什么是光譜儀?根據光與物質相互作用引起物質原子、分子內部量子化能級之間的躍遷產生的發射、吸收、散射波長或強度變化，檢測并處理這類變化的儀器被稱為光譜儀。因此，光譜儀的基本功能，就是將復色光在空間上按照不同的波長分離/ 延展開來，配合各種光電儀器附件得到波長成分及各波長成分的強度等原始信息以供后續處理分析使用。

光譜分析方法作為一種重要的分析手段，在科研、生產、質控等方面，都發揮著極大的作用。而無論是穿透吸收光譜，還是熒光光譜，拉曼光譜等，如何獲得單波長輻射(單色光)是不可缺少的手段。現代單色儀具有很寬的光譜范圍(UVIR)，高光譜分辨率(到0.001nm), 自動波長掃描，完整的電腦控制功能，極易與其他周邊設備組合為高性能自動測試系統，使用電腦自動掃描多光柵單色儀已成為光譜研究的首選。

當一束復合光線進入單色儀的入射狹縫，首先由光學準直鏡匯聚成平行光，再通過衍射光柵色散為分開的波長(顏色)。利用每個波長離開光柵的角度不同，由聚焦反射鏡再成像出射狹縫。通過電腦控制可精確地改變出射波長。

關于光柵

光柵作為重要的分光器件，它的選擇與性能直接影響整個系統性能。

光柵分為刻劃光柵、復制光柵、全息光柵等。刻劃光柵是用鉆石刻刀在涂薄金屬表面機械刻劃而成;復制光柵是用母光柵復制而成。典型刻劃光柵和復制光柵的刻槽是三角形。全息光柵是由激光干涉條紋光刻而成。全息光柵通常包括正弦刻槽。刻劃光柵具有衍射效率高的特點，全息光柵光譜范圍廣，雜散光低，且可作到高光譜分辨率。

如何選擇光柵

選擇光柵主要考慮如下因素：

1、光柵刻線，光柵刻線多少直接關系到光譜分辨率，刻線多光譜分辨率高，刻線少光譜覆蓋范圍寬，兩者要根據實驗靈活選擇;

2、閃耀波長，閃耀波長為光柵最大衍射效率點，因此選擇光柵時應盡量選擇閃耀波長在實驗需要波長附近。如實驗為可見光范圍，可選擇閃耀波長為500nm;

3、使用范圍，光柵的使用的下限通常可認為是光柵閃耀波長的一半，上限可認為是光柵閃耀波長的二倍，實際可參考光柵效率曲線圖;

4、光柵效率，光柵效率是衍射到給定級次的單色光與入射單色光的比值。光柵效率愈高，信號損失愈小。為提高此效率，除提高光柵制作工藝外，還采用特殊鍍膜，提高反射效率。

光柵方程

反射式衍射光柵是在襯底上周期地刻劃很多微細的刻槽，一系列平行刻槽的間隔與波長相當，光柵表面涂上一層高反射率金屬膜。光柵溝槽表面反射的輻射相互作用產生衍射和干涉。對某波長，在大多數方向消失，只在一定的有限方向出現，這些方向確定了衍射級次。如圖所示，光柵刻槽垂直輻射入射平面，輻射與光柵法線入射角為α，衍射角為β，衍射級次為m，d 為刻槽間距，在下述條件下得到干涉的極大值：mλ=d(sinα+sinβ)。

定義φ 為入射光線與衍射光線夾角的一半， 即φ=(α-β)/2 ;θ 為相對于零級光譜位置的光柵角， 即θ=(α+β)/2, 得到更方便的光柵方程：mλ=2dcosφsinθ

從該光柵方程可看出：

對一給定方向β，可以有幾個波長與級次m 相對應λ 滿足光柵方程。比如600nm 的一級輻射和300nm 的二級輻射、200nm 的三級輻射有相同的衍射角，這就是為什么要加消二級光譜濾光片輪的意義。

衍射級次m 可正可負。對相同級次的多波長在不同的β 分布開。含多波長的輻射方向固定，旋轉光柵，改變α，則在α+β 不變的方向得到不同的波長。

審核編輯黃宇