Обсуждение книги Кильнера «The Human Atmosphere"

[VL]

У каждого типа фильтров свои плюсы и минусы.

Плюсы красителей – качественное поглощение, оперативная коррекция спектра толщиной кюветы и концентрацией, резкие переходы в спектре от поглощения к пропусканию, подтверждение эффекта сенсибилизации опытами на микроскопе. Минусы – выцветание со временем (возможно это меньше касается кармина), неопределенности с дицианином, недостаточный уровень наших кюветных и эпоксидно-желатиновых технологий.

У цветных стекол многие из этих плюсов в какой-то мере присутствуют, но достигаются не напрямую, а через производителя. Поэтому гибкости в опытах куда меньше – и цена ошибки в расчёте/заказе выше. Стекла не выцветают (но в ГОСТ на графике УФС-1 написано «склонно к значительной соляризации», а УФС-2 «склонно к соляризации»). Некоторые из стекол набора не любят влагу. Нет сообщений об успешных опытах с микроскопом. Ограничивают возможности поиска высокие цены.

У пленок два плюса – цена и умение подправить формы линий спектра или изменить цветовой баланс. Сами по себе нужную крутизну линий переходов поглощение/пропускание они не создадут. Изредка, при поглощении под 0, могут помочь с блокировкой паразитного цвета. Роль пленок всегда второстепенная, но при удачном стечении спектральных обстоятельств они могут очень помочь.

Попробуем повторить спектр Kilnascrene на стандартных цветных стеклах. Берем отечественное «кобальтовое» СЗС-20 толщиной 3 мм и ультрафиолетовое УФС-1 толщиной 3,5 мм. Итого закрывается пропускание на диапазоне от 420 до 720 мм. При УФС-1 в пять миллиметров фиолетовый цвет будет ещё экстремальнее. Резкости при взгляде на небо/деревья, конечно, не будет. Коэффициенты 2/3 и 0,3 дают более приближенный к Ks спектр, но стекол таких нет попробовать.

Вторая попытка. Взяли СС-4 почти сантиметр (k=3) плюс НС-6 с НС-7 для понижения пиков. График смотрится очень неплохо. Только слишком большая толщина стекла смущает. Но может попробовать при изготовлении увеличить в 3-раза концентрацию красителей?

Третья попытка. Оцифровываем карминовую кислоту из поста #203, увеличиваем полученное поглощение на коэффициент 1,25 и считаем пропускание =(1/СТЕПЕНЬ(10;поглощение))*100
Получаем очень близкий аналог Kilnascrene в синей части. Пик 11% пропускания на 390-395 нм, 0,25% на 465 нм:



К нему можно пробовать добавлять что-то вроде СЗС-20 и корректирующее стекло/пленку.

Четвертая попытка. Ищем среди готовых стекол. Смотрим старое ФС-7 и его аналоги ZB3 и B-370 (http://www.mt-optics.net/Color-Glass.html -другая версия аналогов стекол).
Синий край хорош, красный небольшой перелёт. У B-370 по обе стороны есть некоторый запас. Если увеличивать толщину, красный край достигнет цели первым. Тут лучше, наверное, добавлять другие фильтры. Запас тогда «сам-собой» удалится. А вот когда у стекла какая-то часть сразу точно совпадает с Kilnascrene, при добавлении стекол на этом участке неминуем перебор. Devon 701 с этой позиции хорош, но у него запас по красному великоват.

Архив с техническими характеристиками ФС-7, B370, ZB3, ZB2, ЖС4, СЗС20, СС4, ФС6, УФС1:
http://www.fayloobmennik.net/3466557

[Johnny]

Кармин снова появился на ебае. http://www.ebay.com/itm/Carmine-powd...item27dc7ca00f
100 грамм - 1600р.
Подойдёт ли этот порошок?
Ещё кармин всегда есть на алибабе (aliexpress.com), но, обычно, оптом.

[VL]

Carminic acid и Carmine powder есть на Sigma. Который из них больше кармин – первый вопрос. Данных по спектру порошка нигде нет. Второй вопрос – пропустит ли этот реактив/порошок таможня или снова нужен посредник.

В «вырезках» по кармину есть подчеркнутый фрагмент: «If the dye is not carmine, spectrophotometry at pH 1.9-2.1 shows whether it is carminic acid (lambda(max)=490-500 nm) or 4-aminocarminic acid (lambda(max)=525-530 nm). The latter two dyes, which are also called carmine when sold as food colorants, have physical properties different from those of true carmine». Вступление к статье тут http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17510809, но полностью ее не находил.

Для эмуляции синей части спектра Kilnascrene может подойти Carminic acid. В этом красителе не понравилось только 2,8D на пике поглощения 495 нм. У Бичампа там получилось 3,3D (0,05% пропускания) – но это уже вроде за пределами чувствительности его прибора. Ведь спектр Kilnascrene он измерял на Jenway 6320D с потолком поглощения 2D или 1% по пропусканию.

http://www.jenway.com/product.asp?dsl=289

Поглощение можно попробовать усилить другими стеклами или пленками – чтобы количество света на этих частотах не превышало порог зрения. А тут и 4D (0.01% пропускания) будет мало. И, конечно, необходимо заранее подобрать остальные фильтры, если ставится цель повтора Ks. Ещё нужно разобраться насчет перспективы окраски этими веществами эпоксида/полиэфирной пленки/оптического пластика.

Да, в Ks получился вариант спектра кармина, усовершенствованный на участке поглощения.

Смотрел немного по кобальтовым стеклам. Видно таки закрытие 700 нм оксидом кобальта получается чуть раньше, чем закрытие 465 нм. Когда на красном краю 700 нм, на синем только 470-472 нм.

http://s004.radikal.ru/i206/1401/38/af278afd8bb3.jpg

Источник: Джадд Д., Вышецки Г. - "Цвет в науке и технике" (в сети можно найти) -ст. 488, снова от закона Бугера-Ламберта-Бера выведены формулы и графики.

[VL]

По качеству светоблокировки в фильтрах.

Видеопример измерения освещенности от различных источников с расстояния 1,9 м:
watch?v=uGGI9sZhttQ - ссылка на Youtube

По Википедии освещённость, люкс:
Ночью в полнолуние 0,2 лк
В безлунную ночь 0,001-0,002 лк
В безлунную ночь при сплошной облачности – до 0,0002 лк

«Астрономы за меру порога светового раздражения принимают освещенность на зрачке 9*10^-9 лк, когда глаз может видеть звезды шестой величины. При лабораторных иследованиях с «искусственными звездами» (малыми точечными источниками света) получено иное значение – 2,44*10^-9 лк». (В.А.Афанасьев «Оптические измерения»).

Какую энергию на частоте 465 нм пропустит фильтр Kilnascrene, если на входе будет 100 лк (свет лампочки 100 вт с расстояния под 2 м)? Для ответа нужно знать сколько энергии из этих 100 лк переносится волнами 465 нм. Предположим, что 100 лк равномерно соответствуют диапазону 350-750 нм, тогда по "каналу" 465 нм на вход фильтра поступит 100лк/(750-350)=0,25 лк. Из этой освещенности фильтр пропустит 0,26%, и к глазам дойдёт 0,25лк*0,0026=0,00065 лк – получится малооблачная безлунная ночь. Если же на вход «подключить» наибольшую солнечную освещённость при чистом небе (100 000 лк), то на 465 нм фильтр Kilnascrene пропустит 6,5 лк – это сумерки при которых можно читать.

Такой «люкс-контроль» необходим при разработке светофильтров. Нужно стремиться сделать, как минимум, «ночное затемнение» на участках поглощения фильтров.

При сенсибилизации с помощью лампочки следует учитывать, что люксы убывают пропорционально квадрату расстояния. Если на расстоянии 1 м освещенность равна 100 лк, то на 2 м будет только 25 лк, на 3 м -11,1 лк, на 4 м- 6,3 лк и т.д. Т.е на втором метре освещенность упадет в 4 раза, на третьем в 9 раз, на четвертом – в 16.

Выдержки из «Оптики» Г.С.Ландсберга:

«Воздействие света на глаз или какой-либо другой приемный аппарат состоит прежде всего в передаче этому регистрирующему аппарату энергии, переносимой световой волной».

«…мы должны составить себе представление об измерении света – фотометрии, которая сводится к измерению энергии, приносимой световой волной, или к измерению величин, так или иначе связанных с этой энергетической характеристикой».

«Расположим на пути лучистой энергии , идущей от нашего источника L, какую-нибудь малую площадку σ и измерим количество энергии Q , протекающее через эту площадку за время τ. Для этой цели можно покрыть площадку веществом, поглощающим всю падающую энергию (сажа), и измерить поглощенную энергию, например по изменении температуры. Отношение Q/ τ=dФ, показывающее количество лучистой энергии, протекающей через площадку σ за единицу времени, т.е. мощность сквозь поверхность σ, называется потоком лучистой энергии через поверхность σ».

«Освещенностью Е называется величина потока, приходящаяся на единицу поверхности»
«Так как в большинстве случаев мы воспринимаем несамосветящиеся предметы, то понятие освещенности приобретает очень важное значение. Большинство проблем светотехники сводится к созданию благоприятной освещённости».

«все они (фотоэлектрические фотометры) основаны на зависимости, в силу которой фотоэлектрический ток прямо пропорционален поглощенному фотоэлементом световому потоку. Поэтому шкалу электроизмерительного прибора, соединённого с фотоэлементом, можно градуировать непосредственно в тех или иных фотометрических единицах, например в люксах».

«Наименьшая освещенность рабочей поверхности (стола) ни для какого вида работы не должна быть ниже 10 лк… При освещенности порядка одного люкса можно с напряжением читать. Освещенность в одну-две десятых люкса создает при ясном небе полная луна. Этой освещенности достаточно летчику для прицельного бомбометания; такую освещенность, следовательно, нельзя допускать при светомаскировке. Освещённость в сотые доли люкса (молодая луна) позволяет производить некоторые виды работ ночью, например земляные работы. Освещённость в тысячные доли люкса (звездное небо), по-видимому, допустима при светомаскировке. Освещённость в десятитысячные доли люкса позволяет с трудом ориентироваться ночью».

[VL]

«PranaView Aura Goggles are designed to emulate the essential characteristics of the famous Kilnascrene Aura Goggles made by Harry Boddington. In particular, that consists of a sharp symmetric blue transition centred around 400 nm, and a step form red transition very near to 700 nm».
Центральная частота 400 нм – наиболее устойчивая часть спектра при перепадах освещения. Такое видение формулы очков, и, как следствие, построение аналогов с центральной полосой 400 нм вполне логичны.

[VL]

Измерения спектра.

Бичамп пишет:
«For a specific example, I began to make real progress on reconstructing aura goggles when through luck and perseverance, I obtained two things:
1 A genuine pair of antique aura goggles to analyze, and
2 A Jenway 6320D spectrophotometer

The Jenway was only $1700, but it did not do scanning. It was computer controlled however, so I wrote software to perform the spectrum scans. Using that, I was able to perform the world's first spectral analysis of aura goggles, published on this website.

Later, I upgraded the spectrophotometer to a Jenway 6205 UV/Vis, also computer controlled. This model does scanning natively about 30 times faster than the 6320D, with 5 times finer increments, and 30% better system bandwidth. That instrument was about $3500.

Without a doubt, I could not have designed my new aura goggles without the spectrophotometers. They provided solid answers to questions that were not available by any other means».

В другом месте:
«Jenway - Bibby Scientific Spectrophotometers / Florometers / pH meters
• Jenway 6320D visible light non-scanning spectrophotometer. Adsorbance range -0.300 to 1.999A
• Jenway 6405 UV - visible light scanning spectrophotometer. Adsorbance range -0.300 to 3.000A»

В третьем:
«These data are spectra of various materials important to aura goggles and their use.
The spectra were generated on one of three instruments
1 Jenway 6320D Vis spectrophotometer
2 Jenway 6204 UV/Vis spectrophotometer
3 Photon-Control SPM-002-E spectrometer»

При работе с пинацианолом и повторении Kilnascrene важно отсутствие зеленых и голубых лучей в спектре. Зеленый и в меньшей мере голубой цвет, пропускаемый фильтром, можно увидеть, если рассматривать через экран (очки) отражение лучей лампы от поверхности CD. Наличие полос зелёного цвета таким способом в очках Уильямсона обнаруживается не хуже, чем в спектроскоп. По фраунгоферовым линиям, конечно, так спектр не уточнить, но для оперативной оценки свойств фильтра способ очень хороший.

Сначала находим зеркальное отражение лампы (нулевой спектр), дальше начинаем проворачивать диск, чтобы это отражение смещалось за край диска . И тут появляется спектр первого порядка – сначала более коротковолновый фиолетовый, дальше все остальные цвета, завершая красным. Продолжая вращение находим фиолетовый край более растянутого спектра второго порядка. На "вертикальной" люминисцентной лампе с акцентированными линиями спектра такой анализ получается довольно наглядно до спектра четвертого порядка, на круглой лампе накаливания – из-за ее «нещелеподобной» формы менее красиво, но обнаружить паразитный зеленый свет получается. Приблизившись к лампе, можно повысить световой поток, и испытать зону поглощения на прочность.

«Первые решетки Фраунгофер изготовил из проволки, намотанной на два параллельно расположенных винта. Таким образом он мог получить решетки с числом штрихов от 40 до 340 на дюйм. Уже с этими решетками он определил длину волны D-линии Na (5886 A)».

«Фраунгофер указал на принципиальную возможность изготовления отражательных решеток, хотя все его решетки работали как пропускающие» - из книги Ландсберга.

В нашем методе испытания фильтров CD-диск действует как отражательная дифракционная решетка. В приспособлениях spectralworkbench.org – как пропускающая. В обеих случаях есть нулевой спектр, и спектры первого и выше порядков. На Youtube можно найти эксперименты по отдельным составляющим этой технологии – изменению ширины щели и т.д.

При работе с растворами пинацианола определять волну синего пика нет необходимости – с 450 нм он никуда не денется. А вот ширину синей полосы видеть нужно. Если выйдет перебор с концентрацией и возникнет вопрос – а проходит ли вообще синий свет, метод с компакт-диском должен скоро помочь.

Вэб-камера в коробке от видеокассеты при некотором опыте дает снимки спектра. Полосы пропускания на глаз оценить можно. В spectralworkbench.org получаются скорее схематические графики. Капитального приспобления не делал. Интересно бы сравнить такие графики с подлинными. Хотя одни товарищи этот метод даже для калибровки панелей в военной технике пробовали использовать:

http://forum.hobbi.tv/showthread.php?t=252&langid=3

Спектр люминисцентной лампы, по которому проводится калибровка:
http://commons.wikimedia.org/wiki/Fi...png?uselang=ru

Ещё на тему приборов. Спектроскоп, который использую в своих опытах, заказал лет пять назад через ювелирную контору. Стоил он тогда около сотни долларов. Недавно нашел советский фотометр КФК-3 по цене в два раза дороже, чем тот спетроскоп. С двумя несущественными повреждениями корпуса, без калибровочных фильтров, кювет и документации. Но работает – за вечер вручную один спектр измерить можно. На ультрафиолетовом краю (315-350 нм) очень сильно шумит, а в остальном показатели адекватные. И чувствительности первого прибора Бичампа он вроде не уступает. Так что есть смысл искать в этом направлении. Главное, чтобы оптическая часть была целой, а остальное поправимо.

Бичамп несмотря на громадные затраты, похоже так и не нашел сильный прибор. Искал данные по чувствительности его Photon-Control – почему то их нигде нет. Только Jenway 6405 с потолком 3D относительно хорош.

С современной продукцией нужно внимательно разбираться. Даже технически подкованные разработчики приставки-кардиографа этой осенью приобрели спектрофотометр с сюрпризом:

http://fbme.univer.kharkov.ua/2013/0...a-ulab-108-uv/

[VL]

Ещё один «эксперимент» с CD. Диск находится в пластиковом конверте, со снятой крышкой. Ставим конверт вплотную к переносице, приблизительно так - //\. Ребро диска нацелено на люминисцентную лампу, поверхность диска находится очень близко к глазу. Начинаем смещать дальний край внутрь, чтобы лучи стали попадать на борозды диска.При минимальном количестве света наблюдаются спектры люминисцентной лампы в высоком разрешении – тончайшие ниточки, лучше чем на карманном спектроскопе.Недолгим подбором находится резкость и лучшее положение – лампа светит сверху-сбоку, диск почти закрывает глаз (он смотрит на него в упор). В поле зрения одновременно видно нулевое отражение лампы (вверху), а ниже спектры первого и второго порядков. При расположении глаза вплотную к решетке отпадает необходимость в окуляре спектроскопа. Дольше пары минут смотреть нежелательно – световой поток тут довольно сильный.

Недавно встретилось:
The Oldfield filter is simply a light diffraction grating prism.
http://www.pranaview.com.au/index.ph...ldfield-filter

Если возле лампы разместить руку, то в отражениях CD можно найти ее изображение, разложенное по цветам в спектрах высших порядков. Возможно эта технология при сознательном развитии (дополнительные фильтры, вспышки и т.п.) тоже когда-то даст результаты.