什么是光谱学？

光谱学是研究各种形式的电磁辐射与物质的相互作用。这种相互作用可能引起电子激发（如紫外线）、分子振动（如红外）或核自旋取向（如核磁共振）。

当光或其他辐射落在某些材料的液体、气体或固体上时，它的一部分会被材料吸收。这种吸收导致原子、分子和它们之间的键以与入射辐射相同的频率范围进行振动。因此，我们要么看到照度，要么看到极化的变化或偶极矩的变化。这完全取决于我们所使用的辐射类型。

什么是光谱仪，它们是如何工作的？

光谱学是研究样品中由于吸收辐射而发生的变化。光谱仪利用这些变化来识别和评估样品。当一束白光照射到一个三角棱镜上时，它被分离成各种成分（ROYGBIV）。这就是所谓的光谱。允许产生和查看光谱的光学系统被称为光谱仪或分光仪。还有许多其他形式的光是人眼不可见的，光谱学被扩展到包括所有这些。

分光仪或光谱仪通常由入口狭缝、准直器、色散元件（如光栅或棱镜）、聚焦光学器件和检测器组成。在一个单色仪系统中，通常也有一个出口狭缝，并且只有狭窄的光谱部分被投射到一个单一元素的探测器上。在单色仪中，入口和出口狭缝都在一个固定的位置，并且可以改变宽度。旋转光栅就可以扫描光谱。

光谱仪的基本功能是吸收光线，将其分解成光谱成分，将信号数字化为波长的函数，并通过计算机显示出来。这个过程的第一步是通过光纤电缆将光线通过一个被称为入口狭缝的狭窄孔洞导入光谱仪。当光线进入光谱仪时，狭缝会使光线变暗。在大多数光谱仪中，发散的光线然后被一个凹面镜准直，并引导到一个光栅上。然后，光栅以不同的角度分散光线的光谱成分，然后由第二个凹面镜聚焦并反射到检测器上。另外，凹面全息光栅也可以用来同时执行上述三种功能。这种选择有各种优点和缺点，这将在后面详细讨论。

一旦光被成像到探测器上，光子就会被转换成电子，电子被数字化并通过USB（或串行端口）读出到计算机。然后，软件根据探测器的像素数和衍射光栅的线性色散对信号进行插值，以建立一个校准，使数据在给定的光谱范围内被绘制成波长的函数。然后，该数据可用于无数的光谱应用并进行操作。