直讀光譜儀的基本原理

一 、 光譜分析簡介
1 、直讀光譜儀的電磁輻射的基本特征
光譜是按照波長（或波數、頻率）順序排列的電磁輻射。天空的彩虹、自然界的極光等均是人們早期觀察到的光譜， 但它們僅是電磁輻射的很小的一部分可見光譜。 還有大量的不能被人們直接看到的和感覺到的光譜，如γ射線、x 射線、紫外線、紅外線、微波及無線電波等，這些也都是電磁輻射，它們只是頻率或波長不同而已。
電磁輻射實際是一種以巨大速度通過空間而傳播的能量（光量子流） ，具有波動性和微粒性。就波動性而言，電磁輻射在空間的傳播具有波的性質，如同聲波、水波的傳播一樣，可以用速度、頻率、波長和振幅這樣一些參數來描述，并且傳播時不用任何介質，且易于通過真空。在真空中所有電磁輻射的速度相同，常用光速（c）來表示，c 的數值為：2.99792*10 3米/秒。
在一定的介質中，它們之間的關系為δ＝V/C=1/λ

式中：V-------頻率，單位時間內的波數；λ…………波長，為沿波的傳播方向、相鄰兩個波間相位相同的兩點之間的距離；δ…………波數，單位長度內波長的個數。C 是光速。

    就電磁輻射的微粒性來說，每個光量子均有其特征的能量 ε，它們與波長或頻率之間的關系可以用普朗克（Planck）公式表示：ε＝hv＝h（c/λ） 波長是相鄰間相位相同的兩點之間的距離。

式中：h 是普朗克常數，其值為 6.626*10 -34  焦耳/秒
2 、 直讀光譜儀的電磁波譜區域
電磁輻射按波長順序排列稱磁波譜。 他們是物質內部運動的一種客觀反映， 也就是說任一波長的光量子的能量 ε 與物質的內能變化△E=E 2 -E 1 =ε＝hv＝h（c/λ）
如果已知物質由一種狀態，E 2 過渡到另一種狀態 E 1 時，其能量差為△E=E 2 -E 1便可按照公式計算出相應的光量子的波長。 下表列出了各輻射區域、 波長范圍及相應的能及躍遷類型。對于成分分析主要應用近紫外及可見光區。
表一 電磁波譜區域
輻射區域  波長范圍  躍遷類型
γ 射線區  5－140 皮米  核能級躍遷
Х 射線區  0.01－10.0 納米  內層電子能躍遷
遠紫外區  10－200 納米  原子及分子
近紫外區  200－380 納米  外層電子
可見區  380－780 納米  能級躍遷
近紅外區  0.78－3 微米  分子振動
中紅外區  3－30 微米  能級躍遷
遠紅外區  30－300 微米  分子轉動能級躍遷
微波區  0.3 毫米－1 米  電子自旋和核子旋
射頻區  1－1000 米  能級躍遷
注：1 米＝10 3 毫米＝10 6 微米＝10 9 納米＝10 12 皮米
3、直讀光譜儀的光譜分析內容
光譜分析是根據物質的特征光譜來研究化學組成、 結構和存在狀態的一類分析領域。 可細分為原子發射光譜分析、原子吸收光譜分析、分子發射光譜分析、分子吸收光譜分析、X射線熒光光譜分析、紅外和拉曼光譜分析等各類分析方法。原子發射光譜分析是根據試樣物質中氣態原子（或離子）被激發以后，其外層電子輻射躍遷所發射的特征輻射能（不同的光譜） ，來研究物質化學組成的一種方法。常稱為光譜化學分析， 也簡稱為光譜分析。 光電光譜分析方法是用光電轉換器件進行測量的發射光譜分析。
在光電光譜分析中，計算機的應用已很普遍。