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一般來(lái)說(shuō),光譜儀是一種用于研究光、物質(zhì)或物體的波長(zhǎng)相關(guān)特性的儀器;它的用途相當(dāng)廣泛: p947w,1![ · 光譜儀是一種可以在空間上分離光的光譜成分的儀器,單獨(dú)分析光譜成分——例如使用照相底片或外部光電探測(cè)器。所使用的分光測(cè)色儀通常是衍射光柵或棱鏡。 gT6jYQ · 光譜儀通常還包含一些用于分析光強(qiáng)的光電探測(cè)器。包含大型探測(cè)器陣列的光譜儀可用于記錄光源的光譜,而且無(wú)需在光柵方向掃描。當(dāng)配備強(qiáng)度校準(zhǔn)時(shí),此類設(shè)備更具體地稱為光譜輻射計(jì)。 8$Y9ORs4 · 其他光學(xué)光譜儀用于分析物質(zhì)或物體的光譜特性,例如與波長(zhǎng)相關(guān)的透射率或反射率。它們更具體地稱為分光光度計(jì),并在化學(xué)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。使用包含一些窄線寬 可調(diào)諧激光器的激光光譜儀可以獲得特別高的光譜分辨率和高靈敏度。然而,這些通常只能覆蓋相當(dāng)有限的光譜區(qū)域。 bq0zxg% 還有光學(xué)和光子學(xué)領(lǐng)域之外的多種光譜儀,例如用于測(cè)量顆粒速度或顆粒尺寸分布的設(shè)備。然而,本文完全聚焦于對(duì)光進(jìn)行光譜分析的光譜儀。當(dāng)對(duì)物質(zhì)或物體的分析感興趣時(shí),請(qǐng)參閱有關(guān)分光光度計(jì)的文章。 f
x+/C8GK 使用光譜儀進(jìn)行的測(cè)量通常會(huì)提供波長(zhǎng)或頻率函數(shù)作為光的光功率譜密度(PSD) 。并非所有光譜儀都提供經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的 PSD;通常,強(qiáng)度讀數(shù)未經(jīng)校準(zhǔn),而且對(duì)于波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)可能與校準(zhǔn)因子(響應(yīng)度)有很大相關(guān)性。 A_q3KB!$=+ 還有光譜相位干涉測(cè)量方法,不僅可以測(cè)量功率譜密度,還可以測(cè)量光譜相位。 Ao&"r[oJSv 有些光譜儀也具有成像功能,稱為成像光譜儀。請(qǐng)參閱有關(guān)高光譜成像和多光譜成像的文章。 q9s=~d7 如果僅需要測(cè)量激光束的光譜線寬,而不需要測(cè)量詳細(xì)的光譜形狀,則可以使用其他方法,例如進(jìn)行自外差線寬測(cè)量。通過(guò)這種方法,人們可以測(cè)量非常小的線寬,其遠(yuǎn)低于典型光譜儀的分辨率。 d<P\&!R( Bh-ym8D p9{mS7R9T
光譜儀的類型 O)r4?<Q @GW#&\yM 基于衍射光柵或棱鏡的光譜儀 rf{rpe$ FXkM#}RgNm ,.FxIl] 大多數(shù)光譜儀都基于某種多色儀,即可以在空間上分離光的不同波長(zhǎng)成分的裝置。通常,他們利用一個(gè)或多個(gè)衍射光柵上的波長(zhǎng)相關(guān)衍射或一個(gè)或多個(gè)棱鏡上的波長(zhǎng)相關(guān)折射。 xMG~N`r 通常,入射光束在入射到光柵或棱鏡之前會(huì)被準(zhǔn)直(使其平行)。在色散元件之后,不同的波長(zhǎng)分量沿差別不大的方向傳播。然后,光線可能會(huì)通過(guò)一些額外的光學(xué)器件,最后到達(dá)光電探測(cè)器。 FJ)$f?=Qd 為了獲得光譜儀(非掃描光譜儀),光電探測(cè)器可以是光電二極管陣列、CCD陣列或類似物,記錄某個(gè)空間范圍內(nèi)的強(qiáng)度,該空間范圍對(duì)應(yīng)于某個(gè)光譜間隔。人們可以通過(guò)將不同波長(zhǎng)映射到探測(cè)器像素來(lái)直接獲得光譜。由于可以同時(shí)測(cè)量所有波長(zhǎng)分量,因此數(shù)據(jù)采集相對(duì)較快。分辨率通常受到探測(cè)器像素密度的限制,或者可能受到光學(xué)設(shè)置的限制。通過(guò)使用插值來(lái)確定光譜峰值位置,它比根據(jù)像素間距有更好的精度。
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