光谱仪原理
光谱仪是将复杂的光分解成光谱线的科学仪器，一般主要由棱镜或衍射光栅等构成。

光谱仪可以检测物体表面所反射的光，通过光谱仪对光信息的抓取、以照相底片显影，或通过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。

光谱仪不仅可以测量可见光，还可以检测肉眼不可见的光谱，比如利用光谱仪将阳光分解，并按波长排列，可以看到可见光只占了光谱的很小的一个范围，其余都是肉眼不可见的光谱，如红外线、微波、紫外线、X射线等等。

总体来说，光谱仪是利用光学原理，对物质的组成成分和结构进行检测，分析和处理的科学设备，具有分析精度高、测量范围大、速度快和样品用量少等优点。

因此，其广泛应用于冶金、地质、石油化工、医药卫生、环境保护等部门，也是军事侦察、宇宙探索、资源和水文勘测所必不可少的仪器。

根据现代光谱仪的工作原理，可以将光谱仪分为两大类，即经典光谱仪和新型光谱仪。

经典光谱仪是依据空间色散原理来工作，而新型光谱仪则是依据调制原理，因此经典光谱仪都是狭缝光谱仪器，而调制光谱仪则由圆孔进光，它是非空间分光的。

下面简单介绍一下经典光谱仪的原理。

由于光谱仪要测量所研究光（即所研究物质的反射、吸收、散射或受激发的荧光等）的光谱特性，如波长、强度等，所以，光谱仪应具有以下功能：一、分光：按一定波长或波数把被研究光在一定空间内分开；二、感光：按照光信号强度，将其转化成相应的电信号，从而测量出各个波长的光的强度，以及光强度随着波长变化的规律；三、绘谱线图：记录保存分开的光波及其强度按波长或波数的发布规律或显示出对应光谱图。

要具备上述功能，一般光谱仪器都可分成四部分:光源和照明系统，分光系统，探测接收系统和传输存储显示系统。

下面是经典光谱仪的一张结构示意图：
一、光源和照明系统。

一般来说，在研究物质的发射光谱如气体火焰、交直流电弧以及电火花等激发试样时，光谱仪研究对象就是光源；而在研究吸收光谱、拉曼光谱或荧光光谱时，光源则作为照明工具（如汞灯、红外干燥灯、乌灯、氙灯、LED、激光器等等）照射在研究物质上，光谱仪测量研究物质所反射的光，因此为了尽可能多地会聚光源照射的光强度，并传递给后面的分光系统，就需要专门设计照明系统。

二、分光系统。

分光系统是任何光谱仪的核心部分，一般由准直系统、色散
系统、成像系统三部分组成，主要作用是按照一定波长规律把要测量的光在一定空间内分开。

如上图所示，准直系统一般由入射狭缝和准直物镜组成，入射狭缝必须位于准直物镜的焦平面上，这样才可以保证光源和照明系统发出的光经狭缝照射到准直物镜后，能够变成平行光束，然后投射到色散系统上。

色散系统的功能是将入射的单束复合光分解为多束单色光，多束单色光再经过成像物镜后，便会按照波长的顺序成像在透镜焦平面上，经过以上几个步骤，所测量的光便由单束的复合光转化为多束单色光的像。

目前主要的色散系统主要有物质色散（如棱镜）、多缝衍射（如光栅）和多光束干涉（如干涉仪）。

三、探测接收系统。

探测接收系统的作用是就是实现光电信号的准换，即将成像系统焦平面上接收的光谱能量转换成易于测量的电信号，并通过电信号测量出各单色光的波长和强度，从而获得被研究物质的特性参数，如物质的组成成分及其含量以及物质的温度等等。

目前光谱仪器的接收系统可以分为目视系统、摄谱系统和光电系统。

经典光谱仪器根据设计需要可以选择其中一种，但干涉调制光谱仪器只能采用光电接收系统。

四、传输存储显示系统。

该系统是功能将探测接收系统转换出来的电信号进行初步处理，处理后可以将其存储或通过高速传输接口传送给计算机，通过计算机对光谱数据进行进一步数据处理及显示等等。