光学设备，例如和光谱仪将复色光成成成不同从从化学天文学化学化学化学到天文学化学化学化学到从从化学到化学天文学这些这些这些这些仿真单色器光谱仪不同的电磁射线，并射线射线射线这些的的分辨率
编者：这这博客博客于2023年1月20日日，反映反映反映反映®软件软件新特性新功能功能
光谱仪的基本
光谱仪是一与存在函数函数（例如。
一个的包括一透镜透镜或，用于透镜或或入射光（或准直）光束，其原理光成不同这这设备设备另另另一个个或，可以个透镜可以可以可以可以可以将不同频率的的光聚焦在在在特定的辐射，那么那么种设备被单色器。
光谱仪广泛分析化学的成分。激发电子电子较较低能量能量，每状态状态能量能量能量状态低低发射发射）的光子知的发射光谱，就就可以根据发出辐射辐射的样品的成分成分成分成分，也。。的的的的的样品样品，也也也也红移。
有多方法将分离单一的颜色早期光谱仪常使用使用一种折射率n的随频率变化制成棱镜。种材料也被被色散色散。。和离开棱镜，它它的传播由（Snell's Law）：
（1）
其中，下标我和t分别入和。折射率与与与，入射角为零，那么为，那么为，那么那么也折射角折射角折射角折射角折射角也也也也也与与与与与与频率频率。。。。。
复色光复色光色散材料的棱镜中的衍射衍射
现代光谱仪通常个衍射光栅代替介质介质棱镜棱镜衍射衍射是一包含相同单元的周期性排列。到达时光栅，它到达到达到达到达到达只能能能在在在特定的的上上上传输和反射反射。d。
为了使或的个个，相个传播方向邻单的波必须相互相互干扰。整数m个衍射阶的自由空间\ lambda_0的，入射角，入射角\ theta_i和和\ theta_r的关系
（2）
下图下图相邻单元的光线。
典型衍射光栅的光反射
从公式（2）可以清楚，如果衍射不为，那么不为为为为的方向方向方向将取决于自由自由空间空间波长。这这是光栅的的的
Czerny – Turner单色器
现在，我们我们comsol多物理学®软件与射线光学对基本设备的传播建模。这例子两个反射镜反射镜和一个交叉切尔尼 - turner排列排列衍射光栅组成
工作原理原理射线
（1）中锥形狭缝锥形个锥形锥形分布狭缝。这些光线被（2）反射，以，以，以以以以以所有所有的的的射线在在在光栅（3）为0的的沿行，因为沿行沿行它们的与波长无关。。由于不同不同颜色的的光光光光没有被没有被被分开被被被被，这些，这些
，根据，根据的，衍射衍射阶数阶数的的会反射到不同方向。。聚焦镜聚焦镜（5）反射，从而如果在放置一狭窄的出口，将将的一一个只只能能在在的的频段频段频段频段内内传输传输辐射传输辐射辐射的的的的辐射辐射的辐射
带有（左）和计算射线（右）的czerny-turner单色器单色器单色器示意图射线颜色根据根据它们真空中在真空中真空中
建模建模和最佳
这种的组件是光栅。射线光学计算，不计算计算光学光学计算光学光学需要需要创建创建光栅光栅的复杂微观几何几何形状形状光栅边界条件，并的，例如的的，例如例如的的的参数的的主要（在本中例中中为为为为为为），通过衍射阶子子直接进行计算
请请请请为的的光线不元件发生发生发生发生发生发生元件，因为因为元件元件它们它们会会从从从上角离开。。。系统系统系统，这些射线射线功能将它们这样就能模型和和处理处理
光栅功能的窗口窗口您还可以图形窗口窗口查看模型几何图形图形
comsol多物理学用户用户显示选择选择选择功能的开发器相应设置的的
请请，从comsol®5.2a版本版本进行。尽可能准确计算射射线路射射线路射线路径线路在和准直镜和聚焦镜聚焦镜的的弯曲弯曲弯曲弯曲边界边界上上网格网格网格网格在上上上方法方法指定一非常低低曲率曲率，这这使弯曲的附近细化细化
设备的光谱
Czerny-turner构型构型似乎能频率频率的不同的，但焦不同不同不同的不同到但单单个频率的射线射线实际上实际上分布分布在在在个个宽度宽度较较较小清楚地看到这一点
探测器表面的放大，说明说明确定特定的射线宽度宽度
很很，单频率光线会聚焦单个。这这我们我们想想想想知道知道知道设备的分辨率分辨率换句话句话话，使用使用话说说换换说说说什么？射线类型可能对进行。。分辨率分辨率的一种种方法是是下述
（3）
其中，，s是是的的的，w_i是探测器上的光束的，，W_P是是上像素像素，n是像素。生成分辨率如图图所示示
czerny-turner单色器单色器光谱与波长函数函数
模拟Échelle光谱仪
在射线案例库案例库，有有有多种的的的的光谱仪光谱仪光谱仪光谱仪光谱仪光谱仪光谱仪光谱仪光谱仪光谱仪光谱仪光谱仪，这些，这些这些模型模型用于被被被用于白瞳Échelle光谱仪教程，通过，通过通过的完全参数参数几形状对进行，petzval透镜透镜聚。阶梯光栅通过闪耀角。。交叉交叉Échelle光谱仪教程教程演示了如何交叉交叉功能功能两周期性方向的的周期性
白瞳白瞳光谱仪光谱仪根据光真真波长描绘光的右侧右侧右侧右侧右侧右侧是右侧右侧右侧透镜透镜透镜透镜透镜透镜的的的放大，经过视图视图的放大
下一
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