<   2017年 07月 ( 8 )   > この月の画像一覧

雹が降ったらしい。残念ながら降るところは見られなかったし、暗くなってから帰ってきたので、状況はほとんど確認できなかった。
一夜明けて見てみると
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紫陽花や
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朴の木の葉っぱはぼろぼろになっている。そして、
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睡蓮や蓮もずたずたになっている。そして
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郵便受けの上にも痕跡が。
そのあたりで屋根のないところに停めてある車をみても、痕跡がないみたい。郵便受けと自動車の板の厚さの間に閾値があったようだ。
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by ZAM20F2 | 2017-07-19 07:48 | Comments(0)

穴ではない

前の写真で黒く穴が開いたようなところ、
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黒く見えるのは穴ではなく、薄い部分。膜の両側が空気で膜より屈折率が低いため、膜厚が薄くなると反射率は0に漸近していく。
状態は時間とともに変化していく。


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by ZAM20F2 | 2017-07-16 09:12 | 液晶系 | Comments(0)

ライオトロピックスメクチックフリースタンディングフィルム

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日常用語で言うと、「シャボン膜」だったりする。
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by ZAM20F2 | 2017-07-12 21:22 | 液晶系 | Comments(0)

ezSpectra 815Vの迷光(III) 縦方向の角度依存

前回のエントリーは光が横方向に外れる向きに回転したけれども、今回は、回折格子の異なる場所を照射しながら外れていく方で回転している。
まず、0度、これは基本的には前回と同じ。
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続いて5度。分光器をUSB端子を上に置いて入射側からみて向かって右側が奥に動くような方向の回転になっている。
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前回の横方向への回転と違うのは、600nmあたりにあったくぼみの位置が短波長側にずれていることだ。逆方向に5度回したものでは、長波長側にずれている。
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この窪みは回折格子分光器によく見られる話なのだけれども、普通の平面型の回折格子では、平行光線が入射した場合には、場所によらず同じ波長に対して構造が出るはずだ。窪みの位置が光の当り場所で変ってしまうのは、凹面型回折格子のためなんだろうと思う。この窪みみたいな構造は、入射光のNAが小さいと出現するので、NAを大きくすれば目立たなくなると楢ノ木技研さんのWebには書いてあるけれども、照射場所により場所が移るので平均されるという話のようだ。

10度回転すると、窪みの位置の動きは大きくなるけれども、全体のスペクトル形状はあんまり大きくは変化していない。
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15度回転で、信号強度はさすがに弱くなり、そして方向によって随分と違う値となった。ここは、NA0.22より外側になているわけで、こちらの入射でも、15度までは拾わないようにした方が安全そうな気がする。0度と比較すると、短波長端が増加に転じているのは迷光だ。
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20度になると信号レベルは小さくなる。

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迷光は30度でほぼ出なくなるけれども、
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37度付近で復活する。
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ただし、横方向への変化とは異なり、長波長側に強い波長分布だ。反対側に回転した場合は、20度で赤領域に迷光が出て30度で消滅したあと、約37度で長波長側の方がレベルが高い迷光が出現する。

40度にすると迷光は消え、これ以上の角度にすると、どちらに回した場合も迷光は出なくなる。
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NA0.22より外側の光による迷光については、本来の光学系以外の場所での散乱が原因なので、基本的に波長無依存だろうと思う。今回はハロゲンを使ったけれど、レーザー光を使って行っても同じ傾向を示すと思う。なお、二つ前のエントリーで示したように、分光器の測定範囲外の波長の光でも、検出器に感度があるなら迷光となる。シリコンを使っていることを考えると、1ミクロン程度までは感度が伸びていても驚かない。
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by ZAM20F2 | 2017-07-09 16:34 | 科学系 | Comments(0)

ezSpectra 815Vの迷光(II) 横方向の角度依存

前のエントリーでLEDは大体40度の入射角に設定してあると記したけれど、この角度には意味がある。
分光器の指定NAより外側の光を入れたら、どの程度迷光がでるのかと迷光の角度依存性を確かめてみたら、40度弱のところが妙に迷光レベルが高いのだ。

使った光源は顕微鏡用のハロゲンランプ。分光器との距離は60cmとしたので、ハロゲンのフィラメントサイズを5mmとするとNA0.004程度の光束となっている。

分光器の積算時間は120msで一定として、分光器を横倒しにして回転している。回折格子は分光ユニットの長辺方向に伸びているので、この回転だと回折格子の横方向に光が外れていくことになる。

まず垂直入射。全体に波打っていて、特に600nmあたりに目立ったへこみがある。
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続いて入射角度10度。上側(USB端子の反対側)から光があたる状態になっている。信号強度は大幅には小さくならない。また、スペクトルの形状も大きくは変っていない。600nmのへこみは少し短波長側に移っているけど、そんなにはでに形状は変っていない。角度を反対側に10度傾けても、ほぼ同じ傾向が得られる。
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入射角を15度にすると、分光器の入射NAの外側の光になっているはずだけれども、そこそこの信号が出ている。
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反対側に15度傾けても、同じ程度の信号が出ているので、これは、0点調整が悪いためではなく、回折格子にあたった光が検出器に到達していると判断出来る。試みに、0度の入射光で10度と15度を規格化してみると、両者で様子が少し違う。
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元の振動構造による凸凹は割切れていないのだけれども、10度は割とフラットなにの対して、15度は長波長側が信号が弱くなっている。これは、長波長光の回折角が大きく、回折格子から検出器までの光路が長いので、検出器に届くまでの横のずれ量が大きくなって検出器に到達する光量が減っているためと解釈できる。

おそらくはNA0.22までは、入射光はすべての波長で検出器に届くのだけれど、それを越えると、長波長側から光が検出器に届かなくなっていくのだろうと思う。ということは、横方向でNA0.22以上の入射があると、本来のスペクトルより短波長側が強く測定されてしまうということになる。定量評価はしていないけれども、前のエントリーに出したフードのようなもので、NA0.22以上の光は入らないようにするのは、迷光レベルを押える以上の意味がありそうだ。


入射角度を20度にすると、信号はほぼ出なくなる。
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30度で、少し短波長側が目立つかなという気分になる。
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そして、38度でかなり目立つ迷光が出る。入射角が0度で短波長端の信号強度は0.05程度なのに、38度では0.1と2倍にもなっている。全方向から光が入るような測定条件では、短波長側の結果はぼろぼろだと思った方がよさそうだ。

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この迷光、分光されていない光が検出器に到達しているので、個々の検出器が実際に感じている強度分布を見積るには、分光感度で補正をかけてやる必要がある。補正すると400nmあたりがピークで、長波長側には実質単調減少のカーブとなる。短波長側の受光素子がスリットに近い側であることを考えると、400nmより短波長の落ち込みの原因は分からないけれども、長波長側の実質単調減少の挙動は納得いく結果だ。

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この迷光は40度で減少する。。
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そして、50度ではほぼ消滅する。
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これ以上の角度での入射では問題になるような迷光はない。


反対側に回転しても、同様に、垂直から38度付近で目立つ迷光が生じている。この点は対称性はよい。


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by ZAM20F2 | 2017-07-07 07:37 | 科学系 | Comments(0)

ezSpectra 815Vの迷光(I)

分光測定で、きちんと分光されずに検出器に届いてしまう光を迷光と言う。迷光には大きく2種類あって、一つは入射設定が悪くて、内部の光学素子の外側に当たってしまい反射を経て検出器に到達してしまう迷光。もう一つは、きちんと入射されて光学素子に当たっているのだけれど、光学素子の欠陥や汚れなどにより散乱などを起こして検出器に到達してしまう光である。

ezSpectra 815Vにも、この両方の迷光が存在している。

まずは一番目の入射設定が悪い場合を検討しよう。815Vの入射NAは0.22。NAは分光器より顕微鏡対物レンズで出てきそうな言葉だけれども、光軸に対して、どれだけの角度で光束が入るべきかの指定。0.22だと光軸に対して角度θ=asin(0.22)=12.7゜以内の角度で入った光が光学系に到達し、それ以上の角度で入射した光は光学系の外に当たる。なお、NA0.22というのはF2.2程度で、これは分光器としては非常に明るい。

さて、入射設定の悪さによる迷光の実例をお見せしよう。
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蛍光灯のスペクトルを測定しているつもりなので、本来は蛍光が見られるところ以外は光強度は0であってほしい。このスペクトルをどのように測定したかを次にお示しする。
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天井の蛍光灯からの光を受けているのだけれど、斜めの方に妙なものが写っている。これは840nmのLEDで、40度ぐらいで入射するように置いてある。NA0.22より外側の光線(それも、分光器の測定波長範囲外)だ。こうすると、本来は信号強度が0であるべき波長に有限の信号が出ている。これは極端な例なのだけれども、十分に明るい室内で蛍光灯を測定すると、光がないはずの紫外部分が浮くのが容易に見られる。本来の入射角範囲以外からの光は迷光にしかならないので、この手の光は分光器に入らないようにした方がよい。

そこで、黒い発砲ポリエチレン板などを切り刻んで簡易的なフードを作ってみた。使う時は両面テープで正面に貼り付ける。
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効果は一目瞭然。でフードをつけると浮き上がりは消える。
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蛍光灯からの信号も1割程度落ちているのだけれど、これは、上下方向のNAが少し制限されているか、置き方が悪いかのいずれかのためだと思う。どちらにせよ、大勢に影響はない。このスペクトルもLEDは点灯したままで、当たり前の話だけれども、フードに遮られて入射されなくなっているために、迷光が消えている。
ディスプレイ画面などの測定をするときも、本来の入射角以外からの光は悪さをするので、このようなフードをつけて使うようにした方が良いだろうと思う。








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by ZAM20F2 | 2017-07-05 07:24 | 科学系 | Comments(0)

ネジバナ

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このあたり、昔はネジバナは咲いていなかったと思うのだけれど、ある年、1株か2株生えたと思ったら、土地にあったのか、年々勢力を拡大している。
前にはツインタワーの写真を出した記憶があるけれど、今年はトリプルタワーができていた。
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どこからやってきたのかは不明。ひょっとすると、群馬天文台そばの空き地からかもしれないと思っている。ネジバナのある草原で遊んだ覚えがあり、ひょっとするとそのときに種がついてきたのかもしれない。
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by ZAM20F2 | 2017-07-04 07:43 | 植物系 | Comments(0)

ezSpectra 815Vの偏光依存性(II)

少し前のエントリーでezSpectra 815Vの感度分布は偏光方向により異なることを紹介した。その時には液晶ディスプレイの測定例を紹介したのだけれど、それでは元のスペクトルが不明なので、改めて無偏光と思われる光源と偏光子の組みあわせでの評価をおこなった。光源はハロゲンランプだけれども、赤外側が強くなりすぎるので熱線吸収と、色温度変換フィルタを入れて、長波長側を押さえている。そのためか、ハロゲン光の演色性が90という値になってしまっている。

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この測定では偏光子の透過スペクトルが問題となる。偏光子はニュートラルグレー(総ての波長の透過率が同じ)であることが望ましいのだけれど、実際の偏光子には透過率の波長分布がある。今回用いた偏光子のスペクトルは評価していないけれども、そのへんに転がっていえる中では、ニュートラル性の強い偏光子を使っているつもりでいる。

まず、偏光は短辺に平行と長辺に平行、および45度で入れている。スリットは短辺に平行に設置されているので、回折格子の溝は短辺に平行なはずである。すると、短辺に平行な偏光は溝に平行な偏光、長辺に平行な偏光は溝に垂直な偏光になる。

スペクトルは、高さが同じになるように、露光時間を変えている。偏光子なしが83ms、垂直が148ms、平行が331ms、45度が257msで、垂直の方が格子の回折効率が高いようだ。
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平行偏光の方は短波長が強く長波長が弱くなっているのに対して、垂直偏光は長波長が強くなっている。測定された色温度の値も両者で大きく異なっている。
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偏光子を45度にすると、2つの偏光方向の効果が相殺されて、元のスペクトルと類似した形状となる。色温度も、大きくはずれていない。

元のスペクトルからの変化をより明確に見えるように、元のスペクトルで、それぞれのスペクトルを割ってみた。
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何れのデータも400nmより短波長で妙な形になっているけれども、これは、元のスペクトル強度が弱いことや偏光子の問題が重なっている可能性がある。

45度のデータは真っ平らにはなっていない。これは、偏光子の特性由来か、角度が正確に設置出来ていないためだろうと思う。

幾つかの細かい問題はあるけれども、大枠として、入射偏光が45度方向になるように設置すれば、可視領域のスペクトルを大きく見誤ることはないだろう。


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by ZAM20F2 | 2017-07-01 19:12 | 科学系 | Comments(0)