光譜(spectrum),是復色光經(jīng)過色散系統(tǒng)(如棱鏡、光柵)分光后,被色散開的單色光按波長(或頻率)大小而依次排列的圖案,全稱為光學頻譜。本文主要介紹了光譜的基礎知識:光譜范圍及其應用領域。
光譜分辨率在10-1λ數(shù)量級范圍內(nèi)稱為多光譜(Multi-spectral)。包括:可見光、紫外光、紅外光。
多光譜圖像是指包含很多帶的圖像,有時只有3個帶(彩色圖像就是一個例子)但有時要多得多,甚至上百個。每個帶是一幅灰度圖像,它表示根據(jù)用來產(chǎn)生該帶的傳感器的敏感度得到的場景亮度。在這樣一幅圖像中,每個像素都與一個由像素在不同帶的數(shù)值串,即一個矢量相關(guān)。這個數(shù)串就被稱為像素的光譜標記。
光譜分辨率在10-2λ數(shù)量級范圍內(nèi)稱為高光譜(Hyper-spectral)。在電磁波譜的紫外、可見光、近紅外和中紅外區(qū)域,以數(shù)十至數(shù)百個連續(xù)且細分的光譜波段對目標區(qū)域同時成像。
目前高光譜成像技術(shù)發(fā)展迅速,常見的包括光柵分光、聲光可調(diào)諧濾波分光、棱鏡分光、芯片鍍膜等??梢詰迷谑称钒踩⑨t(yī)學診斷、航天領域等領域。
通常將紅外光譜分為三個區(qū)域:近紅外區(qū)(0.75-2.5μm)、中紅外區(qū)(2.5-25μm)和遠紅外區(qū)(25-1000μm)。一般說來,近紅外光譜是由分子的倍頻、合頻產(chǎn)生的;中紅外光譜屬于分子的基頻振動光譜;遠紅外光譜則屬于分子的轉(zhuǎn)動光譜和某些基團的振動光譜。
紅外光譜對樣品的適用性相當廣泛,固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)樣品都能應用,無機、有機、高分子化合物都可檢測。此外,紅外光譜還具有測試迅速,操作方便,重復性好,靈敏度高,試樣用量少,儀器結(jié)構(gòu)簡單等特點,因此,它已成為現(xiàn)代結(jié)構(gòu)化學和分析化學最常用和不可缺少的工具。紅外光譜在高聚物的構(gòu)型、構(gòu)象、力學性質(zhì)的研究以及物理、天文、氣象、遙感、生物、醫(yī)學等領域也有廣泛的應用
由于絕大多數(shù)有機物和無機物的基頻吸收帶都出現(xiàn)在中紅外區(qū),因此中紅外區(qū)是研究和應用最多的區(qū)域,積累的資料也最多,儀器技術(shù)最為成熟。通常所說的紅外光譜即指中紅外光譜。