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光學(xué)儀器是由單個(gè)或多個(gè)光學(xué)器件組合構(gòu)成。光學(xué)儀器主要分為兩大類，一類是成實(shí)像的光學(xué)儀器，如幻燈機(jī)、照相機(jī)等；另一類是成虛像的光學(xué)儀器，如望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、放大鏡等。
光學(xué)儀器是儀器儀表行業(yè)中非常重要的組成類別，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源勘探、空間探索、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、國防建設(shè)以及社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域不可缺少的觀察、測試、分析、控制、記錄和傳遞的工具。特別是現(xiàn)代光學(xué)儀器的功能已成為人腦神經(jīng)功能的延伸和拓展。
照度計(jì)
照度計(jì)（或稱勒克斯計(jì)）是一種專門測量照度的儀器儀表。就是測量物體被照明的程度，也即物體表面所得到的光通量與被照面積之比。照度計(jì)通常是由硒光電池或硅光電池配合濾光片和微安表組成。
光電池是把光能直接轉(zhuǎn)換成電能的光電元件。當(dāng)光線射到硒光電池表面時(shí)，入射光透過金屬薄膜4到達(dá)半導(dǎo)體硒層2和金屬薄膜4的分界面上，在界面上產(chǎn)生光電效應(yīng)。產(chǎn)生的光生電流的大小與光電池受光表面上的照度有一定的比例關(guān)系。這時(shí)如果接上外電路，就會(huì)有電流通過，電流值從以勒克斯（Lx）為刻度的微安表上指示出來。光電流的大小取決于入射光的強(qiáng)弱。照度計(jì)有變檔裝置，因此可以測高照度，也可以測低照度。
照度計(jì)的種類：1.目視照度計(jì)：使用不便，精度不高，很少使用2.光電照度計(jì)：常用硒光電池照度計(jì)和硅光電池照度計(jì)
照度與人們的生活有著密切的關(guān)系。充足的光照，可防止人們免遭意外事故的發(fā)生。反之，過暗的光線可引起人體疲勞的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過眼睛的本身。因此，不適或較差的照明條件是造成事故和疲勞的主要原因之一?，F(xiàn)有統(tǒng)計(jì)資料表明，在所有職業(yè)勞動(dòng)的事故中約有30%是直接或間接因光線不足所造成的。對(duì)體育場（館）的光照要求是非常嚴(yán)格的，光照過強(qiáng)或過暗都會(huì)影響比賽的效果。
那么，人們居住的室內(nèi)對(duì)照度的衛(wèi)生學(xué)要求是如何呢？照度是在衛(wèi)生學(xué)中一項(xiàng)十分重要的指標(biāo)。光是指能引起人眼睛光亮感覺的電磁輻射，當(dāng)光線進(jìn)入眼睛后可產(chǎn)生的知覺稱為視覺。人們所見的光是指可見光，其波長范圍在380～760nm（納米）之間。
采光可分為自然采光和人工光源兩大類。自然采光是指室內(nèi)和地區(qū)的天然照度，有直接的日光照散射光和周圍物體的反射光，常用采光系數(shù)和自然照度表示。而采光系數(shù)是指采光口的有效面積與室內(nèi)地面面積之比。
一般住宅的采光系數(shù)在1/5～1/15之間，居住面積比在1/8～1/10之間（窗面積/室內(nèi)地面面積）。自然照度系數(shù)是用于評(píng)價(jià)自然光的照度水平。它是反映室內(nèi)的和同時(shí)從室外來的光照射關(guān)系。也反映出當(dāng)?shù)毓鈿夂颍ㄗ匀还饽茉春蜌夂虻年柟庹斩戎笜?biāo)的總和）。
為保障人們?cè)谶m宜的光照下生活，我國制定了有關(guān)室內(nèi)（包括公共場所）照度的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。如在公共場所商場（店）的照度衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)≥100Lx；圖書館、博物館、美術(shù)館、展覽館臺(tái)面照度的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)≥100Lx；公共浴室照度衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)≥50Lx；浴室（淋、池、盆?。?ge;30Lx，桑那浴室≥30Lx.國外有關(guān)室內(nèi)照度的標(biāo)準(zhǔn)，如德國推薦幾種額定光強(qiáng)，辦公室包括文書工作區(qū)為300Lx，打字，繪圖工作為750Lx；在工廠，生產(chǎn)線上的視覺工作的照度要求為1000Lx；酒店、公共房間為200Lx；接待點(diǎn)、出納柜為200Lx；商店的櫥窗為1500～2000Lx；醫(yī)院病房為150～200Lx，緊急治療區(qū)為500Lx；學(xué)校、教室為400～700Lx；食堂、室內(nèi)健身房為300Lx等。
對(duì)于照度大小的測量方法，一般用照度計(jì)測量。照度計(jì)可測出不同波長的強(qiáng)度（如對(duì)可見光波段和紫外線波段的測量），可向人們提供準(zhǔn)確的測量結(jié)果。總之，照度與人體健康，尤其是對(duì)眼睛的保健有著重要的衛(wèi)生學(xué)意義。
光譜儀
光譜儀又稱分光儀，廣泛為認(rèn)知的為直讀光譜儀。以光電倍增管等光探測器測量譜線不同波長位置強(qiáng)度的裝置。它由一個(gè)入射狹縫，一個(gè)色散系統(tǒng)，一個(gè)成像系統(tǒng)和一個(gè)或多個(gè)出射狹縫組成。
以色散元件將輻射源的電磁輻射分離出所需要的波長或波長區(qū)域，并在選定的波長上（或掃描某一波段）進(jìn)行強(qiáng)度測定。分為單色儀和多色儀兩種。
根據(jù)現(xiàn)代光譜儀器的工作原理，光譜儀可以分為兩大類：經(jīng)典光譜儀和新型光譜儀。經(jīng)典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器；新型光譜儀器是建立在調(diào)制原理上的儀器。經(jīng)典光譜儀器都是狹縫光譜儀器。調(diào)制光譜儀是非空間分光的，它采用圓孔進(jìn)光。
根據(jù)色散組件的分光原理，光譜儀器可分為：棱鏡光譜儀，衍射光柵光譜儀和干涉光譜儀。光學(xué)多道分析儀OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十幾年出現(xiàn)的采用光子探測器(CCD)和計(jì)算機(jī)控制的新型光譜分析儀器，它集信息采集，處理，存儲(chǔ)諸功能于一體。由于OMA不再使用感光乳膠，避免和省去了暗室處理以及之后的一系列繁瑣處理，測量工作，使傳統(tǒng)的光譜技術(shù)發(fā)生了根本的改變，大大改善了工作條件，提高了工作效率；使用OMA分析光譜，測量準(zhǔn)確迅速，方便，且靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間快，光譜分辨率高，測量結(jié)果可立即從顯示屏上讀出或由打印機(jī)，繪圖儀輸出。它己被廣泛使用于幾乎所有的光譜測量，分析及研究工作中，特別適應(yīng)于對(duì)微弱信號(hào)，瞬變信號(hào)的檢測。
光譜儀應(yīng)用很廣，在農(nóng)業(yè)、天文、汽車、生物、化學(xué)、鍍膜、色度計(jì)量、環(huán)境檢測、薄膜工業(yè)、食品、印刷、造紙、拉曼光譜、半導(dǎo)體工業(yè)、成分檢測、顏色混合及匹配、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、熒光測量、寶石成分檢測、氧濃度傳感器、真空室鍍膜過程監(jiān)控、薄膜厚度測量、LED測量、發(fā)射光譜測量、紫外/可見吸收光譜測量、顏色測量等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
分光光度計(jì)
分光光度計(jì)就是利用分光光度法對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定量定性分析的儀器。而分光光度法則是通過測定被測物質(zhì)在特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸收度，對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析。隨著光度計(jì)行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的企業(yè)和行業(yè)運(yùn)用到了光度計(jì)，也有大量的企業(yè)進(jìn)入了光度計(jì)并發(fā)展。
物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收波長，以及相應(yīng)的吸收系數(shù)是該物質(zhì)的物理常數(shù)。當(dāng)已知某純物質(zhì)在一定條件下的吸收系數(shù)后,可用同樣條件將該供試品配成溶液，測定其吸收度,即可由上式計(jì)算出供試品中該物質(zhì)的含量。
在可見光區(qū)，除某些物質(zhì)對(duì)光有吸收外，很多物質(zhì)本身并沒有吸收,但可在一定條件下加入顯色試劑或經(jīng)過處理使其顯色后再測定,故又稱比色分析。由于顯色時(shí)影響呈色深淺的因素較多，且常使用單色光純度較差的儀器，故測定時(shí)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)品或?qū)φ掌吠瑫r(shí)操作。
分光光度計(jì)已經(jīng)成為現(xiàn)代分子生物實(shí)驗(yàn)室常規(guī)儀器。常用于核酸，蛋白定量以及細(xì)菌生長濃度的定量。儀器主要由光源、單色器、樣品室、檢測器、信號(hào)處理器和顯示與存儲(chǔ)系統(tǒng)組成。
核酸的定量是分光光度計(jì)使用頻率較高的功能。可以定量溶于緩沖液的寡核苷酸，單鏈、雙鏈DNA，以及RNA。核酸的較高吸收峰的吸收波長260 nm。每種核酸的分子構(gòu)成不一，因此其換算系數(shù)不同。
定量不同類型的核酸，事先要選擇對(duì)應(yīng)的系數(shù)。如：1OD 的吸光值分別相當(dāng)于50μg/ml的dsDNA，37μg/ml的ssDNA，40μg/ml的RNA，30μg/ml的Olig。測試后的吸光值經(jīng)過上述系數(shù)的換算，從而得出相應(yīng)的樣品濃度。測試前，選擇正確的程序，輸入原液和稀釋液的體積，爾后測試空白液和樣品液。
事實(shí)上，分光光度計(jì)的設(shè)計(jì)原理和工作原理，允許吸光值在一定范圍內(nèi)變化，即儀器有一定的準(zhǔn)確度和精確度。另外，還需考慮核酸本身物化性質(zhì)和溶解核酸的緩沖液的pH值，離子濃度等：在測試時(shí)，離子濃度太高，也會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)漂移，因此建議使用pH值一定、離子濃度較低的緩沖液，如TE，可大大穩(wěn)定讀數(shù)。
樣品的稀釋濃度同樣是不可忽視的因素：由于樣品中不可避免存在一些細(xì)小的顆粒，尤其是核酸樣品。這些小顆粒的存在干擾測試效果。為了盡大程度減少顆粒對(duì)測試結(jié)果的影響，要求核酸吸光值至少大于0.1A，吸光值好在0.1-1.5A。在此范圍內(nèi)，顆粒的干擾相對(duì)較小，結(jié)果穩(wěn)定。從而意味著樣品的濃度不能過低，或者過高（超過光度計(jì)的測試范圍）。
最后是操作因素，如混合要充分，否則吸光值太低，甚至出現(xiàn)負(fù)值；混合液不能存在氣泡，空白液無懸浮物，否則讀數(shù)漂移劇烈；必須使用相同的比色杯測試空白液和樣品，否則濃度差異太大；換算系數(shù)和樣品濃度單位選擇一致
除了核酸濃度，分光光度計(jì)同時(shí)顯示幾個(gè)非常重要的比值表示樣品的純度，如A260/A280的比值，用于評(píng)估樣品的純度，因?yàn)榈鞍椎奈辗迨?80nm。純凈的樣品，比值大于1.8（DNA）或者2.0（RNA）。如果比值低于1.8 或者2.0，表示存在蛋白質(zhì)或者酚類物質(zhì)的影響。A230表示樣品中存在一些污染物，如碳水化合物，多肽，苯酚等，較純凈的核酸A260/A230的比值大于2.0。A320檢測溶液的混濁度和其他干擾因子。
這種方法是在280nm波長，直接測試蛋白。選擇Warburg 公式，光度計(jì)可以直接顯示出樣品的濃度，或者是選擇相應(yīng)的換算方法，將吸光值轉(zhuǎn)換為樣品濃度。蛋白質(zhì)測定過程非常簡單，先測試空白液，然后直接測試蛋白質(zhì)。由于緩沖液中存在一些雜質(zhì)，一般要消除320nm 的“背景”信息，設(shè)定此功能“開”。與測試核酸類似，要求A280的吸光值至少大于0.1A，較佳的線性范圍在1.0-1.5 之間。實(shí)驗(yàn)中選擇Warburg 公式顯示樣品濃度時(shí)，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)“漂移”。
這是一個(gè)正常的現(xiàn)象。事實(shí)上，只要觀察A280的吸光值的變化范圍不超過1%，表明結(jié)果非常穩(wěn)定。漂移的原因是因?yàn)閃arburg 公式吸光值換算成濃度，乘以一定的系數(shù)，只要吸光值有少許改變，濃度就會(huì)被放大，從而顯得結(jié)果很不穩(wěn)定。蛋白質(zhì)直接定量方法，適合測試較純凈、成分相對(duì)單一的蛋白質(zhì)。紫外直接定量法相對(duì)于比色法來說，速度快，操作簡單；但是容易受到平行物質(zhì)的干擾，如DNA的干擾；另外敏感度低，要求蛋白的濃度較高。
蛋白質(zhì)通常是多種蛋白質(zhì)的化合物，比色法測定的基礎(chǔ)是蛋白質(zhì)構(gòu)成成分：氨基酸（如酪氨酸，絲氨酸）與外加的顯色基團(tuán)或者染料反應(yīng)，產(chǎn)生有色物質(zhì)。有色物質(zhì)的濃度與蛋白質(zhì)反應(yīng)的氨基酸數(shù)目直接相關(guān)，從而反應(yīng)蛋白質(zhì)濃度。
分光光度計(jì)采用一個(gè)可以產(chǎn)生多個(gè)波長的光源，通過系列分光裝置，從而產(chǎn)生特定波長的光源，光源透過測試的樣品后，部分光源被吸收，計(jì)算樣品的吸光值，從而轉(zhuǎn)化成樣品的濃度。樣品的吸光值與樣品的濃度成正比。
分光儀
分光儀又稱分光計(jì), 是用來準(zhǔn)確測量光線偏折角度的儀器。分光儀利用各種原理可以將一束混合光分成多束純光，一般用于光譜分析。以光電倍增管等光探測器在不同波長位置，測量譜線強(qiáng)度的裝置。
其構(gòu)造由一個(gè)入射狹縫，一個(gè)色散系統(tǒng)，一個(gè)成像系統(tǒng)和一個(gè)或多個(gè)出射狹縫組成。以色散元件將輻射源的電磁輻射分離出所需要的波長或波長區(qū)域，并在選定的波長上(或掃描某一波段)進(jìn)行強(qiáng)度測定。
分光儀( Spectroscope)是將成分復(fù)雜的光分解為光譜線的科學(xué)儀器，由棱鏡或衍射光柵等構(gòu)成，利用分光儀可測量物體表面反射的光線。
陽光中的七色光是肉眼能分的部分(可見光)，但若通過分光儀將陽光分解，按波長排列，可見光只占光譜中很小的范圍，其余都是肉眼無法分辨的光譜，如紅外線、微波、紫外線、X射線等等。通過分光儀對(duì)光信息的抓取、以照相底片顯影，或電腦化自動(dòng)顯示數(shù)值儀器顯示和分析，從而測知物品中含有何種元素。這種技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于空氣污染、水污染、食品衛(wèi)生、金屬工業(yè)等的檢測中。
分光儀有多種類型，除在可見光波段使用的分光儀外，還有紅外分光儀和紫外分光儀。按色散元件的不同可分為棱鏡分光儀、光柵分光儀和干涉分光儀等。按探測方法分，有直接用眼觀察的分光鏡，用感光片記錄的攝譜儀，以及用光電或熱電元件探測光譜的分光光度計(jì)等。單色儀是通過狹縫只輸出單色譜線的光譜儀器，常與其他分析儀器配合使用。
激光測距儀
激光測距儀（Laser rangefinder），是利用調(diào)制激光的某個(gè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的距離測量的儀器。激光測距儀測量范圍為3.5~5000米。
按照測距方法分為相位法測距儀和脈沖法測距儀，脈沖式激光測距儀是在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束或一序列短暫的脈沖激光束，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測者到目標(biāo)的距離。
相位法激光測距儀是利用檢測發(fā)射光和反射光在空間中傳播時(shí)發(fā)生的相位差來檢測距離的。激光測距儀重量輕、體積小、操作簡單速度快而準(zhǔn)確，其誤差僅為其它光學(xué)測距儀的五分之一到數(shù)百分之一，右圖中，為典型的相位法測距儀和脈沖法測距儀圖。
1.利用紅外線測距或激光測距的原理
測距原理基本可以歸結(jié)為測量光往返目標(biāo)所需要時(shí)間，然后通過光速c =299792458m/s 和大氣折射系數(shù)n 計(jì)算出距離D。由于直接測量時(shí)間比較困難，通常是測定連續(xù)波的相位，稱為測相式測距儀。當(dāng)然，也有脈沖式測距儀。
需要注意，測相并不是測量紅外或者激光的相位，而是測量調(diào)制在紅外或者激光上面的信號(hào)相位。建筑行業(yè)有一種手持式的激光測距儀，用于房屋測量，其工作原理與此相同。
2.測物體平面必須與光線垂直
通常精密測距需要全反射棱鏡配合，而房屋量測用的測距儀，直接以光滑的墻面反射測量，主要是因?yàn)榫嚯x比較近，光反射回來的信號(hào)強(qiáng)度夠大。與此可以知道，一定要垂直，否則返回信號(hào)過于微弱將無法得到精確距離。
3.可以測物體平面為漫反射
通常也是可以的，實(shí)際工程中會(huì)采用薄塑料板作為反射面以解決漫反射嚴(yán)重的問題。
4.脈沖法激光測距儀娛樂級(jí)產(chǎn)品可以達(dá)到顯示精度1米，測量精度±1米，測量級(jí)產(chǎn)品顯示精度0.1米，測量精度±0.15米。
5.相位式激光測距儀精度可達(dá)到1毫米誤差，適合各種高精度測量用途。
濾光片
濾光片是用來選取所需輻射波段的光學(xué)器件。濾光片的一個(gè)共性，就是沒有任何濾光片能讓天體的成像變得更明亮，因?yàn)樗械臑V光片都會(huì)吸收某些波長，從而使物體變得更暗。
濾光片是塑料或玻璃片再加入特種染料做成的，紅色濾光片只能讓紅光通過，如此類推。玻璃片的透射率原本與空氣差不多，所有有色光都可以通過，所以是透明的，但是染了染料后，分子結(jié)構(gòu)變化，折射率也發(fā)生變化，對(duì)某些色光的通過就有變化了。比如一束白光通過藍(lán)色濾光片，射出的是一束藍(lán)光，而綠光、紅光極少，大多數(shù)被濾光片吸收了。
能從紫外到紅外任意波長﹑λ為 1～500埃的各種干涉濾光片。金屬－介質(zhì)膜濾光片的峰值透射率不如全介質(zhì)膜高，但后者的次峰和旁帶問題較嚴(yán)重。薄膜干涉濾光片中還有一種圓形或長條形可變干涉濾光片，適宜于空間天文測量。此外，還有一種雙色濾光片，它與入射光束成45°角放置，能以高而均勻的反射和透射率將光束分解為方向互相垂直的兩種不同顏色的光，適合于多通道多色測光。干涉濾光片一般要求垂直入射，當(dāng)入射角增大時(shí)，向短波方向移動(dòng)。
這個(gè)特點(diǎn)在一定范圍內(nèi)可用來調(diào)準(zhǔn)中心波長。由于λ和峰值透過率均隨溫度和時(shí)間而顯著變化﹐使用窄帶濾光片時(shí)必須十分小心。由于大尺寸的均勻膜層難于獲得﹐干涉濾光片的直徑一般都小于50毫米。有人曾用拼合方法獲得大到38厘米見方的干涉濾光片﹐裝在英國口徑 1.2米施密特望遠(yuǎn)鏡上﹐用于拍攝大面積星云的單色像。
折射儀
折射儀又稱折光儀，是利用光線測試液體濃度的儀器，用來測定折射率、雙折率、光性，折射率是物質(zhì)的重要物理常數(shù)之一。
產(chǎn)品有手持式折光儀、糖量折光儀、蜂蜜折光儀、寶石折射儀、數(shù)顯折光儀、全自動(dòng)折光儀及在線折光儀。
折射儀的工作原理是建立在全內(nèi)反射的基礎(chǔ)上。該儀器是測量寶石的臨界角，并將讀數(shù)直接轉(zhuǎn)換成折射率值。
產(chǎn)生全反射的條件：
1．折射儀的高折射率棱鏡必須為光密介質(zhì)
2．待測寶石為光疏介質(zhì)
3．接觸液使棱鏡與待測寶石之間形成良好的光學(xué)接觸
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