光谱学中光的分散

光谱学中光的分散

光谱仪的光源通常发出波长波段的广谱,这些波段需要被分离成单独的波长线,以供光谱仪使用。起隔离单个波长并将其引导到样品室作用的元件称为单色仪.单色仪内部的光色散元件是棱镜或衍射光栅。在同时检测的情况下,使用多聚色谱仪将光分散到几个不同的波长,这些波长通过样品室后到达检测器阵列。

光分散元素

棱镜

三棱镜将光分解成光谱颜色
棱镜色散

你们都很熟悉分散你学校物理实验室里的棱镜。一个三角形的玻璃块将光线分散成熟悉的彩虹色。每种颜色都由一系列特定的波长组成。棱镜的这种能力已被用于分光计选择特定波长线。

棱镜的优点

  • 棱镜在400 - 1000纳米的完全可见范围内是非常高效的
  • 透光率几乎为100%。

缺点的棱镜

  • 色散在整个波长光谱中是不均匀的,并且向短波长方向增加
  • 在大多数仪器中,需要两到三个棱镜串联以达到所需的色散
  • 玻璃在紫外线区有很强的吸收能力,所以在紫外线区需要熔融石英或石英棱镜
  • 光的损失发生在棱镜的入口和出口界面。

衍射光栅

衍射光栅
衍射光栅原理图

衍射光栅是由刻有紧密间隔凹槽的表面组成的。两条线之间的距离相当于入射光波长的数量级。它分裂并使入射波长向不同方向偏转。

光栅既可以是反射的,也可以是透射的。在零阶中没有衍射,光束根据光栅的性质被反射或反射。由于反射光束或透射光束的干涉图样,在两边都有其他阶数。通常使用两种类型的光栅,即规则光栅和全息光栅

统治光栅

透射光栅和表面反射光栅都属于这一类。光栅的色散功率与线数/mm成正比。一个光栅有几个衍射级数。它可以通过选择槽的角度来产生最大的效率在那个角度

全息光栅

一种全息光栅是由两束激光束的干涉条纹场形成的,其驻波图案暴露在涂有光刻胶材料的抛光基片上。这种光栅通常比蚀刻光栅效率低,因为几个色散级的确会耗散光能,但产生更尖锐的衍射级。

这是一种由透射光栅和棱镜组合而成的色散元件。它通过棱镜的反射效应来平衡衍射光栅引起的光偏差。虽然它在某些情况下得到了青睐,但它的离散不是线性的。

希望这篇文章有助于澄清你对光衍射元素的一些概念。请提出您的意见。

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