光学系统中的分光方式汇总

光学系统中的分光方式是将混合在一起的光分解成具有不同波长的光谱的一种技术。分光技术在科学研究和实际应用中具有广泛的应用，包括光谱分析、环境监测、生物医学检测等多个领域。以下是对光学系统中几种主要分光方式的详细介绍。

色散分光

色散分光是通过利用物质的色散能力将光分解成不同波长的光谱的一种方式。色散分光的原理是基于光在介质中传播时，不同波长的光由于折射率的不同而发生不同程度的偏折，从而将不同波长的光分散到不同的方向。

1.棱镜分光

棱镜分光是利用棱镜的色散原理来实现分光的。棱镜由透明材料制成，当光线从棱镜的一边入射并经过棱镜内部时，由于不同波长的光具有不同的折射率，光线在棱镜内部会发生不同程度的偏折，从而将不同波长的光分散开。棱镜分光适用于可见光和近红外波段，因为在这个谱段内，棱镜材料的透过率较高。棱镜分光具有光学效率高的优点，但由于棱镜对光谱的色散是非线性的，并且会引入额外的像差，因此在实际应用中需要考虑这些因素的影响。

2.光栅分光

光栅分光是利用衍射现象来实现分光的。光栅是一种由大量相等宽度、相等间隔的小狭缝组成的光学元件。当光线通过光栅时，每个狭缝都会产生一个衍射条纹，并且从各个狭缝出射的相干波会发生干涉，形成组合的干涉-衍射条纹。这些条纹的位置与波长有关，因此光栅可以作为光谱分光系统的衍射分光元件。光栅分光可以分为透射型和反射型，按面型又可以分为平面、凹面和凸面光栅。光栅分光具有波长范围广、光谱分辨率高等优点，尤其适用于需要高分辨率光谱测量的场合。

干涉分光

干涉分光是利用光的干涉现象来实现分光的。干涉分光的原理是基于两束或多束相干光波在空间某些区域相遇时，由于相位差的不同而发生干涉现象，形成明暗相间的干涉条纹。通过测量干涉条纹的位置和强度分布，可以获得物体的光谱信息。

1.迈克尔逊干涉+傅立叶变换

迈克尔逊干涉仪是一种基于干涉原理的光谱测量仪器，它由一个不动镜和一个可动反射镜组成。当一束光被分成两束并分别通过这两个反射镜反射后，两束光会发生干涉。干涉光的强度与可动反射镜的微位移相关，因此可以通过测量干涉光的强度变化来获得光谱信息。然而，这种方法对机械扫描精度要求较高，且仪器结构庞大、成本高。为了提高测量的精度和效率，可以采用傅立叶变换光谱仪，它利用光谱像元干涉图与光谱图之间的傅立叶变换关系，通过测量干涉图并对干涉图进行傅立叶变换来获得物体的光谱信息。傅立叶变换光谱仪具有多通道、高光通量、高输出的优点，但内部扫描镜的运动需要较高的精度，机械加工和调装比较困难。

其他分光方式

除了上述几种常见的分光方式外，还有一些其他的分光方式，如法布里-珀罗标准具分光、光散射分光等。

1.法布里-珀罗标准具分光

法布里-珀罗标准具是一种利用干涉现象进行分光的光学元件。它由一个透明的平行平板和一个部分反射镜组成。当光线通过法布里-珀罗标准具时，会在平板内部发生多次反射和干涉，形成明暗相间的干涉条纹。这些条纹的位置与波长有关，因此可以通过测量干涉条纹的位置来获得光谱信息。法布里-珀罗标准具具有分辨率高、稳定性好的优点，但制作成本较高。

2.光散射分光

光散射分光是利用光在物质中散射的现象来实现分光的。当光线通过物质时，会与物质中的粒子发生相互作用，使光线发生散射。不同波长的光在散射过程中会有不同的散射角度和强度分布，因此可以通过测量散射光的强度和角度分布来获得光谱信息。光散射分光具有非破坏性、适用范围广等优点，但测量精度和灵敏度相对较低。