什么是光譜儀
編輯光譜儀(分光光度計、光譜儀或分光鏡)是一種用于測量電磁波譜特定部分的光的特性的儀器,通常用于光譜分析以識別材料。測量的變量通常是光的強度,但也可以是,例如,偏振狀態。自變量通常是光的波長或與光子能量成正比的單位,如倒數厘米或電子伏特,它與波長有倒數關系。光譜儀在光譜學中用于產生光譜線并測量其波長和強度。光譜儀可以在廣泛的非光學波長范圍內工作,從伽馬射線和X射線到遠紅外線。如果儀器被設計為在xxx尺度上而不是相對尺度上測量光譜,那么它通常被稱為分光光度計。大多數分光光度計被用于接近可見光譜的光譜區域。一般來說,任何特定的儀器都會在這個總范圍的一小部分上操作,因為用于測量光譜的不同部分的技術是不同的。在光學頻率以下(即在微波和無線電頻率),頻譜分析儀是一個密切相關的電子設備。頻譜儀在許多領域都有應用。例如,它們被用于天文學,以分析物體的輻射并推斷其化學成分。光譜儀使用棱鏡或光柵將光分散成光譜。這使天文學家能夠通過其特征光譜線檢測許多化學元素。這些譜線是以引起它們的元素命名的,如氫的α、β和γ線。一個發光的物體會顯示明亮的光譜線。暗線是由吸收產生的,例如,通過氣體云的光,這些吸收線也可以識別化學成分。我們對宇宙化學構成的大部分知識來自光譜。
分光鏡
編輯分光鏡經常被用于天文學和化學的一些分支中。早期的分光鏡只是帶有標記光的波長的刻度的棱鏡。現代光譜儀一般使用衍射光柵、可移動的狹縫和某種光電探測器,所有這些都由計算機自動控制。最近的進展是,在一系列沒有衍射光柵的微型光譜儀中,越來越多地依賴計算算法,例如,通過在CCD芯片上使用基于量子點的過濾器陣列或在單個納米結構上實現一系列光電探測器。約瑟夫-馮-弗勞恩霍夫通過將棱鏡、衍射狹縫和望遠鏡結合在一起,開發了xxx臺現代分光鏡,提高了光譜分辨率,并可在其他實驗室重復使用。弗勞恩霍夫還繼續發明了xxx臺衍射光譜儀。古斯塔夫-羅伯特-基爾霍夫和羅伯特-本生發現了光譜儀在化學分析中的應用,并利用這種方法發現了銫和銣。基爾霍夫和本生的分析也使得對恒星光譜的化學解釋成為可能,包括夫瑯和費線。當一種材料被加熱到熾熱狀態時,它發出的光是該材料的原子構成的特征。特定的光頻率在刻度上產生了明確的帶子,可以被認為是指紋。例如,鈉元素在588.9950和589.5924納米處有一個非常有特點的雙黃帶,被稱為鈉D線,其顏色對任何見過低壓鈉燈的人來說都很熟悉。在19世紀初的原始分光鏡設計中,光線進入一個狹縫,準直透鏡將光線轉化為一束細的平行光線。
然后光線通過一個棱鏡(在手持式分光鏡中,通常是阿米奇棱鏡),該棱鏡將光束折射成光譜,因為不同波長的光線由于色散而被折射出不同的量。然后通過一個帶有刻度的管子來觀察這個圖像,這個刻度是在光譜圖像上轉置的,可以直接測量。隨著攝影膠片的發展,更精確的攝譜儀被創造出來。它基于與分光鏡相同的原理,但它有一個照相機來代替觀察管。近年來,圍繞光電倍增管建立的電子電路取代了照相機,使實時光譜分析的精確度xxx提高。光敏器陣列也被用來代替光譜系統中的膠片。這樣的光譜分析,或稱光譜學,已經成為分析未知物質的組成以及研究天文現象和測試天文理論的重要科學工具。
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