光谱学中光的色散

光谱学中光的色散

分光计的光源通常发射出宽波段的光谱,这些波段需要被分离成单独的波长线供分光计使用。起隔离单一波长作用并将其导向样品室的组件称为单色仪.单色器内的光色散元件不是棱镜就是衍射光栅。在同时检测的情况下,使用多色器,它将光分散成几个不同的波长,这些波长在通过样品室后到达一个探测器阵列。

光分散元素

棱镜

三角棱镜把光分解成光谱颜色
棱镜光色散

你们都应该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大家熟悉的彩虹色。每种颜色都有一定的波长范围。分光计利用棱镜的能力来选择特定的波长线。

棱镜的优点

  • 棱镜在400 - 1000纳米的完整可见范围内是高效的
  • 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,向较短波长方向增加
  • 在大多数仪器中,为了达到所需的色散,必须串联两到三个棱镜
  • 玻璃强吸收紫外线区域,所以熔融石英或石英棱镜是必要的紫外线范围
  • 棱镜的入射和出射界面均有光损失。

衍射光栅

衍射光栅
衍射光栅原理图

衍射光栅由在其上蚀刻紧密间隔的沟槽的表面组成。线之间的距离是入射光的波长的数量级。它将入射波长向不同的方向分裂和偏转。

光栅可以是反射的,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,在每一边都有其他的阶数。常用的光栅有两种,即划线光栅和全息光栅

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。光栅有好几级的衍射。它可以通过选择凹槽角度来产生最大的效率在那个角度

全息光栅

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阻剂材料的抛光基片上。这种光栅的效率通常低于蚀刻光栅,因为几个色散级确实会耗散光能,但会产生更尖锐的衍射级。

这是一种色散元件,由透射光栅和棱镜组合而成。它通过棱镜的反射作用来平衡衍射光栅引起的光偏差。虽然它在某些情况下受到青睐,但它的扩散并不是线性的。

希望这篇文章能帮助你理清一些关于光衍射元素的概念。请提供您的意见。

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