光譜儀，又稱分光儀，是一種將含有多種波長光的復合光分解為具體單一光譜線的科學儀器。其工作原理基于光的色散現(xiàn)象，具體過程如下：

一、基本組成

光譜儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括光源模塊、光路準直模塊、光學色散模塊、光路聚焦模塊、光信號采集模塊以及光譜數(shù)據(jù)收集傳輸模塊等。具體來說，光譜儀由一個入射狹縫、一個色散系統(tǒng)、一個成像系統(tǒng)和一個或多個出射狹縫組成。

二、工作原理

光源發(fā)射：由光源發(fā)出連續(xù)的白光或特定波長的單色光，作為待分析的光源。

狹縫篩選：光線通過光譜儀的入射狹縫，這一過程確保了只有特定方向上的光線能夠進入光譜儀內(nèi)部，有效限制了光線的發(fā)散范圍。

色散分離：隨后，光線進入色散元件（如光柵、棱鏡等），這些元件利用光的色散性質(zhì)，將光線按照波長分解為一系列不同波長的光譜線，并使其按照波長順序在空間上分散開來。

檢測轉(zhuǎn)換：分散后的光線落在檢測器上，檢測器通常由光敏電荷耦合器件（CCD）或光電二極管等光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成，它們能夠?qū)⒔邮盏降墓庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號。

信號處理：轉(zhuǎn)換后的電信號經(jīng)過放大、濾波等信號處理過程，以提高信號的信噪比和準確性。

光譜展示：最終，處理后的電信號被轉(zhuǎn)換成光譜圖像或數(shù)據(jù)，清晰地展示出不同波長的光強度分布，從而實現(xiàn)對光譜的詳細分析和測量。

三、應(yīng)用

利用光譜儀獲得的元素特征波長信息，可以定性判斷樣品中是否含有該元素；通過元素特征譜線的強度可以定量計算該元素含量，即利用一系列標樣制定工作曲線，對比待測試樣和工作曲線坐標上的強度，得到待測試樣中元素的含量。光譜儀的多樣化需求正驅(qū)動著市場的不斷細分與拓展，其應(yīng)用領(lǐng)域包括但不限于：

生物醫(yī)學：在生物醫(yī)學研究和臨床診斷中發(fā)揮重要作用。如紫外-可見吸收光譜分析可用于蛋白質(zhì)、核酸、維生素等生物分子的測定和定量。

材料科學：在材料科學研究、合成及性能評估中具有廣泛應(yīng)用。如拉曼光譜分析可以表征材料的晶體結(jié)構(gòu)和成分。

環(huán)境監(jiān)測：用于監(jiān)測環(huán)境中的污染物、氣候變化等。如紅外光譜分析可用于大氣中溫室氣體的測定和追蹤。

綜上所述，光譜儀的工作原理是利用光的色散性質(zhì)，將不同波長的光在特定的裝置中分離，并測量其光強度，從而實現(xiàn)對光成分的分析。