光譜學(xué)術(shù)語(yǔ)和定義詞匯表

光譜學(xué)術(shù)語(yǔ)與定義可以幫助大家理解那些在海洋光學(xué)的產(chǎn)品介紹與報(bào)告中經(jīng)常提到的術(shù)語(yǔ)。但根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，即使是相同的術(shù)語(yǔ)，在不同產(chǎn)品的描述和定義上也會(huì)有細(xì)微的差別。

| **absorbance

吸光度** | **autonulling

自動(dòng)歸零** | **baseline drift

基線(xiàn)漂移** | **baseline noise

基線(xiàn)噪聲** | **baseline offset

基線(xiàn)回歸** | **blaze wavelength

閃耀波長(zhǎng)** | **boxcar smoothing

平滑** | **chromaticity

色度** | **collimated

Absorbance

吸光度

吸光度（absorbance）：是指光線(xiàn)通過(guò)溶液或某一物質(zhì)前的入射光強(qiáng)度與該光線(xiàn)通過(guò)溶液或物質(zhì)后的透射光強(qiáng)度比值的以10為底的對(duì)數(shù)（即lg(I0/I1)），其中I0為入射光強(qiáng)，I1為透射光強(qiáng)，影響它的因素有溶劑、濃度、溫度等等。

吸光系數(shù)與入射光的波長(zhǎng)以及被光通過(guò)的物質(zhì)有關(guān)，只要光的波長(zhǎng)被固定下來(lái)，同一種物質(zhì)，吸光系數(shù)就不變。

當(dāng)一束光通過(guò)一個(gè)吸光物質(zhì)（通常為溶液）時(shí)，溶質(zhì)吸收了光能，光的強(qiáng)度減弱。吸光度就是用來(lái)衡量光被吸收程度的一個(gè)物理量。

吸光度用A表示。

A=abc，其中a吸光系數(shù)，單位L/(g·cm),b為光在樣本中經(jīng)過(guò)的距離（通常為比色皿的厚度），單位cm ， c為溶液濃度，單位g/L

A=Ecl

影響吸光度的因數(shù)是b和c。a是與溶質(zhì)有關(guān)的一個(gè)常量。此外，溫度通過(guò)影響c，而影響A。

符號(hào)A，表示物質(zhì)對(duì)光的吸收程度。lg(I0/I1)式中I0是通過(guò)均勻的液體介質(zhì)的一束平行光的入射光的強(qiáng)度；It是透射光強(qiáng)度；T是透射比。A值越大，表示物質(zhì)對(duì)光的吸收越大。根據(jù)比爾定律，吸光度與吸光物質(zhì)的量濃度c成正比，以A對(duì)c作圖，可得到光度分析的校準(zhǔn)曲線(xiàn)。在多組分體系中，如果各組分的吸光質(zhì)點(diǎn)彼此不發(fā)生作用，那么吸光度便等于各組分吸光度之和，這一規(guī)律稱(chēng)吸光度的加和性。據(jù)此可以進(jìn)行多組分同時(shí)測(cè)定及某些化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的測(cè)定。在吸光度測(cè)定中，為抵消吸收池對(duì)入射光的吸收、反射以及溶劑、試劑等對(duì)入射光的吸收、散射等因素，可選用雙光束分光光度計(jì)，并選光學(xué)性質(zhì)相同、厚度相等的吸收池分別盛待測(cè)溶液和參比溶液。

Autonulling

自動(dòng)歸零

自動(dòng)歸零是用來(lái)調(diào)整光譜儀的基線(xiàn)回歸，對(duì)于特定的光譜儀，可以把基線(xiàn)回歸到用戶(hù)指定的水平。如果用戶(hù)需要用兩臺(tái)不同的光譜儀測(cè)量同一個(gè)光源的時(shí)候，需要用到這個(gè)功能。這個(gè)功能可以把不同光譜儀的基線(xiàn)調(diào)整成可以互相比較的狀態(tài)，這樣不同的光譜儀輸出的光譜圖才有比較的可能性。

Background Spectrum

背景光譜

背景光譜是指沒(méi)有樣品存在的時(shí)，光譜儀輸出的光譜。暗光譜不同的是，暗光譜代表在完全沒(méi)有光存在的情況下的光譜圖。

比如：在反射率測(cè)量的時(shí)候，用光纖連接的光源，但在室內(nèi)光的環(huán)境下完成。在這種情況下，即使是測(cè)量純黑的樣品，室內(nèi)光也會(huì)進(jìn)入到入射光纖中。這時(shí)阻隔入射光纖將會(huì)阻隔所有光，連背景光譜都被計(jì)算在內(nèi)，就導(dǎo)致了純黑的樣品同樣顯示有一些反射，因?yàn)橹車(chē)覂?nèi)光線(xiàn)會(huì)被當(dāng)做由樣品發(fā)出的。當(dāng)提取背景光譜時(shí)，只有反射光線(xiàn)會(huì)被阻止進(jìn)入光譜儀，在這種情況下，提取背景光譜時(shí)應(yīng)該關(guān)掉光纖連接的光源，只考慮背景光。

作為對(duì)比，暗光譜是指在沒(méi)有光進(jìn)入到光譜儀，由檢測(cè)器、電路、光學(xué)器件等導(dǎo)致檢測(cè)器產(chǎn)生的信號(hào)。

Baseline Drift

基線(xiàn)漂移

光譜儀的基線(xiàn)漂移是因?yàn)闇囟雀淖儗?dǎo)致的平均基線(xiàn)回歸的整體偏差。隨著溫度的增加，暗噪聲的影響將會(huì)增大。然而，取決于（不同）檢測(cè)器，電子補(bǔ)償可能會(huì)隨著溫度升高而增加，也可能會(huì)隨著溫度增加而減小。索尼ILX511B檢測(cè)器就是一個(gè)很典型的基線(xiàn)隨著溫度增加而降低的實(shí)例，因?yàn)樨?fù)電子補(bǔ)償?shù)挠绊懷谏w了因暗噪聲導(dǎo)致的基線(xiàn)小幅增加。理論上，溫度的變化可能會(huì)在檢測(cè)器上產(chǎn)生相同和相反的效果，因此不會(huì)產(chǎn)生基線(xiàn)漂移。

Baseline Noise

基線(xiàn)噪聲

基線(xiàn)噪聲是讀出噪聲、暗噪聲和電子噪聲的總和。基線(xiàn)噪聲的規(guī)范是（通過(guò)以下步驟得到的），首先將光譜儀的積分時(shí)間設(shè)到最低（盡可能的減小暗噪聲）進(jìn)行測(cè)量，然后隔絕進(jìn)入光譜儀的所有光線(xiàn)，記錄下100次光譜數(shù)值。每個(gè)單一像素輸出的標(biāo)準(zhǔn)差的平均值提供了設(shè)備的最小基線(xiàn)噪聲。基線(xiàn)噪聲并不是品質(zhì)因數(shù)，但它可以用于計(jì)算動(dòng)態(tài)范圍。

Baseline Offset

基線(xiàn)回歸（基線(xiàn)補(bǔ)償）

基線(xiàn)回歸指的是在沒(méi)有光入射的情況下，儀器顯示的數(shù)值。這些數(shù)值對(duì)于檢測(cè)器的每個(gè)像元略有不同。像元與像元之間回歸差異的最終形狀形成了固定圖像噪聲?；€(xiàn)回歸有三個(gè)基本影響因素：電子補(bǔ)償，暗電流和讀出噪聲。儀器的單個(gè)平均值可以通過(guò)平均檢測(cè)器所有的基線(xiàn)回歸計(jì)算出來(lái)。

Blaze Wavelength (of a diffraction grating)

衍射光柵的閃耀波長(zhǎng)

對(duì)于刻劃光柵（刻蝕光柵），閃耀波長(zhǎng)是光柵效率曲線(xiàn)的峰值波長(zhǎng)。刻蝕光柵的三角形凹槽的傾斜度是典型的用來(lái)調(diào)整提高特定波長(zhǎng)下特定衍射級(jí)次的亮度。全息光柵是正弦凹槽結(jié)構(gòu)，因此它沒(méi)有刻劃光柵的亮度高，但它比刻劃光柵的散射光水平低，所以減小了雜散光。全息光柵沒(méi)有閃耀波長(zhǎng)。

Boxcar Smoothing

平滑

平滑是一種可以應(yīng)用于光譜的空間平均。該過(guò)程通過(guò)平均相鄰像素點(diǎn)的值來(lái)消除噪聲，因此它會(huì)以犧牲光學(xué)分辨率為代價(jià)來(lái)提高信噪比。空間平均在光譜相對(duì)平坦以及相近像元變化較小的情況下使用是非常有效的，但由此產(chǎn)生是分辨率的損失會(huì)使得尖銳的光譜特征峰難以分辨。當(dāng)應(yīng)用空間平均時(shí)，信噪比會(huì)以像元平均的平方根為基數(shù)進(jìn)行提高。請(qǐng)注意，在海洋光學(xué)軟件中，平滑寬度的值是指所有像元以中間為基準(zhǔn)靠左或靠右的像元和的平均數(shù)。平滑值是4實(shí)際上是將9個(gè)像元一起平均（4個(gè)靠左像元+1個(gè)中心像元+4個(gè)靠右像元），信噪比將以3為倍數(shù)增加。同樣的，平滑值是2（5個(gè)像元）將使信噪比以2.2為倍數(shù)增加，平滑值是0（1個(gè)像元），信噪比以1為倍數(shù)增加（因此光譜不改變）。

Chromaticity

色度

海洋光學(xué)光譜儀可以測(cè)量樣品的色度或顏色。色度是一個(gè)光度參數(shù)（匹配人眼的響應(yīng)），通常用CIE標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)表示。人眼中有錐體細(xì)胞，它充當(dāng)一個(gè)紅，綠，藍(lán)顏色傳感器，你“看”到的每種顏色都是這些細(xì)胞綜合響應(yīng)的結(jié)果。同樣的，光譜儀通過(guò)接收這些傳感器（根據(jù)它的光譜輸出）的光度響應(yīng)來(lái)計(jì)算樣品的顏色，使其最匹配我們所看到的顏色。光譜儀還可以進(jìn)一步操作，通過(guò)量化所看到的樣品的顏色，進(jìn)而計(jì)算出以下參數(shù)：

?相關(guān)色溫（CCT）——當(dāng)絕對(duì)黑體發(fā)射出光與樣品顏色一致時(shí)，黑體的溫度。與傳統(tǒng)意義上的“冷光源、熱光源”不同，光源如果發(fā)藍(lán)光可以被表述為冷光源，如果偏紅光可以被表述為暖光源，然而黑體從紅光到黃光到白光到綠光變化時(shí)，溫度卻逐漸升高。一個(gè)有很高相關(guān)色溫的藍(lán)光LED看起來(lái)比一個(gè)有很低色溫的紅光LED更“冷”。

?色彩飽和度——這是測(cè)量樣品的顏色有多豐富。越白的樣品，越接近色度圖的中間，越比接近色度圖邊緣的樣品有更少的“色彩飽和度”。這于飽和度不同。

?主波長(zhǎng)——在這個(gè)波長(zhǎng)下，可以用一條直線(xiàn)從CIE顏色圖表中的白色“中心點(diǎn)”穿過(guò)CIE樣品坐標(biāo)，打在CIE圖表邊緣上。主波長(zhǎng)不一定是光譜最高峰的波長(zhǎng)。

色度通常由下面的圖表來(lái)說(shuō)明，它包含了人眼能夠感知的每一種色調(diào)。在圖像的邊緣（從底角順時(shí)針移動(dòng)），可見(jiàn)光波長(zhǎng)依次增大。每一種可以看到的顏色都可以通過(guò)圖像邊緣的波長(zhǎng)的顏色疊加而成。樣品通常會(huì)給出CIE的xyz坐標(biāo)（通過(guò)x-y圖可以看出），盡管經(jīng)常用Lab*圖。

樣品的感知顏色將隨著入射光的變化而變化，因此在進(jìn)行顏色反射率測(cè)量時(shí)，表述出你用來(lái)照射你的樣品的光的信息是很重要的。

Collimated

（準(zhǔn)直）

光進(jìn)入樣品中或光譜儀中可能是準(zhǔn)直的，也可能是色散的。準(zhǔn)直光是指只包含了平行入射光的光束，而色散光包含了多個(gè)入射方向。

有些技術(shù)（例如吸光度），入射光一定要是準(zhǔn)直光，準(zhǔn)直光穿透樣品，并被另一側(cè)的光譜儀捕捉到。在進(jìn)行這樣的測(cè)量時(shí)，為了確保海洋光學(xué)的光譜儀校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，準(zhǔn)直透鏡一定要與兩根光纖相連，一根連接光源，一根連接光譜儀。

Cosine Corrector

余弦校正器

余弦校正器是一個(gè)通過(guò)光學(xué)散射方式捕捉180度視場(chǎng)角內(nèi)光信號(hào)的部件。余弦校正器通常是和光纖配套使用，或者在特定情況下，直接和光譜儀的光纖連接在一起。在測(cè)量平面的輻射時(shí)，余弦校正器是非常需要的一個(gè)配件。

Counts

檢測(cè)器的輸出信號(hào)，根據(jù)光子數(shù)量轉(zhuǎn)換成電子的輸出信號(hào)