浅谈光谱分析

当一束光通过一个吸光物质（通常为溶液）时，溶质吸收了光能，光的强度减弱。吸光度就是用来衡量光被吸收程度的一个物理量。基于吸光度测量的简单易实现与使用方便，吸光度测量被广泛运用于液体和气体的光谱测量技术中,还可以将该应用集成到工业应用环境和客户所关注的测试中。吸光度光谱可以对物质进行定量鉴别，亦或可以对溶液中的分子进行浓度定量分析。

该套件由光谱仪、光源、光纤、比色皿及其支架组成，可应用于液体吸光度和溶液浓度的测量，有以下特点：

• 无需暗室操作，操作简便、消耗试剂量小、重复性好、测量精度高、检测快速
• 可实时读取吸光度值，数据可重复导入读取、使用

不同浓度KMnO4溶液的吸光度曲线

光谱透过率是指从光学系统出射的辐射光通量与投射到光学系统的辐射光通量之比，反映了整个光学系统的辐射光通量损耗的参考标准。透明、半透明物体（包括液体、玻璃等）的光谱透过率的测量具有重大的现实意义和应用价值，例如根据滤光片的光谱透过率来评价滤光片的质量好坏；玻璃透过率是检测玻璃合格与否的重要指标；医疗卫生、工业生产、化工合成等领域中液体的透明性检测。

该套件由光谱仪、光源、光纤和透过率支架组成，适用于滤光片等表面平整、光滑的固体的测量，有以下特点：

• 操作简便、重复性好、检测快速

• 可实时读取透过率值，数据可重复导入读取、使用

• 光程可调

• 自动读取峰值波长、中心波长、FWHM 和透过率值

不同滤光片的光谱透过率

当测量物体为曲面时，标准光垂直入射材料后将会因光的折射效应，折射光将不再按原路径传播，此时很难用光纤对折射光进行采集，而必须改为积分球，将折射光的所有传播路径都包络在积分球中再进行采集。

该套件由光谱仪、光源、光纤、积分球和支架组成，适用于平面或曲面材料的光谱透过率测量，有以下特点：

• 可以测量曲面材料的光谱透过率

• 样品放置方便，无须定制样品夹具

• 操作简便、重复性好、检测快速

• 可实时读取透过率值，数据可重复导入读取、使用

• 自动读取峰值波长、中心波长、FWHM 和透过率值

不同滤光片的光谱透过率

反射和透射一样是物品的基本光学特性，也是光谱测量的基本内容。对于不同种类的样品，为了获取最佳的光谱测量数据，反射、透射这两种基本模式又会演化为更多的形式。物体表面的反射主要有镜面反射和漫反射两种。光在完美的平整表面上的反射是镜面反射。光在毛糙表面上的反射是漫反射。光在大多数物体表面的反射则介于两者之间。反射测量可以用于测量元件的反射率，测量物体的反射颜色和化学样品中的成分信息。

当我们对物体进行反射测量时，判断物体表面主要是哪种反射类型是非常重要的。那些看上去非常晃眼的或者非常光亮的样品表面大多数是镜面反射，因反射光相对入射光而言，角度改变了180度，所以可用光纤来进行取样测量。

该装置由光谱仪、光源、光纤、支架和标准板组成，适用于平整表面的镜面反射材料，有以下特点：

• 样品放置方便，无须定制样品夹具

• 操作简便、重复性好、检测快速

• 可实时读取透过率值，数据可重复导入读取、使用

• 方便读取反射率值

不同颜色纸张的光谱反射率

测量反射率的时候，必须考虑样品的反射是镜面反射还是漫反射。我们观察到物体的颜色大多数是基于漫反射，而那些非常晃眼的或者非常光亮的样品表面大多数是镜面反射和漫反射同时存在。当我们对物体进行反射测量时，判断物体表面主要是哪种反射类型是非常重要的，另外需要判断我们是否要接收全部还是部分的反射光。在食品应用中，大多数反射测量都是基于漫反射来测定的。

该装置由光谱仪、光源、光纤、标准板、积分球及其支架组成，适用于平面或曲面材料的漫反射或镜面反射测量，有以下特点：

• 样品放置方便，无须定制样品夹具

• 操作简便、重复性好、检测快速

• 可实时读取反射率值，数据可重复导入读取、使用

• 无需暗室操作

不同颜色纸张的光谱反射率

制冷型卤钨光源作为参考光源，微型光谱仪作为探测器。当在光源上加装透射模块后，可以测量液体的吸光度并计算溶液浓度，或测量透光物质的透过率，如滤光片；当在光源上加装反射模块后，可以测量物质表面的反射光谱，从而计算该物质的颜色参数。

实验1: 观察各类光源的出射光谱分布, 如太阳光, LED灯等。

LED灯的光谱分布

实验2: 通过测量透过率曲线，可以得到样品的中心波长、透过率和半高宽等光学特性参数。

滤光片特性测量

实验3: 通过测量液体样品的吸光度曲线，利用朗伯-比尔定律，可以测量样品的浓度。

高锰酸钾浓度测量

实验4: 利用标准A光源作为参考光，测出样品的反射率曲线，可以获取样品的色度学参数。

纸张在标准A光源下的色度图