Перейти к содержимому

ПРАВИЛА ФОРУМА «ЭКОЛОГИЯ НЕПОЗНАННОГО». ЧИТАТЬ!
- - - - -

Спектрометр из мобильника

спектрометр исследования мобильный телефон химия опыт наука

  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 5

#1 Константин

Константин

    Тотально всеохватная особь

  • Участники
  • PipPipPipPipPipPipPipPipPipPipPipPip
  • 733 сообщений

Отправлено 11 Октябрь 2010 - 18:48

Профессор химии Александр Щилин (Alexander Scheeline) из Университета Иллинойса сделал из мобильного телефона спектрометр, чтобы увлечь школьников аналитической химией.

Профессор собрал основной научный инструмент химика из недорогих материалов и цифровой камеры. Спектрофотометрия является одним из наиболее широко используемых средств для идентификации и определения количества материалов. Если, например, нужно измерить количество протеина в мясе, воды в зерне или железа в крови – нужен спектрометр.

"Студент не может оценить работу спектрофотометрии, если пользуется загадочным "ящиком" лабораторного спектрометра. Он не понимает, что происходит внутри и просто меняет образцы и записывает результаты, - объясняет Александр Щилин. - Это не помогает учебному процессу. Если вы хотите научить кого-то творчески использовать инструмент и улучшать его, нужно что-то попроще и понятнее".

Ученый решил построить простой и недорогой спектрометр, работу которого студенты могли бы легко понимать и всячески совершенствовать прибор, тем самым получая теоретические знания и практические навыки работы с научным оборудованием. Профессор не стремился сделать прибор суперчувствительным и абсолютно точным, возможно, недостатки прибора, наоборот, будут поощрять критическое мышление и стремление решить техническую проблему.

"Если вы хотите обратить внимание на недостатки инструмента, намного проще, когда эти недостатки очень большие и не компенсируются сложностью устройств и настройкой", - объясняет Александр Щилин.

ИзображениеИзображение

В спектрометре белый свет проходит сквозь образец материала, который поглощает определенные длины волн света. Затем дифракционная решетка раскладывает свет на цвета, и химики могут анализировать спектр, определяя свойства образца.

В качестве источника света профессор Щилин использовал один светодиод, питаемый 3-вольтовой батарейкой. Дифракционную решетку, кюветы для образцов в США купить несложно и в итоге все оборудование стоит менее 3 долл. Осталось найти подходящую цифровую камеру, и тут ученый вспомнил, что у каждого школьника и студента есть мобильный телефон. После этого осталось только решить проблему обработки данных. Для этого профессор написал программу анализа спектров по фотографиям в формате jpeg и выложил ее в свободный доступ в интернет вместе с исходными кодами.

Впервые Александр Щилин продемонстрировал свое изобретение во время работы по программе обмена в Ханое (Вьетнам). Вьетнамские студенты не имели опыта работы с научными приборами, но с энтузиазмом приступили к экспериментам с сотовым телефоном-спектрометром.

В Соединенных Штатах профессор использовал самодельный спектрометр в ходе уроков в средней школе. К концу 45-минутного урока ученики усвоили вещи, которые ускользают от большинства учеников, использующих только учебники. Например, один ученик спросил о влиянии рассеянного света на чувствительность камеры и ее способность считывать спектр. "Старшеклассник, который еще час назад почти ничего не знал о спектрофотомерии, обнаружил основную проблему всех спектрометров, - радуется Александр Щилин. - С тех пор, как я начал преподавать, я пытался объяснить своим студентам концепцию воздействия рассеянного света на спектрометр и влияние этой проблемы на качество работы оборудования. И вдруг я увидел, как школьник сам понял суть этой проблемы и задал мне правильный вопрос!"

Ученый с радостью делится своим изобретением со школьными учителями и преподавателями ВУЗов на различных семинарах и с помощью интернета. Он надеется, что его изобретение усовершенствуют, например, напишут программу обработки изображений для смартфонов, что позволит избавиться от необходимости использовать компьютер. Мобильный телефон-спектрометр может увлечь массу людей аналитической химией, которая многим кажется сложной и непонятной наукой. Однако изобретение Александра Щилина демонстрирует, что врожденную любознательность человека легко пробудить – достаточно предложить простые, понятные и увлекательные творческие эксперименты.

http://rnd.cnews.ru/...10/10/11/411674

#2 Станислав

Станислав

    ура! я всё же не уфолог...

  • экспертная группа
  • 5 072 сообщений

Отправлено 11 Октябрь 2010 - 20:20

Не хрена не понял, но если работает, это это круто!
Делай, что должен... (Марк Аврелий)
Из триад бардов: "Три вещи, которым не стоит верить: мечты старика, клятва возлюбленной и история, рассказанная незнающим"

пока ещё главный редактор «Аномалии»
Спасибо, что прочитали мой пост :)

#3 Валерас

Валерас

    Дошёл до ручки...

  • Участники
  • PipPipPipPipPipPipPipPipPipPipPip
  • 529 сообщений

Отправлено 12 Октябрь 2010 - 13:12

Суть прибора в том, что свет от светодиода, прошедший через порлупрозрачный исследуемый образец (водный раствор), попадает в дифракционную решетку, где расщепляется в спектр. Этот спектр направляется на кусок картона с радугой. Сопоставив линии спектра света, прошедшего через образец (как через светофильтр) с линиями напечатанной радуги можно определить какие участки спектра поглощает образец.  Различные химические элементы имеют различные спектры поглощения, что позволяет определять наличие тех или иных элементов в образце.
Главный недостаток прибора в том, что современные светодиоды не могут обеспечить равномерный спектр свечения. В результате, даже без исследуемого образца, такой спектрометр будет показывать ослабление некоторых участков спектра, что в данном случае, равносильно наличию определенных химических элементов в отсутствующем образце.

Сообщение отредактировал Валерас: 12 Октябрь 2010 - 13:16


#4 Ольгерд

Ольгерд

    Дошёл до ручки...

  • Участники
  • PipPipPipPipPipPipPipPipPipPipPip
  • 507 сообщений

Отправлено 12 Октябрь 2010 - 16:59

а ведь штука полезная.. в полевых условиях)). недостатки светодиода можно заранее определить и вводить поправку - на каких элементах он будет брехать. эх, хорошо им в США.. запчасти можно купить в магазинеИзображение

#5 Валерас

Валерас

    Дошёл до ручки...

  • Участники
  • PipPipPipPipPipPipPipPipPipPipPip
  • 529 сообщений

Отправлено 13 Октябрь 2010 - 00:02

Да и у нас нет особых проблем такое сделать. Единственное, что нужно поискать - призму, которую можно использовать вместо дифракционной решетки.



#6 grvakh

grvakh

    Тотально всеохватная особь

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPipPipPipPipPipPipPipPip
  • 934 сообщений

Отправлено 13 Октябрь 2010 - 22:54

В принципе программа несложно пишется (ах! но надо делать! надо время и силы:smile3:!), но использование jpeg нежелательно из-за особенностей сжатия. Лучше форматы вообще без сжатия.





Темы с аналогичным тегами спектрометр, исследования, мобильный телефон, химия, опыт, наука