儀器分析光學(xué)分析法導(dǎo)論

關(guān)于儀器分析光學(xué)分析法導(dǎo)論第一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

第一節(jié)光分析基礎(chǔ)

一、光分析法及其特點(diǎn)

opticalanalysisanditscharacteristics

光分析法：基于電磁輻射與待測(cè)物質(zhì)相互作用后所產(chǎn)生的輻射信號(hào)與物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)關(guān)系所建立起來(lái)的分析方法；

電磁輻射范圍：

射線～無(wú)線電波所有范圍；

相互作用方式：發(fā)射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等；光分析法在定性、定量和研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)表征、表面分析等方面具有其他方法不可取代的地位；第二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日三個(gè)基本過(guò)程：（1）能源（電磁輻射：射線～無(wú)線電波）提供能量（輻射能-躍遷：電子躍遷-紫外，振動(dòng)躍遷-紅外，轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷-微波）；（2）能量與被測(cè)物之間的相互作用（發(fā)射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等）；（3）產(chǎn)生信號(hào)（輻射信號(hào)）。

基本特點(diǎn)：（1）所有光分析法均包含三個(gè)基本過(guò)程；（2）選擇性測(cè)量，不涉及混合物分離（不同于色譜分析）；（3）涉及大量光學(xué)元器件。第三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日二、電磁輻射的基本性質(zhì)

basic

propertiesofelectromagneticradiation

1、電磁輻射具有波動(dòng)性和微粒性電磁輻射：以接近光速（真空中為光速）通過(guò)空間傳播能量的電磁波；

c=λν=ν/σ

E=hν=hc/λc：光速；λ：波長(zhǎng)；ν：頻率；σ：波數(shù)；E：能量；h：普朗克常數(shù)第四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日電磁輻射具有波動(dòng)性和微粒性（波粒二象性）：（1）光的波動(dòng)性：光的傳播如光的折射、衍射、偏振和干擾等現(xiàn)象可以用光的波動(dòng)性來(lái)解釋。描述波動(dòng)性的重要參數(shù)是波長(zhǎng)、頻率和光速C，它們的關(guān)系是：＝C∕波動(dòng)性波長(zhǎng)頻率c光速＝2.9979×108m·s-1＝2.9979×1010cm·s-1第五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

（2）光的微粒性

還有一些光學(xué)現(xiàn)象，如光電效應(yīng)、光的發(fā)射和吸收等，只能用光的微粒性才能滿意地解釋。光是由帶有能量的微粒組成的，這種微粒稱為光子或光量子。光子的能量與它的頻率成正比，或與波長(zhǎng)成反比，而與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。

粒子性普朗克常數(shù)h＝6.6262×10-34J·s第六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日波數(shù)（σ）單位：cm-1，物理意義：1cm的間距內(nèi)有多少個(gè)光波第七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日電磁波譜：電磁輻射按波長(zhǎng)順序排列，稱~。第八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日表電磁波譜區(qū)及常用光學(xué)分析方法光譜區(qū)域波長(zhǎng)光學(xué)分析方法

射線5*10-30.14nm射線光譜法

X射線10-3nm~10nmX射線光譜法

光學(xué)區(qū)10nm~1000nm

原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、

原子熒光光譜法、紫外吸收光譜法、

可見(jiàn)吸收光譜法、分子熒光光譜法、紅外吸收光譜法微波0.1mm~1m微波光譜法無(wú)線電波1m以上核磁共振波譜法第九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日3、輻射能的特性（光與物質(zhì)的作用）：

(1)吸收M+hvM*(2)

發(fā)射M*M+hv(3)散射（Scattering）光通過(guò)不均勻介質(zhì)時(shí)部分光偏離原方向傳播的現(xiàn)象。丁鐸爾散射和分子散射.(4)折射（Refraction）折射是光在兩種介質(zhì)中的傳播速度不同；

(5)反射

（Reflection）光通過(guò)具有不同折射率的兩種介質(zhì)的界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射。

(6)干涉（Coherentinterference）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。

(7)衍射（Diffraction）光繞過(guò)物體而彎曲地向其后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象；

(8)偏振（Polarization）只在一個(gè)固定方向有振動(dòng)的光稱為平面偏振光。第十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日三、物質(zhì)和光的作用

當(dāng)一束光照射到物體上時(shí),除透過(guò)部分光與分子沒(méi)有作用外,物質(zhì)將吸收和散射一部分光。

1.物質(zhì)吸收光的過(guò)程

分子吸收光能,吸收時(shí)間極短,只有10-15sec.,電子由基態(tài)躍遷到較高能態(tài)的激發(fā)態(tài)。

X+hv→X*

激發(fā)態(tài)的壽命很短,約為10-8sec.,然后以發(fā)生光物理和光化學(xué)反應(yīng)后,以下列形式回到基態(tài)。

第十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日2、物質(zhì)吸收和發(fā)光的過(guò)程示意圖

第二激發(fā)態(tài)

第一激發(fā)態(tài)

h=△E

三重態(tài)

振動(dòng)能級(jí)基態(tài)

吸收無(wú)輻射退激熒光磷光共振發(fā)射

不發(fā)光，發(fā)熱發(fā)光，波長(zhǎng)最短，不發(fā)熱發(fā)光，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，發(fā)熱發(fā)光，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，發(fā)熱第十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日3、物質(zhì)散射光的過(guò)程示意圖

第二激發(fā)態(tài)

第一激發(fā)態(tài)

h=△E

三重態(tài)

振動(dòng)能級(jí)基態(tài)

ABC

A斯托克斯散射B。瑞利散射C反斯托克斯散射

無(wú)散射散射波長(zhǎng)變短散射波長(zhǎng)變長(zhǎng)第十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日三、光分析法分類

typeof

opticalanalysis

光分析法可分為光譜法和非光譜法兩大類。

光譜法是以光的吸收，發(fā)射和拉曼散射等作用而建立的光譜方法。這類方法比較多，是主要的光分析方法。

１．光譜法

光譜法是基于物質(zhì)與輻射能作用時(shí)，測(cè)量由物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生量子化的能級(jí)之間的躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或散射輻射的波長(zhǎng)和強(qiáng)度進(jìn)行分析的方法。１）吸收光譜法：它是利用物質(zhì)吸收光后所產(chǎn)生的吸收光譜來(lái)進(jìn)行分析的方法。２）發(fā)光光譜法：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３）散射光譜法：利用物質(zhì)對(duì)光的散射來(lái)進(jìn)行分析的方法。第十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

如果按照電磁輻射和物質(zhì)相互作用的結(jié)果，可以產(chǎn)生發(fā)射、吸收和聯(lián)合散射三種類型的光譜。

射線光譜法

X射線熒光分析法Mōssbauer（莫斯鮑爾）譜法原子發(fā)射光譜分析法

1、發(fā)射光譜

原子熒光分析法2、吸收光譜

紫外-可見(jiàn)分光光度法分子熒光分析法原子吸收光譜法分子磷光分析法紅外光譜法化學(xué)發(fā)光分析法核雌共振波譜法3、Raman散射---Raman光譜法:頻率為o的單色光照射到透明物質(zhì)上，物質(zhì)分子會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象。如果這種散射是光子與物質(zhì)分子發(fā)生能量交換的，即不僅光子的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化，它的能量也發(fā)生變化，則稱為Ranmn散射。第十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日光譜法可分為原子光譜法和分子光譜法。原子光譜（線性光譜）：是由原子外層或內(nèi)層電子能級(jí)的變化產(chǎn)生的，由若干條強(qiáng)度不同的譜線和暗區(qū)相間而成的光譜。最常見(jiàn)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；分子光譜（帶狀光譜）：是由分子中電子能級(jí)、振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的變化產(chǎn)生的，由幾個(gè)光帶和暗區(qū)相間而成的光譜。

紫外光譜法（UV）；紅外光譜法（IR）；分子熒光光譜法（MFS）；分子磷光光譜法（MPS）；核磁共振與順磁共振波譜（NMR）；連續(xù)光譜：在一定范圍內(nèi)。各種波長(zhǎng)的光都有，連續(xù)不斷，無(wú)明顯的譜線和譜帶。第十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日線光譜帶光譜E總=E電子+E振動(dòng)+E轉(zhuǎn)動(dòng)第十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

非光譜法：

不涉及能級(jí)躍遷，物質(zhì)與輻射作用時(shí)，僅改變傳播方向等物理性質(zhì)；如偏振法、干涉法、旋光法等；

光譜法與非光譜法的區(qū)別：光譜法：內(nèi)部能級(jí)發(fā)生變化

原子吸收/發(fā)射光譜法：原子外層電子能級(jí)躍遷分子吸收/發(fā)射光譜法：分子外層電子能級(jí)躍遷非光譜法：內(nèi)部能級(jí)不發(fā)生變化，僅測(cè)定電磁輻射性質(zhì)改變第十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日光學(xué)分析法的分類光譜方法：測(cè)量發(fā)射或吸收光譜的波長(zhǎng)和強(qiáng)度非光譜方法定性、定量物質(zhì)內(nèi)部特定的能級(jí)躍遷特征光譜的波長(zhǎng)：定性、結(jié)構(gòu)分析光譜的強(qiáng)度：定量分析原子光譜分子光譜折光、旋光、衍射、比濁法原子發(fā)射光譜原子吸收光譜紅外光譜紫外光譜第十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日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第二十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日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(jiàn)紅外可見(jiàn)核磁共振紫外可見(jiàn)紅外可見(jiàn)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)光第二十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日四、各種光分析法簡(jiǎn)介

abriefintroductionofopticalanalysis

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(cè)元素的共振線，并將溶液中離子轉(zhuǎn)變成氣態(tài)原子后，測(cè)定氣態(tài)原子對(duì)共振線吸收而進(jìn)行的定量分析方法。第二十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日3.原子熒光分析法

氣態(tài)原子吸收特征波長(zhǎng)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(zhǎng)相同或不同的熒光輻射，在與光源成90度的方向上，測(cè)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(guò)程中發(fā)射出比原激發(fā)波長(zhǎng)更長(zhǎng)的熒光，通過(guò)測(cè)量熒光強(qiáng)度進(jìn)行定量分析的方法。

第二十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日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(cè)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(cè)分子被激發(fā)，返回基態(tài)時(shí)發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，依據(jù)其強(qiáng)度與待測(cè)物濃度之間的線性關(guān)系進(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(wú)輻射弛豫(輻射能量)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(cè)定磷光強(qiáng)度進(jìn)行定量分析的方法。第二十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

利用溶液中分子吸收紫外和可見(jiàn)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(zhǎng)強(qiáng)度變化可進(jìn)行定性定量分析。

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(chǎng)的作用下，核自旋磁矩與磁場(chǎng)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。8.紫外吸收光譜分析法第二十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日11.順磁共振波譜分析法

在外磁場(chǎng)的作用下，電子的自旋磁矩與磁場(chǎng)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(wèn)題，旋光計(jì)測(cè)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)。第二十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日五、光分析方法的進(jìn)展

developmentofopticalanalysis

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)10-20g

3.新材料

光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)，損耗少；抗干擾能力強(qiáng)；第二十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

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(cè)器的發(fā)展

電荷耦合陣列檢測(cè)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(cè)定；第二十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日六、光學(xué)分析法的特點(diǎn)(1)靈敏度高。(2)使用試樣量少。(3)光學(xué)分析法適用的被測(cè)組分含量范圍很廣泛。適用于微量、痕量甚至超痕量組分的分析。(4)分析速度快。(5)多元素同時(shí)測(cè)定。第二十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日七、光學(xué)分析法的應(yīng)用(1)成分分析。(2)化學(xué)、物理化學(xué)各種參數(shù)的測(cè)定。(3)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的研究。(4)分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定。(5)遙感分析。(6)特征分析。第三十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日一、光分析法儀器的基本流程

generalprocessofspectrometry

光譜儀器通常包括五個(gè)基本單元：光源；單色器；樣品；檢測(cè)器；顯示與數(shù)據(jù)處理；光源單色器樣品池檢測(cè)器記錄裝置第三十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日二、光分析法儀器的基本單元

mainpartsofspectrometry

1.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：在較大范圍提供連續(xù)波長(zhǎng)的光源，氫燈、氘燈、鎢絲燈等；

線光源：提供特定波長(zhǎng)的光源，金屬蒸氣燈(汞燈、鈉蒸氣燈)、空心陰極燈、激光等；第三十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

1.光源

第三十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日2.單色器

單色器：獲得高光譜純度輻射束的裝置，而輻射束的波長(zhǎng)可在很寬范圍內(nèi)任意改變；

主要部件：（1）進(jìn)口狹縫；（2）準(zhǔn)直裝置(透鏡或反射鏡)：使輻射束成為平行光線；（3）色散裝置(棱鏡、光柵)：使不同波長(zhǎng)的輻射以不同的角度進(jìn)行傳播；第三十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

（4）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。第三十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日棱鏡—根據(jù)光的折射現(xiàn)象進(jìn)行分光

棱鏡對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有不同的折射率，波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，折射率??；波長(zhǎng)短的光，折射率大。平行光經(jīng)過(guò)棱鏡后按波長(zhǎng)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(zhǎng)展開(kāi)的光譜；

棱鏡的光學(xué)特性可用色散率和分辨率來(lái)表征；第三十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日棱鏡的特性與參數(shù)（1）色散率

角色散率：用dθ/dλ表示，表示偏向角θ對(duì)波長(zhǎng)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(kāi)兩條相鄰譜線的能力越強(qiáng)，但頂角越大，反射損失也增大，通常為60度角；

第三十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）分辨率

相鄰兩條靠得很近的譜線分開(kāi)的能力：：兩條相鄰譜線的平均波長(zhǎng)；△λ：兩條譜線的波長(zhǎng)差；b：棱鏡的底邊長(zhǎng)度；n：棱鏡介質(zhì)材料的折射率。所以，棱鏡的分辨能力取決于棱鏡的幾何尺寸和材料；

分辨率與波長(zhǎng)有關(guān)，長(zhǎng)波的分辨率要比短波的分辨率小，棱鏡分離后的光譜屬于非均排光譜。第三十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日光柵(p79)

通過(guò)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。常用的光柵刻痕密度每毫米為1200條、1800條或2400條；根據(jù)工作方式不同分為：透射光柵，反射光柵；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；第三十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日光柵的特性

ABCDE表示平面光柵的一段；

光線L在AJF處同相，到達(dá)AKI平面，光線L2M2要比光線L1M1多通過(guò)JCK這段距離。FEI=2JCK，其后各縫隙的光程差將以等差級(jí)數(shù)增加，3JCK、4JCK等。當(dāng)光線M1、M2、M3到達(dá)焦點(diǎn)時(shí)，如果他們沿平面波陣面AKI同相位，他們就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)明亮的光源相，只有JCK是光線波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)才能滿足條件。第四十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日光柵的色散原理光柵公式：d(sinα±sinθ)=Kλα、θ分別為入射角和衍射角；K為光譜級(jí)次,K=0,±1,±2,…整數(shù)

d為光柵常數(shù)(mm):相鄰兩刻痕間的距離，即為光柵刻痕密度b（mm-1)的倒數(shù)；λ

為衍射光的波長(zhǎng)第四十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日光柵公式d(sinα±sinθ)=Kλdsinα為相鄰入射光波Ⅰ與Ⅱ的光程差；dsinθ為相鄰衍射光波Ⅰ’與Ⅱ’的光程差；d(sinα±sinθ)為光波ⅠⅠ’與光波ⅡⅡ’的總光程差；加號(hào)表示衍射光和入射光在光柵法線的同側(cè)，減號(hào)表示它們?cè)诠鈻欧ň€的異側(cè)；當(dāng)一束復(fù)合光以一定的入射角α照射光柵時(shí)，不同波長(zhǎng)的單色光在不同衍射角θ的方向發(fā)生干涉。

在某一光譜級(jí)次中，即當(dāng)K,α,d一定時(shí)，波長(zhǎng)愈長(zhǎng)的單色光，衍射角愈大。對(duì)于給定的光柵，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)光柵轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)獲得需要的波長(zhǎng)范圍和光譜級(jí)次。第四十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日光柵的參數(shù)：

光柵的特性可用色散率和分辨率來(lái)表征，當(dāng)入射角不變時(shí)，光柵的角色散率可通過(guò)對(duì)光柵公式求導(dǎo)得到：

dθ/dλ為衍射角對(duì)波長(zhǎng)的變化率，即光柵的角色散率。

當(dāng)θ很小，且變化不大時(shí)，cosθ≈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(zhǎng)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)。第四十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日光柵的線色散率

f為會(huì)聚透鏡的焦距。

倒線色散率：用dλ/dl表示，dλ/dl

值越大，色散率越小

第四十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日光柵的分辨能力

光柵的分辨能力根據(jù)Rakleigh準(zhǔn)則來(lái)確定。

等強(qiáng)度的兩條譜線（I，II）中，一條（II）的衍射最大強(qiáng)度落在另一條的第一最小強(qiáng)度上時(shí)，兩衍射圖樣中間的光強(qiáng)約為中央最大的80%，在這種情況下，兩譜線中央最