第二章 光學(xué)分析法導(dǎo)論

第二章光學(xué)分析法導(dǎo)論基本要求：1、了解光與物質(zhì)的相互作用特點(diǎn)及其與光學(xué)分析法的關(guān)系；2、了解光學(xué)分析法的基本分類；3、掌握光學(xué)分析儀器的基本構(gòu)成單元及其作用。主要內(nèi)容：光分析法概述光學(xué)分析法分類光譜法儀器第一節(jié)

光分析法概述

光學(xué)分析法：是基于能量作用于物質(zhì)后產(chǎn)生電磁輻射信號(hào)或電磁輻射與物質(zhì)相互作用后產(chǎn)生輻射信號(hào)的變化而建立起來的一類分析方法。

能量→物質(zhì)→電磁輻射電磁輻射←→物質(zhì)→輻射

電磁輻射的范圍：射線—無線電波所有電磁波譜范圍。電磁輻射與物質(zhì)相互作用的方式有：發(fā)射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等。電磁輻射與物質(zhì)相互作用的方式：

吸收：物質(zhì)選擇性吸收特定頻率的輻射能，并從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，（將吸光強(qiáng)度對(duì)波長或波數(shù)作圖，即得吸收光譜）；發(fā)射將吸收的能量以光的形式釋放出；

散射光通過不均勻介質(zhì)時(shí)，部分光偏離原方向傳播的現(xiàn)象；折射光從一種透明介質(zhì)斜射入另一種透明介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般會(huì)發(fā)生變化;反射：光通過具有不同折射率的兩種介質(zhì)的介面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射；干涉頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔，此現(xiàn)象叫干涉；衍射光繞過物體而彎曲地向它后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象；偏振只在一個(gè)固定方向有振動(dòng)的光稱為平面偏振光。光分析法在研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)表征、表面分析等方面具有其他方法不可區(qū)代的地位。光學(xué)分析法的三個(gè)基本過程：（1）能源提供能量；（2）能量與被測物之間的相互作用；（3）產(chǎn)生信號(hào)。光學(xué)分析法的基本特點(diǎn)：（1）所有光分析法均包含三個(gè)基本過程；（2）選擇性測量，不涉及混合物分離；（3）涉及大量光學(xué)元器件。光分析方法的應(yīng)用范圍:物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的確定基團(tuán)的識(shí)別幾何構(gòu)型的確定表面分析定量分析一、電磁輻射的基本性質(zhì)

電磁輻射：是一種以極大的速度通過空間（真空中為光速）,而不需要以任何物質(zhì)作為傳播媒介的一種能量。電磁輻射在真空中的傳播速度為2.99792×1010cms-1或2.99792×108ms-1

c=λν=ν/σE=hν=hc/λc：光速；λ：波長；ν：頻率；σ：波數(shù)；E：能量；h：普朗克常數(shù)電磁輻射具有波動(dòng)性和微粒性（波粒二相性）1、電磁輻射的波動(dòng)性

電磁波是橫波（找一個(gè)圖建立超鏈接，見上課稿）可以用波長λ、頻率γ、速度v、波數(shù)δ、能量等來表示其特性。周期T:

相鄰兩個(gè)波峰或波谷通過空間某一固定點(diǎn)所需要的時(shí)間間隔，單位為s（秒）頻率γ:

單位時(shí)間內(nèi)通過傳播方向上某一點(diǎn)的波峰或波谷的數(shù)目。單位:S-1(Hz)

γ=1/T波長λ:相鄰兩極大值或極小值之間的距離。波長的單位:cmμmnm?

λ=c/γ波數(shù)δ:每厘米內(nèi)波的數(shù)目,即單位距離中極大值的數(shù)目。單位：cm-1

δ=1/λ波速v：波在一秒鐘內(nèi)通過的距離。

v=λ/T=λγ2、電磁輻射的粒子性

電磁輻射是在空間高速運(yùn)動(dòng)的光量子（或稱光子）流?？梢杂霉庾泳哂械哪芰勘碚?。單位為eV或J，1eV=1.60×10-19J。光子能量與光波頻率有關(guān)，普朗克方程將電磁輻射的波動(dòng)性和微粒性聯(lián)系在一起：E=hγ=hc/λ=hcδ

λ越大,波動(dòng)性越明顯;E越大,粒子性越明顯。E=hγ=hc/λ=hcδ—

普朗克公式該公式的物理意義：（1）把屬于粒子概念的光量子能量同屬于波動(dòng)概念的輻射頻率或波長聯(lián)系起來了.（2）光量子的能量和波數(shù)成正比.3、輻射能的特性：(1)吸收物質(zhì)選擇性吸收特定頻率的輻射能，并從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)；(2)發(fā)射將吸收的能量以光的形式釋放出(3)散射(4)折射折射是光在兩種介質(zhì)中的傳播速度不同(5)反射(6)干涉(7)衍射(8)偏振

波長長能量小波動(dòng)性明顯0.75-2.5μm2.5-50μm50-1000

μmγ射線X射線遠(yuǎn)紫外近紫外

可見光紅外微波區(qū)無線電波長短能量大粒子性明顯10-4nm0.001nm10nm200nm400nm780nm0.1cm100cm

104cm光學(xué)光譜區(qū)二、電磁波譜1.電磁波譜（P9表2-1）電磁輻射按波長大小順序排列就得到電磁波譜。電磁波譜的排列表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性：從上到下隨波長逐漸增大，頻率和光量子能量逐漸減小，由波長的量變引起電磁輻射質(zhì)變。電磁波譜又可分為三個(gè)區(qū)域:高能輻射區(qū)光學(xué)光譜區(qū)（本課程）波譜區(qū)（結(jié)構(gòu)分析）γ射線X射線能量最高，來源于核能級(jí)躍遷。來自于內(nèi)層電子能級(jí)躍遷。紫外區(qū)可見區(qū)紅外區(qū)來自于原子和分子外層電子能級(jí)的躍遷。來自于分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷。微波無線電波來自于分子轉(zhuǎn)動(dòng)、電子自旋磁能級(jí)的躍遷。來自于核自旋磁能級(jí)的躍遷。返回2.電磁波譜與現(xiàn)代儀器分析方法莫斯鮑爾光譜法:γ-射線原子核γ-射線吸收X-射線吸收光譜法:

X-射線/放射源原子內(nèi)層電子（n>10)X-射線吸收X-熒光光譜法:

X-射線原子內(nèi)層電子特征X-射線發(fā)射遠(yuǎn)紫外光----真空紫外區(qū)。此部分光譜會(huì)被空氣吸收原子光譜：原子發(fā)射光譜、原子吸收光譜、原子熒光光譜分子光譜：紫外-可見吸收光譜、分子熒光/磷光光譜、化學(xué)發(fā)光近紅外光譜區(qū):配位化學(xué)的研究對(duì)象紅外吸收光譜法:紅外光分子吸收遠(yuǎn)紅外光譜區(qū)電子自旋共振波譜法:微波分子未成對(duì)電子吸收核磁共振波譜法:射頻原子核自旋吸收

第二節(jié)光學(xué)分析法的分類一、光學(xué)分析法的分類光學(xué)分析法可分為光譜法和非光譜法兩大類.1、光譜法基于物質(zhì)與輻射能作用時(shí)，分子發(fā)生能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或散射的波長或強(qiáng)度進(jìn)行分析的方法。按產(chǎn)生光譜的基本粒子不同

原子光譜光譜分子光譜（1）原子光譜

由原子外層或內(nèi)層電子能級(jí)的變化產(chǎn)生的，表現(xiàn)形式為線光譜。原子光譜（線性光譜）：最常見的三種基于原子外層電子躍遷的原子吸收光譜（AAS）；原子發(fā)射光譜（AES）、原子熒光光譜（AFS）；

基于原子內(nèi)層電子躍遷的X射線熒光光譜（XFS）；基于原子核與射線作用的穆斯堡譜；（2）分子光譜

由分子中電子能級(jí)、振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的變化產(chǎn)生的，表現(xiàn)形式為帶光譜。

可分為紫外、可見、紅外、分子熒光、分子磷光等。按電磁輻射和物質(zhì)相互作用的結(jié)果不同

發(fā)射光譜光譜拉曼散射*吸收光譜（1）發(fā)射光譜：物質(zhì)中的粒子用一定的能量（如光、電、熱等）激發(fā)到高能級(jí)后，當(dāng)躍遷回低能級(jí)時(shí)，便產(chǎn)生出特征的發(fā)射光譜，利用此發(fā)射光譜進(jìn)行的分析的方法。（2）吸收光譜吸收光譜：利用物質(zhì)吸收光后所產(chǎn)生的吸收光譜來進(jìn)行分析的方法。二、非光譜法

非光譜法：基于物質(zhì)與輻射相互作用時(shí)，測量輻射的某些性質(zhì)，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等變化的分析方法。主要有折射法和旋光法。光分析法光譜分析法非光譜分析法原子光譜分析法分子光譜分析法原子吸收光譜原子發(fā)射光譜原子熒光光譜X射線熒光光譜折射法圓二色性法X射線衍射法干涉法旋光法紫外光譜法紅外光譜法分子熒光光譜法分子磷光光譜法核磁共振波譜法光譜分析法吸收光譜法發(fā)射光譜法原子光譜法分子光譜法原子發(fā)射原子吸收原子熒光X射線熒光原子吸收紫外可見紅外可見核磁共振紫外可見紅外可見分子熒光分子磷光核磁共振化學(xué)發(fā)光原子發(fā)射原子熒光分子熒光分子磷光X射線熒光化學(xué)發(fā)光二、各種光分析法簡介1.原子發(fā)射光譜分析法

以火焰、電弧、等離子炬等作為光源，使氣態(tài)原子的外層電子受激發(fā)射出特征光譜進(jìn)行定量分析的方法。2.原子吸收光譜分析法

利用特殊光源發(fā)射出待測元素的共振線，并將溶液中離子轉(zhuǎn)變成氣態(tài)原子后，測定氣態(tài)原子對(duì)共振線吸收而進(jìn)行的定量分析方法。3.原子熒光分析法

氣態(tài)原子吸收特征波長的輻射后，外層電子從基態(tài)或低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，在10-8s后躍回基態(tài)或低能態(tài)時(shí)，發(fā)射出與吸收波長相同或不同的熒光輻射，在與光源成90度的方向上，測定熒光強(qiáng)度進(jìn)行定量分析的方法。4.分子熒光分析法

某些物質(zhì)被紫外光照射激發(fā)后，在回到基態(tài)的過程中發(fā)射出比原激發(fā)波長更長的熒光，通過測量熒光強(qiáng)度進(jìn)行定量分析的方法。5.分子磷光分析法

處于第一最低單重激發(fā)態(tài)分子以無輻射弛豫方式進(jìn)入第一三重激發(fā)態(tài)，再躍遷返回基態(tài)發(fā)出磷光。測定磷光強(qiáng)度進(jìn)行定量分析的方法。6.X射線熒光分析法

原子受高能輻射，其內(nèi)層電子發(fā)生能級(jí)躍遷，發(fā)射出特征X射線（X射線熒光），測定其強(qiáng)度可進(jìn)行定量分析。7.化學(xué)發(fā)光分析法

利用化學(xué)反應(yīng)提供能量，使待測分子被激發(fā)，返回基態(tài)時(shí)發(fā)出一定波長的光，依據(jù)其強(qiáng)度與待測物濃度之間的線性關(guān)系進(jìn)行定量分析的方法。8.紫外吸收光譜分析法利用溶液中分子吸收紫外和可見光產(chǎn)生躍遷所記錄的吸收光譜圖，可進(jìn)行化合物結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)最大吸收波長強(qiáng)度變化可進(jìn)行定量分析。9.紅外吸收光譜分析法利用分子中基團(tuán)吸收紅外光產(chǎn)生的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)吸收光譜進(jìn)行定量和有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析的方法。10.核磁共振波譜分析法

在外磁場的作用下，核自旋磁矩與磁場相互作用而裂分為能量不同的核磁能級(jí)，吸收射頻輻射后產(chǎn)生能級(jí)躍遷，根據(jù)吸收光譜可進(jìn)行有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析。11.順磁共振波譜分析法

在外磁場的作用下，電子的自旋磁矩與磁場相互作用而裂分為磁量子數(shù)不同的磁能級(jí)，吸收微波輻射后產(chǎn)生能級(jí)躍遷，根據(jù)吸收光譜可進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。12.旋光法

溶液的旋光性與分子的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，可利用旋光法研究某些天然產(chǎn)物及配合物的立體化學(xué)問題，旋光計(jì)測定糖的含量。13.衍射法

X射線衍射：研究晶體結(jié)構(gòu)，不同晶體具有不同衍射圖。電子衍射：電子衍射是透射電子顯微鏡的基礎(chǔ)，研究物質(zhì)的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。三、光分析方法的進(jìn)展1.采用新光源，提高靈敏度級(jí)聯(lián)光源：電感耦合等離子體-輝光放電；激光蒸發(fā)-微波等離子體

2.聯(lián)用技術(shù)電感耦合高頻等離子體（ICP）—質(zhì)譜激光質(zhì)譜：靈敏度達(dá)10-20

g

3.新材料光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)，損耗少；抗干擾能力強(qiáng)；

4.交叉

電致發(fā)光分析；光導(dǎo)纖維電化學(xué)傳感器

5.檢測器的發(fā)展

電荷耦合陣列檢測器光譜范圍寬、量子效率高、線性范圍寬、多道同時(shí)數(shù)據(jù)采集、三維譜圖，將取代光電倍增管；光二極激光器代替空心陰極燈，使原子吸收可進(jìn)行多元素同時(shí)測定。第三節(jié)光譜法儀器一、光分析法儀器的基本流程光學(xué)分析法包含三個(gè)主要過程：（1）光源提供能量；（2）能量與被測物之間的相互作用；（3）檢測相互作用時(shí)產(chǎn)生信號(hào)。所以各類光譜法所用儀器的基本部件大致相同，但部件的結(jié)構(gòu)、排布和光路略有不同功能。光譜儀器通常包括五個(gè)基本單元：光源；單色器；樣品池；檢測器；讀數(shù)器件（顯示與數(shù)據(jù)處理）。二、光分析法儀器的基本單元（一）光源

依據(jù)方法不同，采用不同的光源：火焰、燈、激光、電火花、電弧等；依據(jù)光源性質(zhì)不同，分為：連續(xù)光源和線光源。1.連續(xù)光源：在較寬波長范圍內(nèi)發(fā)射強(qiáng)度平穩(wěn)的具有連續(xù)光譜的光源。如氫燈、氘燈、鎢絲燈。

應(yīng)用于紫外-可見吸收，分子熒光、分子磷光、紅外吸收光譜中。

（1）紫外光源

常用氫燈和氘燈(D燈)。它們通過低壓下電激發(fā)方式產(chǎn)生呢過此外連續(xù)光譜，是一種氣體放電燈(熱輻射為主，發(fā)射光譜簡單)，，波長范圍在160-375nm。氘燈比氫燈光譜強(qiáng)度大，壽命長。（2）可見光源

最常見的是鎢絲燈，波長范圍在340-2500nm，另外還有鹵鎢燈和氙燈。原理是熱輻射。紫外可見分光光度計(jì)上常用氫燈或氘燈做紫外光源，鎢燈或鹵鎢燈作可見光源。氙燈是常見的用于熒光分析的可見光光源。（3）紅外光源碳硅棒或能斯特?zé)?ZnO2+Y2O3)是常見的紅外光源。原理同樣是熱輻射。2、線光源：提供特定波長的光源。應(yīng)用于原子吸收、原子熒光以及拉曼光譜中如空心陰極燈、金屬蒸氣燈、激光（1）空心陰極燈

由各種元素作為空心陰極的空心陰極燈可發(fā)射出各自特定元素的特征譜線，主要用于AAS。原理類似發(fā)射光譜?？招年帢O燈（2）金屬蒸氣燈(汞燈、鈉蒸氣燈)高壓汞燈在254-734nm范圍有數(shù)條分開的發(fā)射譜線，主要用于熒光分析。原理：熱輻射+發(fā)射光譜鈉燈在589.0nm、589.6nm有一對(duì)譜線。用于旋光儀。原理：熱輻射+發(fā)射光譜（3）激光

強(qiáng)度高，方向性及單色性好,備受重視。原理：受激輻射。主要用于紫外-可見區(qū)。（二）單色器單色器：(分光系統(tǒng))獲得高光譜純度輻射束的裝置，而輻射束的波長可在很寬的范圍內(nèi)改變。單色器的作用：將復(fù)合光分解成按波長順序排列的單色光。主要部件：入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件、物鏡、出射狹縫等組成。各部件的作用：（1）進(jìn)口狹縫：限制雜散光進(jìn)入單色器（2）準(zhǔn)直裝置(透鏡或反射鏡)：使入射輻射束成為平行光線；（3）色散裝置(棱鏡、光柵)：使光發(fā)生色散，按照波長順序排列，使不同波長的輻射以不同的角度進(jìn)行傳播；市售儀器幾乎都用光柵作為色散原件。（4）物鏡（聚焦透鏡或凹面反射鏡）：使每個(gè)單色光束在單色器的出口曲面上成像。（將來自色散元件的平行光聚焦于出射狹縫）（5）出射狹縫：將欲測波長的光引出單色器，限制通帶寬度。棱鏡單色儀—用來色散紫外、可見和紅外輻射光柵單色儀

作為色散元件,,光柵比棱鏡要好：光柵的色散幾乎與波長無關(guān)在相同色散率時(shí)，光柵的尺寸要小光柵對(duì)棱鏡不適用的遠(yuǎn)紫外遠(yuǎn)紅外區(qū)可以用光柵的雜散輻射，高級(jí)光譜干擾等問題已經(jīng)可以解決比較高的光柵價(jià)格已經(jīng)降下來市售儀器幾乎都用光柵作為色散原件1、棱鏡

棱鏡是根據(jù)光的折射現(xiàn)象進(jìn)行分光的。棱鏡對(duì)不同波長的光具有不同的折射率，波長長的光，折射率??；波長短的光，折射率大。

平行光經(jīng)過棱鏡后按波長順序排列成為單色光；經(jīng)聚焦后在焦面上的不同位置上成像，獲得按波長展開的光譜。

棱鏡的分辨能力取決于棱鏡的幾何尺寸和材料，棱鏡的色散能力(光學(xué)特性)可用色散率和分辨率來表征。棱鏡的特性與參數(shù)（1）色散率：是把不同波長的光分散開的能力，可以用角色散率及線色散率

表示。

角色散率：兩條波長相差dλ的光線被分開的角度的大小。

用dθ/dλ表示，偏向角θ對(duì)波長的變化率；

棱鏡的頂角α越大或折射率n越大，角色散率越大，分開兩條相鄰譜線的能力越強(qiáng)，但頂角越大，反射損失也增大，（有些光線折射不出來），通常為60度角。n：折射率α：棱鏡頂角λ：波長θ：偏向角（入射線與折射線的夾角）

對(duì)于同一材料的棱鏡，λ越大，dθ/dλ越小。所以短波部分譜線分得開一些，長波部分的譜線靠得緊一些，即棱鏡攝譜儀得到的是非均排光譜。

線色散率：用dl/dλ表示，兩條相鄰譜線在焦面上被分開的距離對(duì)波長的變化率；

倒線色散率：物理意義是焦面上單位長度內(nèi)容納的波長數(shù)。（2）分辨率

剛好能分開是指等強(qiáng)度的兩條譜線的一條譜線的衍射最大強(qiáng)度（主最大）落在另一條譜線的第一最小強(qiáng)度上，在這種情況下，兩譜線中央最大的距離是光學(xué)儀器能分辨的最小距離?！鳓藶閯偤媚芊珠_的兩條譜線的波長差。兩條剛可分開的譜線

理論分辨率：實(shí)際分辨率：攝譜儀的分辨率

例如：某光譜儀在3000?（1?=10-10m=0.1nm）附近R為50000，即表明在此波長附近任何兩條譜線波長差必須大于或等于0.06?時(shí)，才能分辨清楚（3000/50000）。

：兩條相鄰譜線的平均波長；△λ：兩條譜線的波長差；2、光柵

光柵是由大量等寬、等距離、相互平行的狹縫(或反射面)構(gòu)成的光學(xué)元件。通過在平板玻璃或金屬板上刻劃出一道道等寬、等間距的刻痕制成[通常的刻線數(shù)為300-2000刻槽/mm。最常用的是1200-1400刻槽/mm（紫外可見）及100-200刻槽/mm（紅外）]?？踢^的地方不透光，未刻地方透光。從工作原理上分：

透射光柵反射光柵透射結(jié)構(gòu)反射結(jié)構(gòu)光柵常數(shù)透光縫寬度

a不透光縫寬度

b光柵常數(shù)與光柵單位長度的刻痕數(shù)n的關(guān)系是代表光柵性能的重要參數(shù)

幾個(gè)與光柵有關(guān)的常數(shù)n(條/mm)：單位長度光柵刻痕數(shù)。d：光柵常數(shù)，d=1/n,即相鄰兩狹縫或刻痕間距離。N：光柵總刻痕數(shù)，N=n×光柵寬度。（1）光柵的分光原理

光柵能分光，是由于光柵上每個(gè)刻槽產(chǎn)生衍射的結(jié)果。由于光的衍射使光經(jīng)過光柵后不同波長的光沿不同方向衍射出去。每個(gè)刻槽衍射的光彼此之間是互相干涉的。波長不同的光干涉的極大值出現(xiàn)的方向不同，因而復(fù)合光經(jīng)過光柵后使色散而成光譜。光柵光譜的產(chǎn)生是多狹縫干涉與單狹縫衍射共同作用的結(jié)果，前者決定光譜出現(xiàn)的位置，后者決定譜線強(qiáng)度分布。ddd：光柵常數(shù)α：入射角β：衍射角dsinα，dsinβ分別為兩束入射光和衍射光的光程差

根據(jù)多束光干涉的原理，在某些區(qū)域始終加強(qiáng)，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象。

當(dāng)光程差等于零或波長的整數(shù)倍時(shí)，兩束光位相相同，并在衍射角β的方向干涉加強(qiáng)，產(chǎn)生亮條紋，當(dāng)光程差等于波長半整數(shù)倍時(shí)，兩光束相互抵消，產(chǎn)生暗條紋。

產(chǎn)生亮條紋的條件應(yīng)滿足：

d(sinα+sinβ）=Kλ（K=0，±1，±2，±3，…）K：光譜級(jí)次

如衍射光和入射光在光柵法線的異側(cè)光程差:Δ=dsinα-dsinβ＝d(sinα-sinβ）+表示衍射光和入射光在光柵法線的同側(cè)－為異側(cè)光柵方程：d(sinα±sinβ)=Kλ由光柵公式d(sinα±sinβ)=Kλ可看出：當(dāng)光譜級(jí)次K=0時(shí)，零級(jí)光譜，有

β=-α，即零級(jí)光譜衍射角等于入射角，且二者分居法線異側(cè)方向上，此時(shí)各種不同波長的光沿同一方向衍射。衍射角與波長無關(guān)，不起色散作用，無分光作用。一級(jí)光譜K=-1d(sinα±sinβ)=Kλ當(dāng)一束平行的復(fù)合光以一定的入射角照射光柵平面時(shí)，對(duì)于給定的光譜級(jí)次（K≠0），即K、α、d一定時(shí),衍射角隨波長的增大而增大，產(chǎn)生光的色散；這樣不同波長的多色混合光經(jīng)光柵衍射后將成為單色光，一級(jí)、二級(jí)、...均勻排列在零級(jí)光譜兩側(cè)。（P18）

一般說來，具有色散作用的一級(jí)譜線最強(qiáng)，高級(jí)次譜線可濾光片消除光譜重疊。也可在光路中加一個(gè)譜級(jí)分離器（低色散的棱鏡）配合工作，是檢測器只單獨(dú)接受某一級(jí)的光譜。（2）光柵的光學(xué)特性常用色散率、分辨率和集光本領(lǐng)（閃耀特性）來表示。A色散率——表示不同波長的光譜線色散開的能力。

dβ/dλ為衍射角對(duì)波長的變化率，即光柵的角色散率。

表示兩條波長相差dλ的光線被光柵色散后分開的角度的大小。

當(dāng)β很小，且變化不大時(shí)，cosβ≈1，光柵的角色散率決定于光柵常數(shù)d和光譜級(jí)數(shù)K

，常數(shù)，不隨波長改變，均排光譜（優(yōu)于棱鏡之處）。角色散率只與色散元件的性能有關(guān)；線色散率還與儀器的焦距有關(guān)。

B光柵的

f為會(huì)聚透鏡的焦距。在實(shí)際工作中，常用倒線色散率：用dλ/dl表示，nmmm-1

dλ/dl

值越大，色散率越小。

光柵光譜為勻排光譜，即線色散率基本不隨波長而改變。C、光柵的分辨能力

在波長相近的兩條譜線中，當(dāng)一條譜線波長的極大值正好落在另一條譜線波長的極小值上時(shí)，認(rèn)為這兩條線是可分辨的。實(shí)際工作中，兩圖中間的光強(qiáng)約為中央最大的80%，在這種情況下，兩譜線中央最大距離即是光學(xué)儀器能分辨的最小距離（可分離的最小波長間隔）；例題：

要分開平均波長為500nm，波長差為0.001nm的兩條譜線，光柵的理論分辨率R至少為(對(duì)于一級(jí)光譜)？若刻線數(shù)為120