光谱仪,光谱响应,辐射量,辐照度,辐射亮度,辐射率,光栅,辐射计

光谱仪简介

光谱仪( Spectroscope)是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，由棱镜或衍射光栅等构成，利用光谱仪可测量物体表面反射的光线，。阳光中的七色光是肉眼能分的部分(可见光)，但若通过光谱仪将阳光分解，按波长排列，可见光只占光谱中很小的范围，其余都是肉眼无法分辨的光谱，如红外线、微波、紫外线、X射线等等。通过光谱仪对光信息的抓取、以照相底片显影，或电脑化自动显示数值仪器显示和分析，从而测知物品中含有何种元素。这种技术被广泛地应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等的检测中。

将复色光分离成光谱的光学仪器。光谱仪有多种类型，除在可见光波段使用的光谱仪外，还有红外光谱仪和紫外光谱仪。按色散元件的不同可分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和干涉光谱仪等。按探测方法分，有直接用眼观察的分光镜，用感光片记录的摄谱仪，以及用光电或热电元件探测光谱的分光光度计等。单色仪是通过狭缝只输出单色谱线的光谱仪器，常与其他分析仪器配合使用。

图片

图中所示是三棱镜摄谱仪的基本结构。狭缝S与棱镜的主截面垂直，放置在透镜L的物方焦面内，感光片放置在透镜L的像方焦面内。用光源照明狭缝S，S的像成在感光片上成为光谱线，由于棱镜的色散作用，不同波长的谱线彼此分开，就得入射光的光谱。棱镜摄谱仪能观察的光谱范围决定于棱镜等光学元件对光谱的吸收。普通光学玻璃只适用于可见光波段，用石英可扩展到紫外区，在红外区一般使用氯化钠、溴化钾和氟化钙等晶体。目前普遍使用的反射式光栅光谱仪的光谱范围取决于光栅条纹的设计，可以具有较宽的光谱范围。

表征光谱仪基本特性的参量有光谱范围、色散率、带宽和分辨本领等。基于干涉原理设计的光谱仪（如法布里-珀罗干涉仪、傅立叶变换光谱仪）具有很高的色散率和分辨本领，常用于光谱精细结构的分析。

单色仪

科技名词定义

中文名称：

单色仪

英文名称：

monochromator

定义：

从一束电磁辐射中分离出波长范围极窄单色光的仪器。

所属学科：

机械工程(一级学科) ；光学仪器(二级学科) ；物理光学仪器(三级学科)

本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

monochromator

光谱仪器中产生单色光的部件。

单色仪与光谱摄谱仪的结构相似，为从宽波段的辐射束中分离出一系列狭窄波段

的电磁辐射。它以出射狭缝取代摄谱仪焦面上的感光板。有棱镜单色仪和光栅单色仪。

其中光栅单色仪比较应用广泛。在科研、生产、质控等环节。无论是穿透吸收光谱，还是荧光光谱，拉曼光谱，如何获得单波长辐射是不可缺少的手段。由于现代单

色仪可具有很宽的光谱范围（UV- IR），高光谱分辨率（到0.001nm）,自动波长扫描，完整的电脑控制功能极易与其他周边设备融合为高性能自动测试系统，使用电脑

自动扫描多光栅单色仪已成为光谱研究的首选。

当一束复合光线进入单色仪的入射狭缝，首先由光学准直镜汇聚成平行光，再通

过衍射光栅色散为分开的波长（颜色）。利用每个波长离开光栅的角度不同，由聚焦

反射镜再成像出射狭缝。通过电脑控制可精确地改变出射波长。

光谱响应

(1)指光阴极量子效率与入射波长之间的关系.

(2)光谱响应表示不同波长的光子产生电子-空穴对的能力。定量

地说，太阳电池的光谱响应就是当某一波长的光照射在电池表面上时，每一光子平均所能收集到的载流子数。太阳电池的光谱响应又分为绝对光谱响应和相对光谱响应。各种波长的单位辐射光能或对应的光子入射到太阳电池上，将产生不同的短路电流，按波长的分布求得其对应的短路电流变化曲线称为太阳电池的绝对光谱响应。如果每一波长以一定等量的辐射光能或等光子数入射到太阳电池上，所产生的短路

电流与其中最大短路电流比较，按波长的分布求得其比值变化曲线，这就是该太阳电池的相对光谱响应。但是，无论是绝对还是相对光谱响应，光谱响应曲线峰值越高，越平坦，对应电池的短路电流密度就越大，效率也越高。

(3)太阳电池并不能把任何一种光都同样地转换成电。例如：通常红光转变为电的比例与蓝光转变为电的比例是不同的。由于光的颜色（波长）不同，转变为电的比例也不同，这种特性称为光谱响应特性。光谱响应特性的测量是用一定强度的单色光照射太阳电池，测量此时电池的短路电流，然后依次改变单色光的波长，再重复测量以得到在各个波长下的短路电流，即反映了电池的光谱响应特性。

(4)光谱响应特性与太阳电池的应用：从太阳电池的应用角度来说，太阳电池的光谱响应特性与光源的辐射光谱特性相匹配是非常重要的，这样可以更充分地利用光能和提高太阳电池的光电转换效率。例如，有的电池在太阳光照射下能确定转换效率，但在荧光灯这样的室内光源下就无法得到有效的光电转换。不同的太阳电池与不同的光源的匹配程度是不一样的。而光强和光谱的不同，会引起太阳能电池输出的变动。

辐射量

科技名词定义

中文名称：

辐射量

英文名称：

radiant quantity

定义：

用能量单位度量的与辐射有关的各种量。

所属学科：

机械工程(一级学科) ；光学仪器(二级学科) ；光学仪器一般名词(三级学科)

辐照度

科技名词定义

中文名称：

辐照度

英文名称：

irradiance

定义1：

单位时间内投射到单位面积上的辐射能量。

所属学科：

大气科学(一级学科) ；大气物理学(二级学科)

定义2：

物体在单位时间、单位表面上接受到的辐射能。单位为W/m2。

所属学科：

电力(一级学科) ；可再生能源(二级学科)

定义3：

照射到包含所述点的无限小面元上辐射通量除以该面元的面积。