光柵分光是分光測色儀常見的分光方式，其根據(jù)光柵形狀的不同，又可以分為平面光柵分光測色儀和凹面光柵分光測色儀。本文對平面光柵分光測色儀和凹面光柵分光測色儀的原理及區(qū)別做了介紹，對顏色測量儀器知識感興趣的朋友不妨了解一下！

平面光柵分光測色儀的原理：

平面光柵分光測色儀的工作原理基于光的色散現(xiàn)象和光電轉(zhuǎn)換原理。首先，儀器的光源發(fā)出的光照射到被測物體表面，物體對不同波長的光進行選擇性吸收、反射或透射。反射或透射光進入儀器內(nèi)部，通過準直鏡將光線變?yōu)槠叫泄?，平行光照射到平面光柵上。平面光柵是在平面基板上刻有一系列等距且平行的刻痕或槽線，當平行光照射到光柵上時，根據(jù)光的衍射和干涉原理，不同波長的光會以不同的角度衍射，從而將復(fù)合光分解成按波長順序排列的單色光。這些單色光再通過聚焦鏡聚焦到光電探測器（如光電二極管陣列）上，光電探測器將不同波長的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過信號處理和放大后，由儀器的微處理器對電信號進行分析和計算，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的算法和色彩空間模型（如CIELAB、CIEXYZ等），將電信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的顏色參數(shù)值，如色度坐標、亮度值等，從而實現(xiàn)對物體顏色的測量和分析。

凹面光柵分光測色儀的原理：

凹面光柵分光測色儀主要基于凹面光柵的分光原理。儀器的光源發(fā)出的光照射到待測物體表面，物體對光進行選擇性吸收、反射（或透射）。反射（或透射）光進入儀器內(nèi)部后，照射到凹面光柵上。凹面光柵是一種在凹面鏡表面刻有一系列等間距刻線的光學(xué)元件，當復(fù)合光照射到凹面光柵上時，由于光的衍射和反射原理，不同波長的光會在不同的角度發(fā)生衍射和反射，并且凹面光柵自身具有聚焦作用，不同波長的光會在凹面光柵的焦平面上聚焦形成按波長順序排列的光譜。這些光譜由放置在焦平面上的光電探測器（如光電二極管陣列）接收，光電探測器將不同波長的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)過放大、濾波等處理后，由儀器的微處理器根據(jù)相應(yīng)的算法和色彩空間模型（如CIELAB、CIEXYZ等）進行計算和分析，從而得出物體的顏色參數(shù)，如色度坐標、亮度值等，實現(xiàn)對物體顏色的測量。

平面光柵分光測色儀和凹面光柵分光測色儀區(qū)別：

1.結(jié)構(gòu)原理區(qū)別

平面分光：通常采用平面光柵作為分光元件。平面光柵是在一塊很平的玻璃上刻畫出一系列等距且平行的刻痕或斜槽。當復(fù)合光照射到平面光柵上時，根據(jù)光的衍射和干涉原理，不同波長的光會以不同的角度衍射，從而將復(fù)合光分解成不同波長的單色光。但平面光柵需要借助成像系統(tǒng)來形成譜線。

凹面分光：采用凹面光柵作為分光元件。凹面光柵本身兼具色散和聚焦兩種作用。光線入射到凹面光柵上，經(jīng)反射和衍射后，不同波長的光會在不同位置聚焦，直接形成光譜，無需額外的聚焦元件，因此在凹面光柵光譜儀中一般只有狹縫、凹面光柵和檢測器組成。

2.光路特點區(qū)別

平面分光：光路中一般需要準直鏡將入射光變?yōu)槠叫泄?，照射到平面光柵上，然后還需要聚焦鏡等元件將衍射后的光聚焦到探測器上。整體光路相對復(fù)雜，需要多個光學(xué)元件來實現(xiàn)光的準直、分光和聚焦。

凹面分光：光路結(jié)構(gòu)相對簡單緊湊，由于凹面光柵的特性，減少了光路中的光學(xué)元件數(shù)量，降低了光路設(shè)計的復(fù)雜性和成本，也減少了光在多個元件之間傳播時可能產(chǎn)生的能量損失和散射等問題。

3.性能表現(xiàn)區(qū)別

平面分光：可通過合理設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)和選擇合適的平面光柵，獲得較高的分辨率，能將不同波長的光較好地分離，適用于對光譜分辨率要求較高的場合。但受光學(xué)元件質(zhì)量、光路設(shè)計等因素影響，雜散光水平相對較難控制。

凹面分光：在一些情況下，由于凹面光柵的像散問題，其分辨率可能會受到一定限制。但凹面光柵能有效減少雜散光，可提高測量的準確性和穩(wěn)定性，在一些對雜散光要求嚴格的應(yīng)用中具有優(yōu)勢。

4.應(yīng)用場景區(qū)別

平面分光：常用于對光譜分辨率要求極高的科研領(lǐng)域，如光譜分析研究、天文觀測等，也適用于需要對顏色進行高精度分析和測量的場合，如高端印刷、色彩科學(xué)研究等。

凹面分光：廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的顏色檢測和質(zhì)量控制，如塑料、涂料、紡織等行業(yè)的顏色測量，還可用于一些對儀器體積和便攜性有要求的現(xiàn)場檢測場景，如建筑材料顏色檢測、汽車涂裝顏色檢測等。

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