科普 | 拆解“光之工具”：光学元件介绍 (下)

光的“纪律委员”

功能：规范光线形态，确保分光均匀性。

▸入射狭缝：限制光束宽度，提高分辨率。狭缝越窄，光谱线越细，但光通量降低。

▸准直元件：将发散光转化为平行光，常用凹面反射镜或透镜实现.

光的“精准分流器”

功能：分光镜是一种利用色散元件（棱镜或光栅）将复色光分解为单色光的光学仪器，通过分析物质对特定波长的吸收或发射特征，揭示其成分与物理状态。

• 折射分光（棱镜式）：依赖不同波长光的折射率差异，形成非线性光谱（蓝紫区展宽，红光区压缩）。

• 衍射分光（光栅式）：通过周期性刻槽产生衍射，形成线性光谱（各色区均匀分布，红光分辨率更优）

趣味冷知识

▸ 19世纪分光镜曾破解太阳元素成分（早于人类登月采样）

▸ 珠宝鉴定用分光镜可识别合成钻石生长纹（需专业训练）

光的“精准定位器”

功能：将色散后的光束聚焦至探测器，形成波长-强度分布。

技术细节：

球面反射镜可消除色差，适用于宽波段光谱（紫外-红外）。

焦平面需与探测器阵列严格对齐，误差需小于微米级。

光的“翻译官”

功能：将光信号转化为电信号，决定仪器的灵敏度与响应速度。

| CCD/CMOS |

适用于可见光，拉曼光谱仪器常用此类检测器。

| InGaAs探测器 | 

覆盖近红外波段，近红外波段的拉曼和荧光仪器常用此类检测器。

| 光电倍增管 | 

放大微弱信号，灵敏度达单光子级别，可作为荧光检测器。