物理化學的工具與方法

光譜儀(spectrometer)

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把一塊玻璃稜鏡對著陽光,白光就散開成一道彩虹。光譜儀就是這塊稜鏡的實驗室版本,它把分光這件事做得很仔細,並精確測量每種顏色出來多少光。不再靠你用肉眼看彩虹,而是由探測器記錄下一條亮度隨顏色變化的精確曲線。

更準確地說,光譜儀是一種把光(或其他輻射)分離成各個波長、並測出每個波長強度的儀器,最終給出一條光譜。典型的光譜儀有一個光源、一個把光散開的部件(稜鏡,或更常見的衍射光柵),以及一個讀取訊號的探測器。這個詞涵蓋了許多共享這一核心功能的機器,從桌面式紫外-可見儀到研究級的紅外系統。

為什麼重要:因為每一種原子和分子都吸收或發出它特有的一組波長,光譜就像一張指紋。化學家透過讀取哪些顏色缺失或出現、強弱如何,來鑑定物質並測出各成分有多少。一個提醒:光譜儀只給出數字;把這些數字變成化學結論是光譜分析的工作,而一台校準不良的儀器會給出自信卻錯誤的指紋。

一家水質實驗室讓白光穿過紫外-可見光譜儀裡的一份處理過的水樣。光柵把透過的光散開,探測器在硝酸鹽吸收的某個波長處發現一個凹陷。這個凹陷的深度告訴分析員硝酸鹽的濃度,精確到幾個百萬分之一。

光譜儀把一張看不見的化學指紋,變成一條你能讀懂的曲線。

光譜儀、分光鏡和分光光度計容易混淆。分光鏡只是讓你看到光譜;光譜儀以數值方式測量波長和強度;分光光度計則是專門用來測量樣品吸收多少光的光譜儀。在日常實驗室的說法裡,這些界線常常被模糊。

又稱
光谱仪光譜儀