Spektrofotometr z telefonu komórkowego

Profesor chemii z uniwersytetu Illinois, Alexander Scheeline wykorzystuje telefony komórkowe uczniów liceów do zademonstrowania na lekcjach podstaw spektrofotometrii.

Spektrofotometria to jedna z najczęściej stosowanych metod identyfikacji i określania ilości różnych materiałów w naukach przyrodniczych. Jednak mało która szkoła średnia ma budżet, który może przeznaczyć na zakup spektrofotometrów do wykorzystania na lekcjach chemii (kto miał okazję bawić się w liceum spektrometrem?). A nawet jeżeli dana szkoła ma spektrometr, to uczniowie widzą tylko czarną skrzynkę, do której wkładają próbki i gdzie odczytują wyniki z ekranu. Cytując prof. Scheeline'a

Nauka polega na wykorzystywaniu zmysłów do zauważania różnych rzeczy - tylko że mamy teraz tyle technologii, że to wszystko jest ukryte. Uczniowie odnoszą wrażenie, że pomiary to coś, co jest przeprowadzane w zamkniętej skrzynce, zupełnie niedostępne i niezrozumiałe, ccś czym zajmują się tylko eksperci. Nie chcemy, żeby tego się uczyli. Aby przekazać ideę iż ?Mogę to zrobić, mogę to zobaczyć i mogę to zrozumieć? muszą sami zbudować instrumenty naukowe.

Aby zrealizować ten pomysł, prof. Scheeline postanowił zbudować podstawowy spektrometr w taki sposób, aby był on prosty, tani i otwarty, dzięki czemu uczniowie mogą zobaczyć jak działa i grzebać w jego wnętrznościach. Specjalna precyzja nie była w związku z tym wymagana, ponieważ ewidentne wady i braki urządzenia jedynie wzmacniają proces nauki i pokazują jakie są słabe punkty procesu.

Zasada działania spektrofotometru jest prosta - białe światło jest przepuszczane przez kuwetę pomiarową z badanym roztworem, który absorbuje określone długości fali. Następnie wiązka przechodzi przez siatkę dyfrakcyjną lub pryzmat, rozszczepiające ją na różne długości fali, które są analizowane przez urządzenie w celu określenia właściwości badanej próbki.

Jako źródło światła prof. Scheeline użył białej diody LED, a siatki dyfrakcyjne i kuwety pomiarowe są dostępne od firm sprzedających materiały naukowe za kilkanaście groszy sztuka. Cały zestaw kosztował poniżej 10 złotych, głównym problemem był czujnik światła, pozwalający na uchwycenie widma światła w celu jego przeanalizowania.

Nagle w głowie zapaliła mi się żarówka: istnieje fotodetektor, który ma prawie każdy! Prawie każdy ma telefon komórkowy, a prawie wszystkie telefony mają wbudowany aparat. Zdałem sobie sprawę, że jeżeli wprowadzi się zdjęcie do komputera, to zbudowanie taniego spektrofotometru to jedynie kwestia oprogramowania.

Prof. Scheeline napisał program analizujący widma na fotografiach w formacie JPEG i udostępnił go online, przez Cyfrową Bibliotekę Nauk Analitycznych (Analytical Sciences Digital Library), wraz z kodem źródłowym oraz instrukcjami montażu i wykorzystania spektrofotometru.

Szczegółowy opis spektrofotometru z telefonu komórkowego oraz potencjału wykorzystania go w edukacji został opublikowany w artykule w "Applied Spectroscopy" (spektroskopia stosowana). Prof. Scheeline ma teraz nadzieję na to, iż ktoś przeniesie napisane przez niego oprogramowanie na telefony komórkowe, co wyeliminuje konieczność kopiowania zdjęć na komputer i ułatwi wykorzystanie telefonów jako narzędzi edukacyjnych.

Pomysł świetny, ale raczej nie spodziewam się zobaczyć go zbyt szybko w programie nauczania chemii opracowanym przez nasze rodzime Ministerstwo Edukacji

[via Science Daily]

Leszek Karlik