光谱仪器是光电领域的重要组成部分，它利用光学原理对物质的结构和成分进行测量、分析和处理，具有高分析精度、测量范围大、速度快等优点。广泛应用于冶金、地质、石油、化工、医卫生、环境保护等领域，同时也是军事侦察、宇宙探索、资源和水文探测等不可或缺的遥感设备。
一、光谱棱镜的分光原理
1. 棱镜色散公式
1665年，牛顿发现了光的色散现象。他让一束平行的白光通过一块玻璃棱镜，在棱镜后的屏幕上得到一条彩色光带。这就是最初的色散模型。
如图12-1所示，这是一个顶角为α的等腰三角形棱镜。光束的入射方向和出射方向的夹角θ为偏向角。
折射定律为：n0Sini1=nSini1'（公式一）
如果棱镜置于空气中，n0≈1，则公式一为Sini1=nSini1'。
θ=（i1- i1'）+（i2'- i2），它与入射角i1和折射率n有关。因为n是波长λ的函数，所以θ随波长的不同而不同。一束白光经棱镜后，各波长对应的偏向角θ不同，即在空间上被分解开来，如图12-2所示。
2. 最小偏向角条件
为了找到最小偏向角的条件，需要对公式进行微分。当满足某些条件时，可以实现最小偏向角，此时光路对称，内部光线平行于底边传播。
二、光谱棱镜的基本特性
1. 角色散率
不同波长的单色光经过棱镜后有不同的偏向角θ，称为棱镜角色散率。角色散率是棱镜材料的色散率，表示介质的折射率随波长的变化程度。
2. 光谱棱镜的分辨率
分辨率定义为两条谱线波长的平均数与这两条刚好能分辨开的谱线之间的波长差之比。要增大棱镜的分辨率，可以增大棱镜底边长度t，选用介质色散率大的材料。
三、单色仪系统图
只要保持三棱镜与平面镜的相对位置不变，总偏向角也不变。这是一种恒偏向棱镜系统，其中o为折射棱镜顶角的平分线与平面镜延长线的交点。通过转动棱镜与平面反射镜，可以使不同波长的光线以最小偏向角位置通过系统。通过扫描入射角i1，实现对波长λ的扫描。习题部分留作课堂练习，以便更好地理解和应用所学知识。