробке таким образом, чтобы нижний ее конец оказался над отметкой, которую вы только что нарисовали. Нарисуйте еще один круг на поле, обозначив окружность бумажной трубки (рис. 3).
Рис. 3
Сместите ее на 1–2 см и очертите вокруг нее еще один круг. Эти круги подскажут вам, где нужно вырезать овальное окно (рис. 4).
Рис. 4
Теперь вырежьте это окно острым ножом (рис. 5).
Рис. 5
Овал позволит поставить бумажную трубку под некоторым углом к поверхности диска.
Следующий шаг — сделайте разрез. Поверните ящик на четверть оборота так, чтобы овал оказался с правой стороны. Используйте диск еще раз, чтобы сделать еще один небольшой круг ближе к левой части ящика.
Щели будут расположены в крайней левой части ящика. Вырежьте небольшой прямоугольник в стенке коробки на высоте, отмеченной кружком, который вы сделали с помощью диска. Прямоугольник должен иметь ширину около 1 см и высоту примерно 4 см.
Осторожно разверните упаковку лезвий от безопасной бритвы и поставьте два лезвия над прямоугольным отверстием так, чтобы их острые края почти соприкасались друг с другом. Закрепите лезвия скотчем (рис. 6).
Рис. 6
Открыв ящик, разместите в нем диск поблизости к щели. Прикрепите его скотчем к задней стенке коробки так, чтобы его рабочая сторона была обращена кверху (рис. 7).
Рис. 7
Закройте коробку, обеспечьте ее светонепроницаемость с помощью черной бумаги или алюминиевой фольги (рис. 8).
Рис. 8
Вставьте бумажную трубку (рис. 9).
Рис. 9
Алюминиевая лента или фольга сделают уплотнение светонепроницаемым.
Чтобы убедиться, что угол, под которым в коробку вставлена смотровая труба, подобран правильно, направьте входную щель на источник света. Посмотрите через бумажную трубку и подрегулируйте угол ее наклона, чтобы увидеть полный спектр — от красного до фиолетового (рис. 10).
Рис. 10
Вот и все, спектроскоп готов.
Направьте щели на источник света, например, на обычную лампочку накаливания. Прибор покажет простой спектр, неяркие линии. Это потому, что свет исходит от горячего тела (вольфрамовая нить в лампочке).
Горячий газ неон в лампе дневного света состоит из нескольких цветов, но они расположены в основном в красных и оранжевых частях спектра.
Красный свет светоизлучающих диодов имеет непрерывный спектр, поскольку в них нет горячего газа (рис. 11).
Рис. 11
Зеленый свет светоизлучающих диодов и выглядит зеленым. Однако есть источники, которые излучают в желто-зеленой части спектра, а также дают некоторое количество оранжевых и красных линий (рис. 12).
Рис. 12
Свет белого светоизлучающего диода на самом деле имеет примесь голубого и так называемого фосфорического. Диод работает по аналогии с флуоресцентной лампочкой, где синий свет возбуждает люминофоры, чтобы вызвать белое свечение. Поэтому спектр здесь широк.
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Рамочная средневолновая антенна
В большинстве радиоприемников есть диапазон средних волн (СВ), часто называемый также АМ-диапазоном, по типу используемой в нем модуляции сигналов радиовещательных станций. Однако в городах на СВ ничего не слышно, кроме гула помех.
Полвека назад с помехами боролись, сейчас перестали, и поговаривают даже, что АМ-радиовещание умирает и будущее за УКВ-(FМ) — вещанием. Тем не менее, АМ-передатчики работают и обеспечивают прием в радиусе сотен километров днем и до нескольких тысяч километров ночью, в отличие от УКВ, где радиус приема не превосходит 30…40 км.
Конечно, качество приема на УКВ выше, но нет романтики дальнего приема, да и репертуар УКВ-станций однообразен. В ряде случаев желаемых программ на УКВ просто нет.
Ко мне обращались серьезные слушатели с просьбой наладить им прием «Радио Радонеж», вещающего в центре России лишь на двух частотах СВ-диапазона (612 и 846 кГц). Что я им мог посоветовать?
Лишь перейти на батарейное питание приемника, чтобы полностью «отвязать» его от сети, и расположить на подоконнике, ориентируя его встроенную магнитную антенну по максимуму приема.
Часто эти приемы помогают, но более радикальной мерой оказывается применение внешней рамочной антенны, меньше реагирующей на помехи и существенно увеличивающей сигнал. О ней сегодня и пойдет речь.
Рамочная СВ-антенна по конструкции представляет собой, по сути дела, катушку индуктивности большого диаметра (от нескольких дециметров до нескольких метров). К ее выводам присоединен конденсатор переменной емкости (КПЕ), которым рамка настраивается в резонанс на частоту принимаемого сигнала.
Получается колебательный контур, колебания в котором увеличиваются в Q раз по амплитуде при настройке в резонанс. Q — это добротность контура, равная отношению реактивного сопротивления катушки или конденсатора (при резонансе они равны) к активному сопротивлению потерь в катушке, конденсаторе и окружающих предметах. Добротность, понятно, желательно делать как можно выше.
Подобные рамочные антенны широко использовали для приема еще на заре радиотехники, причем диаметр катушки иногда превосходил 10 м! Тем не менее, о рамочных антеннах нередко вспоминают радиолюбители, а в последние годы и солидные производители бытовой радиоаппаратуры. Цена внешних рамочных антенн достигает 400 долларов, но ее ничего не стоит сделать и самому!
Если внешняя рамочная антенна будет использоваться с транзисторным приемником, имеющим встроенную ферритовую антенну, приемник достаточно расположить рядом с рамкой и сориентировать так, чтобы магнитное поле рамки было направлено по оси ферритовой антенны.
Это легко сделать просто на слух, ориентируясь по значительному улучшению приема. На фото 1 показано примерно оптимальное расположение приемника TECSUN и прекрасно оформленной рамочной антенны (ближняя к нему). Все элементы антенны (их всего два!) — катушка и КПЕ — прекрасно видны.