光栅光谱的特点

光栅光谱的特点

     (1 ) 光栅光谱的多级次性 经棱镜色散后形成的光谱, 只是按波长次序排 列成一个单一的光 谱。而经 衍射光栅色散后形 成的光谱, 则是 包含 m = 0、 ±1、±2、±3…所有级次光谱的总和。同一块光栅对同一束入射复合光可在 不同位置形成一系列不同级次的光谱, 在 m = 0 两侧有对称分布的正级次光谱 和负级次光谱。因此, 光栅光谱的多级次性是原理性的、本质的, 是不可避免 的。光栅的这个特性, 将对光栅的应用产生许多相应的问题, 它会直接对紫外 可见分光光度计的光谱分辨率和光谱的检测造成困难, 这是所有紫外可见分光 光度计的设计者、制造者、使用者必须重视的问题。

     (2 ) 光栅光谱的级次重叠 由光栅方程 d( sinα±sinβ) = mλ可知, 波长为 λ的一级 ( m = 1 ) 光谱线、波长为 λ/ 2 的二级 ( m = 2 ) 光谱线、波长为 λ/ 3 的三级 ( m= 3) 光谱线等都具有同样的衍射角, 即 βλ, 1 =βλ/ 2 ,2 = βλ/ 3 ,3 = … = βλ/ m , m。这就是衍射光栅光谱的级次重叠。即衍射光栅在同一位置有不同级次 的不同波长的光谱线。在宽波段范围内进行高分辨率光谱研究或光谱分析工作 时, 光栅光谱的级次重叠是非常明显的, 必须采取有力的措施, 把不需要的波 段隔离掉或滤掉; 如采用前置单色器或相应波段的滤光片等。只有这样, 才能 避免不需要级次光谱的干扰, 才能保证紫外可见分光光度计的分辨率和分析测 试数据的准确性和可靠性。

    (3 ) 光栅光谱的匀排性 由光栅方程 d(sinα±sinβ) = mλ可知, 在衍射角 不太大的情况下 ( 如在一级光谱内, 靠近光栅法线区域时 ) , 不同波长光谱线 的位置基本上与其波长值成比例。因此, 光栅光谱中的各个波长谱线排列比较均匀, 并随着波长值线性增加或减少, 相应的光栅光谱线的位置 ( 如离光栅法 线的距离) 也线性变化。光栅光谱的排列比较均匀, 不同波长区中同样波长差 的两根谱线之间的距离变化不太大。光栅光谱的匀排性不但使光谱更加整齐、 匀称, 而且对定性分析时初步判断、估计谱线的波长值等比较方便。 在棱镜光谱中, 由于不同波长的光线受到不同程度的折射而被色散。而棱 镜材料对不同波长的折射率变化是不与波长成线性的。棱镜材料在短波方向的 折射率的变化要比长波区的变化大得多。因此, 棱镜光谱中的谱线排列情况是 不均匀的。在短波区, 因 d n/ dλ大, 谱线排列非常稀疏, 而在长波区, 则因 d n/ dλ小, 谱线排列非常稠密。所以, 同样大小的波长差值, 相应的谱线之间 的距离, 短波处要大于长波处。因此, 棱镜在紫外区的色散要比可见、近红外 区的色散大。所以, 有些紫外可见分光光度计 ( 特别是高档紫外可见分光光度 计) 都用石英棱镜作前置单色器, 就是这个道理。 此外, 在谱线的波长分布顺序方面, 光栅与棱镜也是不同的; 在光栅光谱 中, 波长越长的光线衍射角数值越大, 谱线越偏离光栅法线。在棱镜光谱中, 波长越长的光线, 偏向角越小, 相应的谱线分布越接近入射角方向的位置。