單色儀的原理

    單色儀是一種常用的分光儀器，適用于單色光的產生、光譜分析和光譜特性測量等方面。單色儀有多種，從不同的角度對它有不同的分類，如按物鏡的形式可以分為透射式單色儀和反射式單色儀，按色散元件來分可以分為棱鏡單色儀和光柵單色儀。

 

    單色儀比較應用廣泛。在科研、生產、質控等環節。無論是穿透吸收光譜，還是熒光光譜，拉曼光譜，如何獲得單波長輻射是不可缺少的手段。

 

    單色儀的原理

 

    單色儀是一種分光儀器，它通過色散元件的分光作用，把復色光分解成它的單色組成。根據采用色散元件的不同，可分為棱鏡單色儀和光柵單色儀兩大類，其應用的光譜區很廣，從紫外、可見、近紅外一直到遠紅外。對不同的光譜區域，一般需換用不同的棱鏡或光柵。

 

    平面光柵單色儀的工作原理是光源發出的光均勻地照亮在入射狹縫S1上，S1位于離軸拋物鏡的焦面上。光經過M1平行照射到光柵上，并經過光柵的衍射回到M1，經M1反射的光經過M2會聚到S2出射狹縫上。由于光柵的衍射作用，從出射狹縫出來的光線為單色光。當光柵轉動時，從出射狹縫里出來的光由短波到長波依次出現。這種光學系統稱為李特洛式光學系統，見下圖所示。

 

    一般光源所輻射的光往往是由各種波長的光組成。如果各種波長是連續變化的，那么這類光源稱為連續光源。由于光源的光譜分布與光的物質特性有關，因此測定光源的光譜分布是研究物質內部微觀結構的重要工具之一。

 

    單色儀的基本特性是其單色性和出射單色光的強度，實驗中，一般總是希望出射的單色光的光譜寬度盡量窄(即單色性盡量好)和單色光的強度盡量高。除了平面光柵的色散率的大小外，單色儀出射光的光譜寬度的寬窄主要由縫寬，衍射和像差等因素決定，其中像差在設計調整時已盡量減小。在正常情況下，對單色儀來說，主要是解決縫寬和色差問題。

 

    縫寬的選擇，一方面使縫寬盡可能窄，使相鄰兩波盡可能分開，另一方面，縫的寬度又不能太小，否則出射的單色光的強度變得太小，而無法探測到。一般要求出射狹縫寬等于入射縫寬，本儀器出入狹縫均為兩檔，狹縫分別為0.15mm、0.3mm輸出的單色光譜波長，從波長鼓輪直接讀取，至于縫寬究竟選擇多少，則要根據光強的強弱和接收器的靈敏度來決定。