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光谱基础知识:光谱范围和应用领域

发布时间:2023-04-25
浏览次数:243

光谱(spectrum),是复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)分光后,被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案,全称为光学频谱。本文主要介绍了光谱的基础知识:光谱范围和应用领域。

光谱(spectrum),是复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)分光后,被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案,全称为光学频谱。本文主要介绍了光谱的基础知识:光谱范围和应用领域。


光谱

 

光谱的范围

1. 多光谱:光谱分辨率在10-1λ数量级范围内称为多光谱(Multi-spectral)。包括:可见光、紫外光、红外光

2. 高光谱:光谱分辨率在10-2λ数量级范围内称为高光谱(Hyper-spectral)。在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域,以数十至数百个连续且细分的光谱波段对目标区域同时成像

3. 红外光谱:通常将红外光谱分为三个区域:近红外区(0.75-2.5μm)、中红外区(2.5-25μm)和远红外区(25-1000μm)。一般说来,近红外光谱是由分子的倍频、合频产生的;中红外光谱属于分子的基频振动光谱;远红外光谱则属于分子的转动光谱和某些基团的振动光谱。

由于绝大多数有机物和无机物的基频吸收带都出现在中红外区,因此中红外区是研究和应用最多的区域,积累的资料也最多,仪器技术最为成熟。通常所说的红外光谱即指中红外光谱。

 

光谱的应用领域

1. 多光谱:多光谱图像是指包含很多带的图像,有时只有3个带(彩色图像就是一个例子)但有时要多得多,甚至上百个。每个带是一幅灰度图像,它表示根据用来产生该带的传感器的敏感度得到的场景亮度。在这样一幅图像中,每个像素都与一个由像素在不同带的数值串,即一个矢量相关。这个数串就被称为像素的光谱标记。图像处理

2. 高光谱:目前高光谱成像技术发展迅速,常见的包括光栅分光、声光可调谐滤波分光、棱镜分光、芯片镀膜等。可以应用在食品安全、医学诊断、航天领域等领域。

3. 红外光谱:红外光谱对样品的适用性相当广泛,固态、液态或气态样品都能应用,无机、有机、高分子化合物都可检测。此外,红外光谱还具有测试迅速,操作方便,重复性好,灵敏度高,试样用量少,仪器结构简单等特点,因此,它已成为现代结构化学和分析化学最常用和不可缺少的工具。红外光谱在高聚物的构型、构象、力学性质的研究以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域也有广泛的应用

 


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