光譜分析儀的基礎知識

更新時間：2026-08-24

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什么是光譜分析儀？

光譜分析儀是一種用于測量光譜的光譜設備。

光譜指的是按波長劃分的強度分布，水平軸為波長，垂直軸為光強。類似設備包括光學波長計，但光譜分析儀具備校正測量和掃描波長鏡面功能。

雖然光學系統(tǒng)通常比光學波長計更復雜，但其特點是多功能且高度多樣化。因此，這些設備通常相對昂貴。

光譜分析儀主要用于光學系統(tǒng)的性能評估。特別是，激光和LED光源廣泛應用于工業(yè)和醫(yī)療領域、信息通信以及學術研究，因此研究其波長特性極為重要。

光譜分析儀的應用示例如下。

光譜分析儀的原理大致分為兩類：色散型和干涉型。

色散光譜學利用光譜元素空間分解波長分量，并測量每個波長的強度。

光譜元件使用棱鏡和衍射光柵。光譜儀由一面鏡子和稱為準配鏡的透鏡，以及用于聚焦的相機或透鏡組成。

對于棱鏡，光譜學是利用基于波長的折射率差異來進行的。入射到棱鏡中的光會根據(jù)波長的不同折射角度發(fā)出。這使得被測量光的波長分量能夠進行空間分解。

在繞射晶格中，光譜學是利用基于波長的衍射角度差異來進行的。當光進入衍射光柵時，會以不同波長的角度發(fā)射，滿足衍射條件。

干涉光譜是一種干涉你想測量的光，并測量該干涉圖樣的光譜的方法。

為了干涉被測光，有兩種方法：一種是利用分束器的雙光通量干涉法，另一種是利用相對高反射鏡的多光磁通干涉法。在雙通量干涉法中，改變兩個光通的光程長度，測量干涉光強度的變化（干涉圖），并通過逆傅里葉變換計算光譜。

對于多光通量干涉，通過復用待測光，只能提取共振波長分量。改變鏡面間距也會改變共振光的波長，因此通過重復這一過程，可以進行光譜測量。

與通過波長分離的光強檢測色散光譜方法相比，其動態(tài)范圍性能較差，但仍能實現(xiàn)高波長精度。

衡量光譜分析儀性能的最重要指標是其波長分辨率。波長分辨率指的是光譜中可解析的波長寬度的極限。

1. 色散光譜法光譜分析儀色散光譜法中的
波長分辨率取決于所用衍射光柵的類型、光路距離和狹縫寬度。因此，具有高波長分辨率的器件通常體積更大。

此外，在檢測過程中收窄光線穿透的狹縫寬度會提高分辨率，但也會降低檢測強度，因此調整光學系統(tǒng)時需考慮所需的分辨率范圍。如果你用帶冷卻設備的相機，可以在較低背景下測量暗電流和其他問題。

2. 干涉光譜法光譜分析儀
在干涉光譜學中，波長分辨率由用于改變光程長度的步長寬度決定。因此，在追求更高波長分辨率時，測量步驟更多，測量時間更長。