單色儀是一種常用的分光儀器，適用于單色光的產(chǎn)生、光譜分析和光譜特性測(cè)量等方面。單色儀有多種，從不同的角度對(duì)它有不同的分類(lèi)，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(lái)分可以分為棱鏡單色儀和光柵單色儀。

 

    單色儀比較應(yīng)用廣泛。在科研、生產(chǎn)、質(zhì)控等環(huán)節(jié)。無(wú)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(zhǎng)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(guò)色散元件的分光作用，把復(fù)色光分解成它的單色組成。根據(jù)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(lèi)，其應(yīng)用的光譜區(qū)很廣，從紫外、可見(jiàn)、近紅外一直到遠(yuǎn)紅外。對(duì)不同的光譜區(qū)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(fā)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(jīng)過(guò)M1平行照射到光柵上，并經(jīng)過(guò)光柵的衍射回到M1，經(jīng)M1反射的光經(jīng)過(guò)M2會(huì)聚到S2出射狹縫上。由于光柵的衍射作用，從出射狹縫出來(lái)的光線為單色光。當(dāng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從出射狹縫里出來(lái)的光由短波到長(zhǎng)波依次出現(xiàn)。這種光學(xué)系統(tǒng)稱為李特洛式光學(xué)系統(tǒng)，見(jiàn)下圖所示。

 

    一般光源所輻射的光往往是由各種波長(zhǎng)的光組成。如果各種波長(zhǎng)是連續(xù)變化的，那么這類(lèi)光源稱為連續(xù)光源。由于光源的光譜分布與光的物質(zhì)特性有關(guān)，因此測(cè)定光源的光譜分布是研究物質(zhì)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)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(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(shè)計(jì)調(diào)整時(shí)已盡量減小。在正常情況下，對(duì)單色儀來(lái)說(shuō)，主要是解決縫寬和色差問(wèn)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(kāi)，另一方面，縫的寬度又不能太小，否則出射的單色光的強(qiáng)度變得太小，而無(wú)法探測(cè)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(zhǎng)，從波長(zhǎng)鼓輪直接讀取，至于縫寬究竟選擇多少，則要根據(jù)光強(qiáng)的強(qiáng)弱和接收器的靈敏度來(lái)決定。