デジタル一眼カメラを用いたスペクトル測定技法と高校物理教材の開発

本研究では,普及してきた一眼デジタルカメラを用いて,スペクトル画像をなるべく容易に撮影する方法を考え,実際に天体や気体放電のスペクトルを撮影していくことを目的として,活動してきた.当初は,普及しているデジタルカメラによる圧縮されたJPEG画像,非圧縮形式であるRAW画像,そして研究で利用される高精度のFITS画像を相互に比較して,容易に扱えるJPEG画像あるいはRAW画像がFITS画像と比較してどの程度の信頼度を保てるかを調べようと考えていた.しかし,FITS画像を得るための冷却CCDカメラを入手することができなかったため,画像相互の検証は今回は見送り,スペクトルの撮影に力を入れて活動することにした.対象が恒星のように点光源である場合には,カメラレンズの前に回折格子のレプリカフィルムを貼るなどして,比較的容易にスペクトル画像が得られる.明るい恒星の場合,固定撮影でもそこそこに撮像することができ,連続スペクトルの色の分布の違い程度は、ある程度区別することができる.しかし,輝線や吸収線をはっきりととらえるためには,やはり望遠鏡への接続が必要で,今回はトミーテック社のミニボーグシリーズによる望遠鏡パーツを組み合わせて,望遠鏡とカメラ,回折格子の接続をした.また,高分解能のスペクトル画像を得るためには,接眼レンズの焦点の位置に精度のよいスリットを設置する必要があった.これは,気体放電のように点光源でない場合のスペクトルを撮影するときも同様である.ある程度の精度で妥協すれば、比較的簡単にスリットを設置して撮影することはできるが,精度を高めようとするとスリットの製作は難しく,定量的解析に利用できるスペクトル画像は,まだ十分には得られていない.引き続きこの点については自分でさらに研究を続けていきたいと考えている.物理の授業におけるスペクトル分野は,そこからの発展が多様であるため,生徒の興味関心は非常に高い。実際のスペクトル画像の授業での利用も非常に有効であった.

本研究では,普及してきた一眼デジタルカメラを用いて,スペクトル画像をなるべく容易に撮影する方法を考え,実際に天体や気体放電のスペクトルを撮影していくことを目的として,活動してきた.当初は,普及しているデジタルカメラによる圧縮されたJPEG画像,非圧縮形式であるRAW画像,そして研究で利用される高精度のFITS画像を相互に比較して,容易に扱えるJPEG画像あるいはRAW画像がFITS画像と比較してどの程度の信頼度を保てるかを調べようと考えていた.しかし,FITS画像を得るための冷却CCDカメラを入手することができなかったため,画像相互の検証は今回は見送り,スペクトルの撮影に力を入れて活動することにした.対象が恒星のように点光源である場合には,カメラレンズの前に回折格子のレプリカフィルムを貼るなどして,比較的容易にスペクトル画像が得られる.明るい恒星の場合,固定撮影でもそこそこに撮像することができ,連続スペクトルの色の分布の違い程度は、ある程度区別することができる.しかし,輝線や吸収線をはっきりととらえるためには,やはり望遠鏡への接続が必要で,今回はトミーテック社のミニボーグシリーズによる望遠鏡パーツを組み合わせて,望遠鏡とカメラ,回折格子の接続をした.また,高分解能のスペクトル画像を得るためには,接眼レンズの焦点の位置に精度のよいスリットを設置する必要があった.これは,気体放電のように点光源でない場合のスペクトルを撮影するときも同様である.ある程度の精度で妥協すれば、比較的簡単にスリットを設置して撮影することはできるが,精度を高めようとするとスリットの製作は難しく,定量的解析に利用できるスペクトル画像は,まだ十分には得られていない.引き続きこの点については自分でさらに研究を続けていきたいと考えている.物理の授業におけるスペクトル分野は,そこからの発展が多様であるため,生徒の興味関心は非常に高い。実際のスペクトル画像の授業での利用も非常に有効であった.