DIY：光譜儀

自從牛頓發現光通過三稜鏡後的波長性後，光譜儀就成為光學重要儀器。光譜儀應用眾多，包括測量溶液、螢光、激發狀態波長。

商業儀器，量測可見光產品約一至兩萬台幣，台灣販售(連結)，或是問問這邊(連結)。不可見光的價格就飆升至一二十萬(連結)，詳細的功能可以參考(連結)。折衷方案是購買光譜儀核心零件，如C12880MA連結，價格約一萬多元，再自行組裝範例。

DIY分光器

DIY案例，以台灣Maker社團所出最為經典，光線通過前方狹縫後，直接到達底度以45擺放的小CD片，只要將機器對著光線，就能在小視窗中看到彩色光譜。狹縫越小，解析度越好，但是入射光量就變少，兩者要平衡拿捏。

sciimage的光譜儀

太陽光

分光的原理是CD片的反射繞射，原因是CD片資料刻痕寬度和光波長相似，能達到類似效果。但若是要求精準，可以使用600線的光柵片(購買連結，約台幣300元)，或是1200線的光柵片(購買連結，約台幣1500元)。

分光後的光線，可以直接投射在感光元件上，例如TCD1304DG或TCD1304(連結)，這是種線性感應器，就可以透過距離直接計算出光譜數值。

下面3組光譜儀，左邊的是分光光度計模組、超微量分光光度計模組，右邊則是幾年前和女兒報名sciimage時手工製作。

參考資料(連結) 、簡單論文(介紹)、台灣類似專案SciImage，在阿簡的範例 簡介中有更多製作的細節。

光譜分析軟體

步驟一，以相機APP，取得整個反射光譜圖，擷取彩色部分當作之後計算區域。實驗發現，拍攝到的照片常常會有過曝問題，如下圖。這是因為許多波長都同時到達最大值，辨識度很低，需要藉由控制相機的ISO、曝光時間、對焦距離加以改善。

T5燈管

步驟二，在彩色區域中，選取中間一個帶狀區間。

步驟三，對這區域中每一列取各個點的亮度(灰階)最大值(或是累計值)，平均化就就是這列波長的數值(灰階公式)，C#語法，JAVA語法連結。以前我都以為波長是由顏色轉換而來。

Color pixel = image.GetPixel(i, j);
float br = pixel.GetBrightness();
if (br > maxBrightness)
  maxBrightness = br;

步驟四，利用CHART軟體將數值顯示在螢幕上，chart1。(應用APP)。

步驟五，取出的數值都是相對pixel，無法決定波長決對值，需要兩個標準數值來校正測量結果。校正時，需要用到特殊功能是，從一個區域中，尋找出PEAK，學理上名詞為Harmonic Product Spectrum( 資料處理、做法、說明 )。取得校正值後，就可以將每個點的波長值反推回來。

步驟六，顯示在螢幕上時，則有另外公式可以將波長轉換為RGB數值，程式。

整體資料來源連結1，連結2。