Weesjongen en spectroscoop

Voor onderhoudende experimenten heb je niet per se een groot laboratorium nodig. Met een oude cd en een klein doosje maak je je eigen spectroscoop. Welk emissiespectrum heeft een lichtgevende augurk?

In het Beierse stadje Straubing, op de zuidoever van de Donau, stortte in het vroege begin van de negentiende eeuw een glasblazerswerkplaats in. Zo erg was de ramp dat een echte prins naar het plaatsje kwam om de reddingswerkzaamheden te overzien. Toen reddingwerkers een dertienjarige wees levend uit het puin haalden, ontfermde de prins zich over de knaap; hij bezorgde hem boeken en zorgde dat hij van zijn baas tijd kreeg te studeren. Dertien jaar later ontwierp de jongen, Joseph von Frauenhofer een apparaat waarmee wetenschappers de chemische samenstelling van de verste hoeken van het universum konden bepalen: de spectroscoop.

Als je met een spectroscoop naar een lichtbron kijkt, dan zie je een emissiespectrum: kleurige streepjes in de volgorde van de regenboog. De kleuren zijn afhankelijk van de chemische elementen in de lichtbron. Omgekeerd werkt ook: als licht door een gas schijnt, zie je zwarte lijntjes. Uit die zogeheten Frauenhoferlijnen kun je de samenstelling van een gaswolk afleiden.

Misschien wel de belangrijkste ontdekking met de spectroscoop werd gedaan door Norman Lockyer, oprichter en eerste hoofdredacteur van Nature. Hij zag in 1868 in het spectrum van de zon een Frauenhoferlijn op een vreemde plek. Lockyer realiseerde zich dat hij misschien wel een nieuw element had ontdekt. Hij noemde het helium naar de Griekse zonnegod Helios. (Waarom geen Solarium, naar de Romeinse zonnegod Sol? Misschien omdat er al een element Selenium was, naar de Griekse maangodin Selene. Of omdat een voorkeur voor Latijn boven Grieks betekent dat je hydrogen (waterstof) ineens ‘aquarium’ moet noemen.)

Het duurde nog tot 1895 voor het zonne-element op aarde werd geïsoleerd, uit gas dat vrijkomt bij het verhitten van uraniumerts.

Een paar jaar na zijn ontdekking schreef Lockyer het handboek The Spectroscope and Its Applications, waarin hij voorspelt dat het niet lang zal duren voor iedereen rondloopt met een spectroscoop op zak.

Schandelijk dat er nog steeds mensen zonder spectroscoop de straat op gaan, vooral omdat je in vijf minuten een exemplaar in elkaar knutselt. Op zakformaat. Het enige wat je nodig hebt, is een luciferdoosje, een stuk van een kapotte cd en een stanleymesje.

Eigenlijk hoef je niet veel meer te doen dan een kijkgaatje in de bovenkant van het doosje snijden. Leg (lijm) de cd-punt in het laatje en klaar. Schuif het laatje een beetje open (hoe smaller de spleet, hoe beter) en richt de opening op een lichtbron. Door de opening kun je nu het emmissiespectrum zien. Er is mischien wat oefening nodig om licht, doosje en hoofd in de juiste lijn ten opzichte van elkaar te houden, maar als je het door hebt, ben je de rest van de middag zoet: de zon, het scherm van je laptop, gloeilampen, tl-buizen, led-verlichting en – leuk idee – natrium straatlantaarns blijken allemaal een eigen emmissiespectrum te hebben. (Natriumlampen zijn de oranje lampen langs snelwegen. Precies hetzelfde oranje krijg je door 220 volt op een augurk te zetten. Inderdaad: veroorzaakt door natrium uit het keukenzout waarmee de augurk is ingemaakt.

Auteur: Ernst Arbouw