年,牛顿通过玻璃三棱镜分光实验,让太阳光展现出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的绚丽色彩,揭示了太阳光是复合光的真相,这*发现成为光谱学的萌芽。1814 年,夫琅禾费设计分光装置并观察太阳光,用狭缝装置改进光谱成像质量,绘制出太阳光谱中的黑斑位置。1859 年末,克希霍夫与本生制成*台结构完整的光谱分析仪器,完成光谱成分分析,确定光谱与原子性质的关系,开启光谱定性分析时代,并借此发现新元素。此后,罗兰研制出高精度光栅刻线机,用凹球面衍射光栅制成太阳光谱图,不断推动光谱仪发展。进入现代,美国、德国、瑞士等国相继研制出多种*进光谱仪,使其步入商品化阶段,随后又迈向自动化、光电化进程,分析速度和精度大幅提升。中国的光谱仪发展始于新中国成立后,如今已构建起完善的研究、设计、生产体系,产品广泛应用于各*域。
光谱仪*般由多个关键系统协同工作。光源和照明系统,在发射光谱研究中作为被研究对象,在吸收、喇曼、荧光光谱研究中用于照射或激发物质,照明系统则负责汇聚光能量并传递。准直系统包含入射狭缝和准直物镜,将入射光转化为平行光投向色散系统。色散系统堪称核心,通过棱镜的物质色散、光栅的多缝衍射或法布里 - 珀罗干涉仪的多光束干涉,把复合光分解为光谱。聚焦成像系统将色散后的光束聚焦在焦平面上,形成按波长排列的单色狭缝像,可能是线状光谱、带状光谱或连续光谱。检测记录和显示系统接收光谱信号,测量其波长、强度等参数,并以光谱图形式记录和展示。

光谱仪家族成员众多,按工作原理可分为基于空间色散的经典光谱仪和基于调制原理的新型光谱仪。经典光谱仪稳定可靠,新型光谱仪则具备检测速度快、灵敏度高等优势。按色散原理又有棱镜光谱仪、光栅光谱仪、干涉光谱仪等。
在冶金*域,光谱仪助力分析金属成分,保障产品质量;地质勘探中,帮助识别矿物元素,探寻宝藏;石油化工里,用于监测产品纯度和反应进程;医药卫生方面,检测药物成分、分析生物样本;环境保护时,监测大气、水质污染情况。此外,在军事侦察、宇宙探索、资源和水文探测等前沿*域,光谱仪也是不可或缺的得力助手。
光谱仪,这*融合智慧与科技的结晶,在过去的岁月里不断演进,照亮了人类探索微观**的道路。在未来,随着科技的持续进步,它必将在更多*域大显身手,为人类认识**、改造**贡献更强大的力量,解锁更多未知的奥秘。