二、分光系统(monochromator,.wavelength selector)分光系统：将由不同波长的“复合光”分开为一系列“单一”波长的“单色光”的器件。理想的100%的单色光是不可能达到的，实际上只能获得的是具有一定“纯度”的单色光，即该“单色光具有一定的宽度（有效带宽）。有效带宽越小，分析的灵敏度越高、选择性越好、分析物浓度与光学响应信号的线性相关性也越好。构成：狭缝、准直镜、棱镜或光栅、会聚透镜。入射狭量准直镜物镜焦面准直镜物镜其中最主要的分光原件为棱镜和光槽。(一)棱镜(Prism)1、棱镜的作用是把复合光分解为单色光。这是由于不同波长的光在同一介质中具有不同的折射率而形成的。常用的棱镜有Coru(考纽)棱镜是顶角a为60°的棱镜：为了防止生成双像，Ltow(立特鲁)棱镜是由2个30棱镜组成，一边为左旋石英，另一边为右旋石英，左旋、右旋石英做成30棱镜。(左旋+右旋一消除双像)(镀膜反射)26对于同一材料，光的折射率为其波长的函数。在可见及紫外光谱域，可用下式表示(科希(Cauchy)经验公式)：B CB式中n为折射率，I为波长，A、B、C为常数。(1)对给定的棱镜(A、B固定)，波长越长，折射率愈小。当包含有不同波长的复合光通过棱镜时，不同波长的光就会因折射率不同而分开。这种作用称为棱镜的色散作用。(2)不同材料制成的棱镜，对光的折射率不同(P34,图3-8)如紫外光区石英、氟石等材料折射率随波长的改变较大(dnld入值较大)：可见光区玻璃的dn/dλ值较大：红外光区岩盐的dnld入值较大。2、最小偏向角和色散率入射光法线介质Ⅱ介质I折射光sinin=sinr偏向角：等腰棱镜有两个相同的折射面，它的折射线与入射线形成的夹角0叫偏向角当入射线射入棱镜内的折射线与棱镜底边平行时，入射角与出射角相等，此时偏向角最小。i1=2r1=2=2i1一A代入折射定律公式，得0称为最小偏向角。实践证明，当光以最小偏向角通过棱镜时，得到的谱线质量最好A+sin-=nsin22(1)角色散率（偏向角随波长的变化率）=nsin-棱镜公式（等腰）227A2sincos1A+0dA dn2dn2ddcos-2A+0221-n2sin2Ade2sin2dnd12在光谱仪中，棱镜一般安置在最小偏向角的位置（入射光通过棱镜是与底边平行），这时棱镜的顶角A越大或折射率越大，棱镜的角色散率越大。如果光谱仪中安装数个相同的棱镜，且其位置都处在最小偏向角位置，则总的角色散率等于单个棱镜的角色散率乘以所用的棱镜数目。2m sinAdnd-n'sin2Ad若要增加光谱仪的角色散率，可以采用下列办法：①增加棱镜的数目（最多用两个）使用这种办法时，要考虑成本和光强减小的问题（最多用两个）②增大棱镜的顶角这种办法将受到入射角大于临界角时发生全反射的限制。例如，对于棱镜，当顶角等于65时，紫外线就不能折射出来，所以其顶角一般为60°。③改变棱镜的材料即改变dn/dl。在400nm~800nm波长范围内，玻璃棱镜比石英棱镜的色散率大。但在200nm~400nm的波长范围内，由于玻璃强烈地吸收紫外光，无法采用，故只能采用石英棱镜。对于同一种材料的棱镜，波长越短，dndl越大，角色散率也越大，因此，短波部分的谱线分得较开一些，长波部分的谱线靠得紧些。(2)线色散率在光谱仪中，谱线最终是被聚焦在光谱焦面上，以便进行检测。此时，用角色散率难以表示谱线之间的色散距离，而采用线色散率d∥来表示。线色散率表示波长相差dl的两条谱线在焦面上的距离dl.线色散率越大，表示两条谱线之间的距离也越大。在实际工作中，常用线色散率的倒数d/d表示，倒线色散率dl/dl的意义是焦面上单位长度内容纳的波长数，单位nm/mm。此值越大，色散率越小。28