光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)(Spectroscope)是(shi)將成(cheng)分(fen)復雜的(de)光(guang)分(fen)解為光(guang)譜(pu)(pu)(pu)線的(de)科學(xue)儀(yi)(yi)器，由棱鏡或衍(yan)射(she)光(guang)柵等(deng)構成(cheng)，利用光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)可測量物(wu)體(ti)表面反射(she)的(de)光(guang)線。陽光(guang)中(zhong)的(de)七色光(guang)是(shi)肉(rou)眼(yan)能分(fen)的(de)部分(fen)(可見光(guang))，但若通(tong)過(guo)光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)將陽光(guang)分(fen)解，按波長(chang)排(pai)列，可見光(guang)只占光(guang)譜(pu)(pu)(pu)中(zhong)很小(xiao)的(de)范圍，其余都是(shi)肉(rou)眼(yan)無法分(fen)辨(bian)的(de)光(guang)譜(pu)(pu)(pu)，如紅(hong)外線、微波、紫(zi)外線、X射(she)線等(deng)等(deng)。通(tong)過(guo)光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀(yi)(yi)對光(guang)信息的(de)抓取(qu)、以照相底(di)片顯影，或電腦化自動(dong)顯示數值(zhi)儀(yi)(yi)器顯示和分(fen)析(xi)，從而(er)測知物(wu)品中(zhong)含有何種元(yuan)素。這(zhe)種技術被廣泛地應用于(yu)空氣(qi)污(wu)染、水(shui)污(wu)染、食(shi)品衛生、金屬(shu)工業等(deng)的(de)檢測中(zhong)。
將復色(se)光(guang)(guang)(guang)分離成光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)的(de)光(guang)(guang)(guang)學儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)。光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)有多種類型(xing)，除在可見(jian)光(guang)(guang)(guang)波段(duan)使用(yong)的(de)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)外，還(huan)有紅外光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)和紫外光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)。按(an)(an)色(se)散元(yuan)(yuan)件(jian)的(de)不(bu)同可分為(wei)棱鏡(jing)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)、光(guang)(guang)(guang)柵光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)和干涉光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)等。按(an)(an)探測方法分，有直接用(yong)眼觀察的(de)分光(guang)(guang)(guang)鏡(jing)，用(yong)感光(guang)(guang)(guang)片記錄(lu)的(de)攝譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)，以及用(yong)光(guang)(guang)(guang)電或熱電元(yuan)(yuan)件(jian)探測光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)的(de)分光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)度計等。單(dan)色(se)儀(yi)(yi)(yi)(yi)是通(tong)過狹縫只輸出單(dan)色(se)譜(pu)(pu)線的(de)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)，常與其他(ta)分析(xi)儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)配(pei)合使用(yong)。
圖中所示是三(san)棱(leng)(leng)鏡(jing)色(se)譜(pu)(pu)儀(yi)的(de)(de)基(ji)本結(jie)構。狹縫S與棱(leng)(leng)鏡(jing)的(de)(de)主截面(mian)垂(chui)直，放(fang)置在透鏡(jing)L的(de)(de)物方焦(jiao)面(mian)內(nei)，感光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)放(fang)置在透鏡(jing)L的(de)(de)像方焦(jiao)面(mian)內(nei)。用(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)源照明狹縫S，S的(de)(de)像成(cheng)在感光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)上(shang)成(cheng)為光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)線，由(you)于(yu)棱(leng)(leng)鏡(jing)的(de)(de)色(se)散作(zuo)用(yong)，不同(tong)波長(chang)的(de)(de)譜(pu)(pu)線彼此分開(kai)，就得入射光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)。棱(leng)(leng)鏡(jing)攝譜(pu)(pu)儀(yi)能(neng)觀(guan)察(cha)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)范圍決定于(yu)棱(leng)(leng)鏡(jing)等光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)元件(jian)對光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)的(de)(de)吸收。普通(tong)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)玻璃只(zhi)適(shi)用(yong)于(yu)可(ke)(ke)見光(guang)(guang)(guang)(guang)波段，用(yong)石英(ying)可(ke)(ke)擴展到紫外區(qu)，在紅外區(qu)一般使用(yong)氯化(hua)鈉、溴(xiu)化(hua)鉀和氟化(hua)鈣(gai)等晶體(ti)。普遍(bian)使用(yong)的(de)(de)反射式光(guang)(guang)(guang)(guang)柵光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)范圍取決于(yu)光(guang)(guang)(guang)(guang)柵條紋(wen)的(de)(de)設(she)計，可(ke)(ke)以具有較寬(kuan)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)范圍。
表征(zheng)光(guang)譜(pu)儀(yi)基(ji)本特性的參量(liang)有光(guang)譜(pu)范圍、色(se)散(san)率(lv)、帶(dai)寬和分(fen)(fen)辨(bian)本領等。基(ji)于干(gan)涉原(yuan)理設計的光(guang)譜(pu)儀(yi)（如法布里-珀羅干(gan)涉儀(yi)、傅立葉變(bian)換光(guang)譜(pu)儀(yi)）具有很高的色(se)散(san)率(lv)和分(fen)(fen)辨(bian)本領，常用(yong)于光(guang)譜(pu)精(jing)細結(jie)構的分(fen)(fen)析。
根(gen)據現代(dai)光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)的工作原理(li)，光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)可以分(fen)為兩大類：經(jing)典光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)和新(xin)型(xing)光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)。經(jing)典光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)是建立(li)在(zai)空間色散原理(li)上的儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)；新(xin)型(xing)光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)是建立(li)在(zai)調制原理(li)上的儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)。經(jing)典光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)都(dou)是狹縫光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)。調制光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)(yi)是非空間分(fen)光(guang)(guang)的，它(ta)采用圓孔進(jin)光(guang)(guang)。
根據色散組件的(de)(de)分(fen)(fen)光(guang)(guang)(guang)(guang)原理，光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)器(qi)可分(fen)(fen)為：棱鏡光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)，衍(yan)射光(guang)(guang)(guang)(guang)柵光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)和(he)(he)干涉光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)。光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)多道分(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)OMA(OpticalMulti-channelAnalyzer)是近十幾年(nian)出現的(de)(de)采用光(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)探測器(qi)(CCD)和(he)(he)計算機控制的(de)(de)新型光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)分(fen)(fen)析(xi)(xi)儀(yi)器(qi)，它(ta)(ta)集(ji)信(xin)息采集(ji)，處(chu)理，存儲諸功能于(yu)(yu)一(yi)體。由于(yu)(yu)OMA不再使(shi)(shi)用感光(guang)(guang)(guang)(guang)乳膠(jiao)，避免和(he)(he)省(sheng)去了(le)暗室處(chu)理以及之后的(de)(de)一(yi)系列繁瑣處(chu)理，測量(liang)工作(zuo)，使(shi)(shi)傳統(tong)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)技術發生(sheng)了(le)根本的(de)(de)改變，大(da)大(da)改善了(le)工作(zuo)條(tiao)件，提高了(le)工作(zuo)效率；使(shi)(shi)用OMA分(fen)(fen)析(xi)(xi)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)，測量(liang)準確(que)迅速，方便，且靈敏(min)度高，響應時間(jian)快，光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)分(fen)(fen)辨率高，測量(liang)結果可立即從顯(xian)示屏上讀出或由打印機，繪圖儀(yi)輸出。它(ta)(ta)己被廣泛使(shi)(shi)用于(yu)(yu)幾乎所有的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)測量(liang)，分(fen)(fen)析(xi)(xi)及研究工作(zuo)中，特別適應于(yu)(yu)對微弱信(xin)號(hao)，瞬變信(xin)號(hao)的(de)(de)檢測。
一臺(tai)典型(xing)的光(guang)譜儀主要由(you)一個光(guang)學平(ping)臺(tai)和(he)一個檢測(ce)系統組成。包括(kuo)以下(xia)幾個主要部分：
1.入射(she)(she)狹縫:在入射(she)(she)光的照射(she)(she)下形成光譜(pu)儀成像(xiang)系統的物(wu)點(dian)。
2.準直(zhi)元(yuan)件(jian):使(shi)狹縫發出的光(guang)(guang)線變為平行光(guang)(guang)。該準直(zhi)元(yuan)件(jian)可以是一獨立的透(tou)鏡(jing)(jing)、反射鏡(jing)(jing)、或直(zhi)接集成在色散元(yuan)件(jian)上，如凹(ao)面(mian)光(guang)(guang)柵(zha)光(guang)(guang)譜儀中(zhong)的凹(ao)面(mian)光(guang)(guang)柵(zha)。
3.色散元件:通常采用光(guang)(guang)柵(zha)，使光(guang)(guang)信號(hao)在空間上按波長(chang)分散成為多(duo)條光(guang)(guang)束。
4.聚焦(jiao)元件:聚焦(jiao)色(se)散后的光(guang)束，使其在(zai)焦(jiao)平面(mian)上形成一(yi)(yi)系列(lie)入射(she)狹縫(feng)的像，其中每一(yi)(yi)像點對應于一(yi)(yi)特定波長(chang)。
5.探測器陣(zhen)列：放置于焦平面，用于測量各波長像(xiang)點(dian)的光強度。該探測器陣(zhen)列可(ke)以是CCD陣(zhen)列或其它種類(lei)的光探測器陣(zhen)列。
光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀的(de)種類(lei)很多，分類(lei)方法也(ye)很多，根(gen)據光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀所(suo)采用的(de)分解光(guang)(guang)(guang)譜(pu)的(de)原(yuan)理(li)(li)，可以將(jiang)其分成兩大類(lei)：經典(dian)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀和(he)新型光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀。經典(dian)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀是建(jian)立在空間色散（分光(guang)(guang)(guang)）原(yuan)理(li)(li)上(shang)的(de)儀器；新型光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀是建(jian)立在調制原(yuan)理(li)(li)上(shang)的(de)儀器，故又稱為(wei)調制光(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀。
經典光(guang)譜儀(yi)(yi)依據(ju)其色散原理可將(jiang)儀(yi)(yi)器分為：棱鏡光(guang)譜儀(yi)(yi)、衍射(she)光(guang)柵(zha)光(guang)譜儀(yi)(yi)、干涉光(guang)譜儀(yi)(yi)。
光(guang)譜儀應(ying)用(yong)很廣，在農業(ye)、天文、汽車、生物(wu)、化學、鍍(du)膜(mo)(mo)、色度計量(liang)、環境檢(jian)測(ce)(ce)(ce)、薄膜(mo)(mo)工業(ye)、食品、印(yin)刷(shua)、造紙、拉曼光(guang)譜、半導體工業(ye)、成分(fen)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)、顏色混合及(ji)匹配(pei)、生物(wu)醫學應(ying)用(yong)、熒光(guang)測(ce)(ce)(ce)量(liang)、寶石成分(fen)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)、氧(yang)濃度傳感器、真空室(shi)鍍(du)膜(mo)(mo)過(guo)程監控、薄膜(mo)(mo)厚度測(ce)(ce)(ce)量(liang)、LED測(ce)(ce)(ce)量(liang)、發射(she)光(guang)譜測(ce)(ce)(ce)量(liang)、紫外/可見吸收(shou)光(guang)譜測(ce)(ce)(ce)量(liang)、顏色測(ce)(ce)(ce)量(liang)等領域應(ying)用(yong)廣泛。
光譜儀的(de)(de)(de)透射率(lv)或(huo)它的(de)(de)(de)效率(lv)可用輔(fu)助單(dan)色儀裝置(zhi)來測定。在可見和近(jin)紫外實現這(zhe)些(xie)測量沒有任何困難(nan)。測量通過(guo)第(di)一(yi)個單(dan)色儀的(de)(de)(de)光通量，緊(jin)接(jie)著測量通過(guo)兩個單(dan)色儀的(de)(de)(de)光通量，以這(zhe)種方式來確定第(di)二個單(dan)色儀的(de)(de)(de)透射率(lv)。
絕對測量(liang)(liang)(liang)需要知(zhi)道單(dan)色儀(yi)的(de)絕對透射率(lv)：對于(yu)相(xiang)對測量(liang)(liang)(liang)，以(yi)各種波長處(chu)的(de)相(xiang)對單(dan)位可(ke)以(yi)測量(liang)(liang)(liang)透射率(lv)。真空紫(zi)外線(xian)的(de)這些測量(liang)(liang)(liang)有相(xiang)當大的(de)實驗困(kun)難(nan)，因此通常使(shi)用輔助(zhu)單(dan)色儀(yi)。在各種入射角的(de)情況下(xia)分別(bie)測量(liang)(liang)(liang)衍(yan)射光柵的(de)效率(lv)。在許多實驗步驟(zou)中已成(cheng)功地避免了校準(zhun)上的(de)困(kun)難(nan)。
曾經研究(jiu)過(guo)光柵效(xiao)(xiao)率(lv)與波(bo)長、入射角、鍍(du)(du)層厚度、鍍(du)(du)層材料(liao)以及其它因素的(de)(de)關系(xi)。所有這些測量都指出(chu)，在許多情況下能量損失是非常顯(xian)著(zhu)的(de)(de)，并(bing)且光柵的(de)(de)效(xiao)(xiao)率(lv)低于(yu)1%，光柵的(de)(de)不(bu)同(tong)部分(fen)可能有明顯(xian)不(bu)同(tong)的(de)(de)效(xiao)(xiao)率(lv)。
