Handyspektrometer zum Selberbauen

Das Handyspektrometer zerlegt Licht in seine Farbanteile, d.h. in seine einzelnen Wellenlängen. Als Detektor fungiert dabei die Handykamera.

Was ist ein Spektrometer?

Ein Spektrometer ist ein Messgerät, das – je nach Bauart – Strahlung vom infraroten über sichtbares Licht bis hin zu Ultraviolett- und Röntgenstrahlung in ihre Farbanteile, d.h. in ihre einzelnen Wellenlängen, zerlegen kann. Das so entstandene Spektrum gibt unter anderem Aufschluss über das Emissions- und Absorptionsverhalten von Materialien. So können Rückschlüsse auf Eigenschaften des Materials, zum Beispiel auf die Zusammensetzung, gezogen werden. Spektrometer gehören heute zu den wichtigsten Messgeräten in der naturwissenschaftlichen Forschung.

Ein Spektrometer bauen

Das hier vorgestellte Handyspektrometer ist leicht selber zu bauen. Es analysiert sichtbares Licht im Wellenlängenbereich von etwa 400 bis 750 Nanometer. Damit können Emissionsspektren verschiedener Lichtquellen des Alltags, wie Halogen­lampen, kompakte Leuchtstofflampen oder LEDs (siehe das Beispiel oben), aufgenommen werden.

Das Spektrometer wird auf das Smart­phone aufgesetzt; die Kamera dient als Detektor. Die aufgenommenen Spektren erscheinen auf dem Display des Smart­­phones.

So können die entstehenden Fotos qualitativ ausgewertet werden.

Die Bauvorlage wurde in der AG Experimentelle Plasmaphysik (EPP) der Universität Augsburg in Zusammenarbeit mit dem IPP entwickelt.

Das Handyspektrometer ist gedacht für Schüler der 9. bis 12. Klassenstufe oder für Hobby-Wissenschaftler, die gerne mobil und einfach Spektralaufnahmen machen möchten.

Das wird gebraucht:

• ausgedruckte Anleitung
• Bastelbogen, ausgedruckt auf dunklem Karton 130-160 g/m², DIN A4 (wichtig: in Originalgröße ohne Skalierung ausdrucken!)
• Schere und Cutter-Messer
• Alleskleber sowie leicht ablösbares dunkles Isolierband
• Durchlicht-Beugungsgitter (1000 Linien/mm) aus dem Internethandel
• Smartphone

Wo nutzt man Spektrometer?

Zu Analysezwecken werden Spektrometer in der Chemie und Physik vielfach eingesetzt. In der Astronomie ermöglichen sie es zum Beispiel, aus weiter Ferne die Temperatur der Sonne und anderer Sterne zu messen.

Im IPP werden sie benutzt, um die Temperatur und Zusammensetzung des Plasmas in den Fusionsanlagen ASDEX Upgrade und Wendelstein 7-X zu bestimmen, ohne das Plasma zu berühren und zu stören. In diesen Anlagen wird erforscht, wie sich nach dem Vorbild der Sonne durch Kernfusion Energie erzeugen lässt. Dabei wird das Plasma auf über 100 Millionen Grad Celsius erhitzt – noch heißer als die Sonne!