第一章 绪论 1
1-1 光谱仪器 1
1-2 光谱仪器特性 2
工作光谱区 2
色散率 3
分辨率 4
光强 5
工作效率 7
1-3 光谱仪器的分类 8
1-4 光谱仪器发展史概述 9
光谱仪器的形成阶段 10
光谱仪器作为实验室研究工具的阶段 11
光谱仪器在工业中应用的阶段即光谱仪器制造工业的形成和发展阶段 13
光谱仪器实行光电化、自动化和发展新原理的阶段 15
1-5 光谱仪器的应用 17
光谱仪器在重工业中的应用 18
光谱仪器在轻工业和农业中的应用 18
光谱仪器在生物学和医学中的应用 19
光谱仪器在物理学和化学中的应用 19
光谱仪器在天文学和空间物理学中的应用 20
参考文献 20
第二章 光谱和光谱技术 21
2-1 光谱 21
定义 21
特性 21
测量单位 22
2-2 光谱与物质结构 23
2-3 光谱的激发 29
2-4 光的吸收定律 32
2-5 谱线增宽效应 34
不同粒子的碰撞效应 34
同种粒子的碰撞效应 35
电场的作用——斯特克效应 35
磁场的作用——塞曼效应 37
热运动作用——多普勒效应 37
未激发原子的吸收作用——谱线自蚀效应 38
2-6 光谱分析 39
发射光谱分析 39
吸收光谱分析 40
赖曼光谱分析 40
荧光光谱分析 41
原子吸收光谱分析 42
参考文献 42
第三章 光谱仪器的配用光源 43
3-1 火焰、火花和电弧发生器 43
火焰 43
火花 46
电弧 48
3-2 气体放电灯源 50
气体放电的种类 50
气体放电灯源的基本特点 51
水银灯 51
钠光灯 53
铯光灯 54
光谱灯 55
氢弧灯 56
空心阴极灯 56
3-3 热辐射光源 58
绝对黑体的热辐射定律 58
钨丝灯 61
能斯脱灯 62
硅碳棒 63
3-4 激光器和它在光谱仪器中的应用 64
激光和普通光 64
激光器 64
激光在光谱仪器中的应用 66
参考文献 67
第四章 光谱仪器的色散元件 69
4-1 色散原理概述 69
透光物质的色散作用 69
衍射色散作用 69
干涉色散作用 69
干涉调制色散作用 70
4-2 三棱镜的色散原理 70
概述 70
三棱镜的分光原理 71
最小偏向的条件 71
角色散率 72
角色散宽度 72
增加三棱镜角色散率的途径 73
理论分辨率 74
角放大率 75
4-3 分光棱镜组的色散原理 76
角色散率 77
角色散宽度 77
理论分辨率 78
4-4 分光棱镜的种类 78
三棱镜 78
赖才尔福特棱镜 78
直视棱镜 79
利脱尔棱镜 79
赖才尔福特自准棱镜 80
阿贝恒偏向棱镜 80
瓦茨沃尔脱棱镜系统 80
科纽棱镜 82
阿贝棱镜系统 83
其他多棱镜组 83
棱镜-透镜系统 84
费利棱镜 84
4-5 棱镜非主截面的色散作用——光谱线的弯曲 84
4-6 光线在棱镜中的损失 87
4-7 温度对棱镜色散作用的影响 88
4-8 制造分光棱镜的材料 90
光谱透明区 90
色散率 90
光学均匀性 90
双折射 91
化学稳定性 91
4-9 分光棱镜的设计 97
4-10 反射式平面衍射光栅的色散原理 101
概述 101
色散原理和公式 102
光谱级和自由色散区 102
角色散率 103
角放大率 103
理论分辨率 104
非主截面内的色散作用（谱线的弯曲） 104
光谱级的强度分布 105
4-11 空间反射式平面衍射光栅的色散特性 108
概述 108
光栅的空间色散方程 109
角色散率 111
自由色散区 111
分辨率 111
光谱线的倾斜 112
光谱的弯曲 112
4-12 反射式衍射光栅的制造 113
概述 113
机械刻划 114
光电刻划 117
光栅复制 119
全息照相刻划 119
4-13 反射式阶梯光栅的色散原理 120
概述 120
色散原理 121
角色散率和色散区 121
分辨极限和分辨率 122
光谱强度分布 123
4-14 陆末-盖克平行板 123
4-15 法布里-珀罗干涉色散原理 127
概述 127
干涉极大值条件 127
角色散率和色散区 128
光强分布及其与反射膜和介质的关系 129
分辨极限和分辨率 132
光束渐晕对强度的影响，球面法布里-珀罗干涉仪 133
反射面的加工精度对分辨率的影响 134
温度对分辨率的影响 134
法布里-珀罗干涉仪的主要优缺点 135
复合法布里-珀罗干涉仪 135
4-16 光谱滤光片 137
光学滤光片的种类 137
固体吸收滤光片 139
干涉滤光片 140
干涉滤光片的光谱特性与光束入射角和周围环境的关系 146
剩余反射滤光片 147
衍射光栅和网格反射滤光片 149
磨砂反射滤光片 150
散射滤光片 151
组合滤光片 153
参考文献 153
第五章 光谱仪器的成象系统 155
5-1 光谱仪器理想成象系统的基本特点 155
概述 155
线放大率 155
视场 156
光瞳和相对孔径 157
5-2 象差和它的种类，象差在光谱仪器成象系统中的作用 157
象差的不可避免性 157
单色象差的种类 158
球差 160
彗差 162
象散和象面弯曲 163
畸变 165
色差 165
轴向色差 166
倍率色差 166
5-3 象差和成象系统的设计 166
光谱仪器光学设计的目的和任务 166
光谱仪器成象系统的初级象差系数 167
光谱仪器成象系统的象差校正要求 168
5-4 透射式物镜的设计 172
概述 172
未消色差物镜 176
消色差物镜 177
平谱面物镜的设计方法 178
5-5 反射式物镜的设计 180
概述 180
凹球面镜 180
凹抛物面镜 182
双反射面物镜（卡谢克连物镜） 183
5-6 反射式成象系统 185
反射式成象系统的特点 185
水平成象系统的轮廓概算 185
摄谱仪水平成象系统的象差计算 187
单色仪水平成象系统的象差计算 190
垂直对称成象系统 194
自准成象系统 196
5-7 凹面衍射光栅理论 199
光程差函数 199
衍射极大值的条件 200
聚焦条件 200
凹面光栅光谱的一些特性 201
凹面光栅的象差计算 203
狭缝象的象散结构 205
5-8 凹面衍射光栅成象系统 206
罗兰成象系统 206
艾伯尼成象系统 207
巴森-隆成象系统 207
依格尔成象系统 208
垂直入射成象系统 209
径向成象系统 210
掠入成象系统 211
谢亚-那米欧卡（Seya-Namioka）成象系统 211
欧那卡（Onaka）成象系统 212
沃茨握尔成象系统 213
凹面光栅的消象散系统 214
5-9 色散棱镜和平面光栅在非平行光束中所产生的象差 215
色散棱镜在非平行光束中的象差 215
平面光栅在非平行光束中的象差 216
落入色散元件的光束的非平行性的影响 217
参考文献 218
第六章 光谱仪器的接收系统 220
6-1 概述 220
6-2 眼睛和它的主要特性 221
眼球的结构 221
视觉生理 222
眼睛的象差 222
眼睛的分辨率 222
亮度的对比能力 223
视见函数——光谱相对灵敏度 224
眼睛的适应性 224
6-3 感光材料与它的主要特性 225
潜象的构成 225
潜象的处理——显影和定影 225
乳胶特性曲线 226
乳胶的衬度（对比度） 226
乳胶的宽容度L 226
乳胶的分辨率 227
光谱灵敏度 227
谱片的背景和谱线的扩散 228
乳胶特性曲线的制作法和阶梯减光板 229
6-4 摄谱接收法的主要附属设备 230
光谱投影仪 230
测微光度计 231
光谱比长仪 231
6-5 光电元件和它的电子线路 232
光电元件的基本特性 232
内光电效应的光电元件——真空光电管 233
外光电效应的光电元件——光电倍增管 235
光电倍增管的接线线路和供电 237
光电管与光电倍增管的信号与噪音比 238
光敏电阻与它的线路 240
光电池和它的接线电路 240
6-6 热电元件和它的特性 242
真空热电堆与它的特性 242
热辐射计和它的接线图 243
气体接收器和它的结构 245
6-7 光电信号的放大 246
放大器工作特性的主要指标 247
放大器的干扰 249
电子管放大器 251
半导体（晶体管）放大器 254
6-8 光电信号的显示 256
参考文献 258
第七章 光谱仪器的装校调试 260
7-1 概述 260
7-2 常用的装校调试仪器 261
水准器 261
放大镜 261
显微镜 262
平行光管 263
望远镜 263
自准平行光管 265
经纬仪 266
刀口仪 266
7-3 主要组件的装校 266
狭缝组 266
棱镜台与光栅台 268
物镜 269
7-4 总体装校 269
7-5 补角棱镜自准定位法 271
7-6 标记定位法 273
7-7 五角棱镜定位法和测角定位法 275
7-8 刀口法（阴影法） 277
工作原理 277
反射式物镜位置的校正 278
反射镜的装配质量的检查 280
7-9 星点法 280
星点法的工作原理 280
轴上象差对衍射象的影响 282
轴外象差对衍射象的影响 283
典型的星点彩色衍射象 284
7-10 总体精密调试和摄谱精调法 286
7-11 凹面光栅光谱仪的装调 289
绕x轴转动的成象关系的变化 289
绕y轴转动的成象关系的变化 289
绕z轴转动的成象关系的变化 290
7-12 法布里-珀罗干涉仪的调整 291
参考文献 291
第八章 光谱仪器的结构设计 292
8-1 概述 292
结构设计的任务和要求 292
结构设计程序 293
基准选择和尺寸标注 294
8-2 光学零件的结构设计 295
透镜 295
反射镜 297
棱镜 297
8-3 狭缝结构的设计 298
刀口的设计 298
狭缝宽度的调节机构 299
狭缝高度的调节 300
狭缝倾斜机构 302
狭缝的调焦机构 302
8-4 光学零件的固定 302
滚边固定法 302
压圈固定法 303
压板固定法 305
胶接固定法 306
色散棱镜的固定法 307
8-5 棱镜和光栅的转动机构 308
杠杆传动机构 308
蜗轮蜗杆传动机构 310
钢带滚轮传动机构 310
读数机构 311
8-6 凸轮的设计 312
8-7 暗盒和板移结构 315
参考文献 317
第九章 光谱仪器的总体设计 318
9-1 总体设计的目的和内容 318
9-2 光学系统的选择 319
概述 319
摄谱仪系统的选择 320
单色仪系统的选择 322
9-3 接收系统的选择 324
9-4 总体结构的安排 325
9-5 模型试验和新产品试造 328
9-6 实际线色散率的测定 329
9-7 实际分辨率和它的测定 330
真实谱线宽度α＇？ 331
衍射宽度α＇？ 331
几何宽度α＇？ 332
象差宽度α＇α 332
照明光束的相干性对分辨率的影响 332
接收系统对分辨率的影响 334
摄谱试验法 334
干涉测量法 335
电磁场分谱法 335
偏振分谱法 336
光电扫描法 337
9-8 杂散光的产生和它的消除 338
9-9 产品技术质量标准的制定 340
制定产品技术质量标准的必要性 340
摄谱仪的主要技术质量标准 340
分光光度计的主要技术质量标准 340
参考文献 341
第十章 看谱仪和摄谱仪 342
10-1 看谱仪 342
概述 342
34W型验钢镜 342
工业看谱仪 343
10-2 摄谱仪的概述 345
一般说明 345
棱镜摄谱仪与光栅摄谱仪的比较 346
摄谱仪与光电光谱仪的比较 347
10-3 摄谱仪的照明系统 348
对摄谱仪照明系统的设计要求 348
照明方式的分类 349
三透镜照明系统的性能和它的设计 350
10-4 棱镜摄谱仪 352
中型石英摄谱仪 353
大型石英自准摄谱仪 354
组合式万能玻璃棱镜摄谱仪 355
特大型组合式玻璃棱镜摄谱仪 358
10-5 光栅摄谱仪 361
概述 361
平面光栅摄谱仪的光学性能 361
平面光栅摄谱仪的结构特点 365
固定式大型光栅摄谱仪 366
10-6 真空紫外摄谱仪 367
应用 367
空气对远紫外光谱的吸收 367
光学系统的选择 368
远紫外光谱区的反射膜 369
真空摄谱仪的结构设计 371
10-7 超宽光谱范围的光栅摄谱仪 371
参考文献 374
第十一章 光电直读光谱仪（光电析钢仪和光量计） 375
11-1 概述 375
应用 375
分类 375
光电直读光谱分析的基本原理 376
电子计算机在光电直读光谱仪器中的应用 377
11-2 光电析钢仪 378
概述 378
内标光道的选择 379
分析光道的扫描方法 380
光电接收系统 381
11-3 光谱的激发和照明系统 382
光谱激发过程中的电干扰和它的消除 383
氩气在光谱激发中的作用 383
氩气火花架和供氩系统 385
照明系统 386
11-4 光量计的光学系统 387
概述 387
棱镜光学系统 388
平面光栅光学系统 389
凹面光栅成象系统 389
11-5 光量计的接收系统 390
概述 390
聚光镜系统 391
接收元件 392
积分器和控制系统 392
放大-记录系统 393
11-6 谱线位移的校正和消除 395
谱线位移的产生原因 395
谱面位移的校正方法 396
谱线位移消除的根本办法 398
参考文献 399
第十二章 单色仪和分光光度计 400
12-1 概述 400
12-2 单色仪 400
透射式单色仪 400
反射式棱镜单色仪 402
反射式光栅单色仪 404
强光单色仪 405
12-3 双单色仪 406
双单色仪的色散率和分类 406
色散相加的双单色仪 407
色散相减的双单色仪 408
几点设计注意事项 409
12-4 多次色散的单色仪系统 410
12-5 紫外可见和近红外分光光度计 411
概述 411
光源和照明系统 412
分光系统 413
光度光学系统 415
接收系统 415
荧光分光光度计 416
12-6 红外分光光度计 417
概述 417
双光束红外分光光度计的测量原理 419
光源和光度光学系统 419
分光系统 422
光电接收元件和它的聚光系统 425
光电接收系统 425
12-7 远红外光栅分光光度计 428
概述 428
远红外光源和接收元件 428
单光束远红外光栅分光光度计 429
双光束远红外光栅分光光度计 429
参考文献 437
第十三章 高分辨率光谱仪（经典干涉光谱仪） 439
13-1 概述 439
13-2 阶梯光栅摄谱仪 439
透射式阶梯光栅摄谱仪 439
外平行光反射式阶梯光栅摄谱仪 440
内平行光反射式阶梯光栅摄谱仪 441
13-3 陆末-盖克板干涉光谱仪 442
13-4 法布里-珀罗干涉摄谱仪 445
概述 445
外平行光法布里-珀罗干涉摄谱仪 446
内平行光法布里-珀罗干涉摄谱仪 447
会聚光法布里-珀罗干涉摄谱仪 448
复合法布里-珀罗干涉摄谱仪 448
13-5 法布里-珀罗分光计 449
概述 449
仪器函数和实际分辨率 450
法布里-珀罗分光计的光强和预色散器 451
法布里-珀罗分光计的成象系统 451
倾斜法布里-珀罗分光计 451
变光学厚度法布里-珀罗分光计 452
环形和圆孔出射光栏的设计 453
变焦距法布里-珀罗分光计 455
参考文献 455
第十四章 干涉调制光谱仪 456
14-1 基本思想 456
14-2 栅栏分光计 458
概述 458
狭缝和栅栏 459
单光束栅栏分光计 460
双光束红外栅栏分光光度计 462
14-3 干涉调幅分光计（SISAM） 464
迈克尔逊干涉仪 464
选择性调幅原理 465
干涉图象的变迹 466
设计中几点说明 466
14-4 干涉调频光谱仪 467
工作原理 467
分辨率与立体角 468
迈克尔逊干涉调频光谱仪 469
片光栅干涉调频光谱仪 471
参考文献 471
第十五章 光谱仪器的使用和保养 472
15-1 概述 472
15-2 光学零件的清洗与保养 472
15-3 光谱仪器工作环境的要求 473
15-4 操作安全 474
附表 476
附表1 几种常用晶体材料性能表 476
附表2 常用晶体材料的折射率表 477
附表3 常用晶体的折射率的温度关系表 481
附表4 石英玻璃的折射率表 483