Spektroskopie: Sonnenspektrum und Filtercharakterisierung

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christianhanke
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Spektroskopie: Sonnenspektrum und Filtercharakterisierung

Beitrag von christianhanke »

Hallo,

nachdem ich mich berufsmäßig unter anderem mit spektralen Untersuchungen an Halbleiterlasern befasst habe, kam mir eine Anregung von einem Posting auf Astrobin sehr gelegen, um mich dem Spektrum der Sonne zu widmen. Ziel ist es, die Absorptionslinien im Sonnenspektrum darzustellen, die Fraunhofer vor 207 Jahren veröffentlicht wurden, und die nach ihm benannt sind.
Dazu habe ich mit meinem Bastelmitteln ein Spektroskop für das sichtbare bis nahe Infrarot-Spektrum gebaut.



Der Eingangsspalt von ca. 0.1 mm besteht aus zwei händisch justierten Rasierklingen. Als dispersives Element kommt ein Beugungsgitter mit 1000 Linien/mm (Folie von Astro-Media), das in einer leeren Filterfassung befestigt wurde. Das gebeugte Spektrum (ca. 23 ° bei 500 nm) wird mit einem Objektiv auf die Kamera abgebildet. Die Eichung kann entweder mit Laserpointern mit bekannten Wellenlängen oder mit den Spektrallinien einer Energiesparlampe oder Leuchtstoffröhre erfolgen.



Aus den schmalsten Linien habe ich eine Auflösung von ca. 0.5 nm ermittelt.
Damit habe ich dann das Sonnenspektrum aufgenommen und es mit dem schematischen Spektrum aus Wikipedia verglichen.



Die Absorptionslinien kommen durch Elemente in der Sonnenatmosphäre zustande. Es ist eine Vielzahl von Linien sichtbar. Fraunhofer hat ca. 500 davon detektiert. Das Streifenmuster im langwelligen Bereich ist wohl ein Artefakt, den ich mir noch nicht erklären kann.

Die Hauptlinien entsprechen folgenden Elementen.
A, B: O2; C: H-Alpha; D: Na; E: Fe; F: H-Beta; G: Fe, Ca; H, K: Ca
Die H-Alpha- und die Calciumlinien sind ja aus der schmalbandigen Sonnenfotografie bekannt.

Legt man mit Fitswork eine Scanlinie durch das Spektrum, kann man die Beiträge zu den jeweiligen RGB-Kanälen der Farbkamera zumindest qualitativ ermitteln, wie der Vergleich zum Diagramm aus dem ASI-Handbuch sehen kann.



Interessant ist schon das relativ starke Übersprechen in die einzelnen Farbkanäle. Da ist der RGB-Ansatz für die Astrofotografie mit Einzelfiltern und SW-Kamera wohl farblich trennschärfer.

Mit dem breiten Spektrum einer LED-Lampe habe ich die Durchlasseigenschaften aller Filter gemessen, die sich so bei mir angesammelt haben.



Die spektrale Breite der Transmission lässt sich quantitativ bestimmen. Zur Messung der Transmission müsste man mehr Aufwand treiben. Sicher kann man diese Kurven im Datenblatt sehen, aber es hat einfach Spaß gemacht, sie selbst zu visualisieren.

Die inhomogene vertikale Intensitätsverteilung liegt wohl daran, dass der Spalt nicht perfekt parallel ist. Der IR-Ausläufer des Spektrums wird durch das Übersprechen in der Farbkamera eher bräunlich dargestellt. Der Baader-Multiband-Filter schneidet IR nicht so stark ab. Der OIII-Bereich um 500 nm stellt sich eher blaugrün bis türkis dar.

Gruß und CS

Christian
Frank
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Re: Spektroskopie: Sonnenspektrum und Filtercharakterisierung

Beitrag von Frank »

christianhanke hat geschrieben: 18.04.2021, 17:46
Interessant ist schon das relativ starke Übersprechen in die einzelnen Farbkanäle. Da ist der RGB-Ansatz für die Astrofotografie mit Einzelfiltern und SW-Kamera wohl farblich trennschärfer.
Das überlappen der Filterkurve ist für die RGB Farb Mischung notwendig,
Nimm doch mal die Bäder RGB Filter und betrachte die Natriumlinie.
Dies steilen Kurven sind auch der Grund für die Diskussion ob O3 blau oder grün ist.
Sie dir mal die Kurven der photometrischen Filter an.

Aber perfekt sind die Bayermaskenkurven nicht, speziell Rot ist bisschenschmal und der nach grün steigende Durchlass sicher nicht optimal.

Hast du keine Heliumlinien gefunden?

Man müsste sich m den Spaß machen das Farbspektrum einer Glühlampe mit RGB Filter und mit Bayermaske aufzunehmen und vergleichen

Gruß Frank
Frank
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Re: Spektroskopie: Sonnenspektrum und Filtercharakterisierung

Beitrag von Frank »

Hallo

Müsste man mal in seinem Bildbearbeitung program die RGB Werte für die Farben anzeigen lassen, diese meist bis 255 gehenden Werte auf max 100 umgerechnet wäre was ein Filter in % für RGB optimal durchlassen sollte.

Gruß Frank
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