光學及光譜知識

光譜基礎知識

光的定義

  • 新華字典》1992年版照耀在物體上能使視覺看見物體的那種物質
  • 辭海紅外線和紫外線不能引起視覺,但可以用光學儀器或攝影來察見發射這種光線的物體,所以在光學上,光也包括紅外線和紫外線。
  • 維基百科通常指的是人類眼睛可以見的電磁波(可見光)視知覺就是對於可見光的知覺

光的本質

  • 一種電磁波

 

光的分類

  • 可見光(360nm~830nm的電磁波)  
  • 不可見光(<360nm,>830nm的電磁波)
  • 紫外光和紅外光 
 

光譜的定義

  • 複色光通過色散系統(如光柵、稜鏡)進行分光後,被色散開的單色光依照波長(或頻率)的大小順次排列形成的圖案,全稱為光學頻譜。

光譜儀的分類

根據分解光譜原理,分為 經典光譜儀  新型光譜儀

經典光譜儀按色散類型,可分為:
  • 棱鏡光譜儀
  • 光柵光譜儀
  • 干涉光譜儀

新型光譜儀(基於調製原理),又分為
  • 傅立葉轉換光譜儀
  • 阿達瑪變換光譜儀
  • 柵欄調製光譜儀

 

光纖光譜儀的結構

光譜儀的主要部件:狹縫、凹面鏡、色散元件和檢測器。








台灣如海光電-光纖光譜儀類型:


 

色散元件—光柵


光柵色散方程式:



光柵角色散:


光柵線色散:


光柵解析度:


CCD光譜解析度:

 

閃耀光柵

原理:對於閃耀光柵,每個刻痕斷面都相當於㇐個小反射鏡,當衍射光線主要集中於反射方向上,能量可以集中在所需要的某㇐光譜級次的波段範圍內。



閃耀光柵的幾何參數a和α需滿足㇐定條件:

㇐、反射方向與需要的衍射方向㇐致

      

二、光柵零級主極大方向在單縫的負第㇐衍射級的極小方向上


     
 

閃耀波長

對於確定的光柵,對於㇐定的入射角,衍射角的方向與反射方向㇐致的波⾧,稱為光柵的閃耀波⾧。此時的衍射角稱為光柵的閃耀方向。

正如前面所示,此時要滿足:  



我們將刻槽面與光柵平面的夾角α稱為閃耀角。上式稱為付閃耀條件

此時的光柵方程式:


㇐般規定m=1時的波⾧為閃耀波⾧λb,則:


當i=θ=α時(Littrow裝置中),閃耀波⾧λB為:


i=θ=α又稱為
主閃耀條件