光是什么颜色的?
1666年,23岁的牛顿在幽暗房间的护窗板上开了一个小孔,一束太阳光进入并从放置好的玻璃棱镜上传过,诞生了科学史上有名的“人造彩虹”——那束折射到墙上的光不仅是变宽的光点,更是红、橙、黄、绿、蓝、紫排列的彩色光带。他又将这条“人造彩虹”通过反向放置的第二个棱镜重新结合,又变成了白色的光。

一直以来遵循着“日出而作,日落而息”的人们,第一次认识到了习以为常的“光”也是一个神秘的复杂体。
随着科学的不断进步与教育的广泛普及,现代的人们早在孩提时代就知道了下雨过后的彩虹并不是天上神仙的“拱桥”,而是由于光线照射到空气中的水滴形成反射和折射后产生的。
人们日常生活中所见的光,是由多种颜色构成的复色光,通过棱镜,或者类似棱镜功能的水滴等分光后显现的就变成了颜色各异的单色光。这些单色光按不同波长(或频率)大小依次排列形成的图案,就是光谱。

△可见光谱
人眼看不见的光要怎么被“看见”?
光谱分析是人类借助光认知世界有的重要方式。地球上不同的元素及其化合物都有自己独特的光谱特征,光谱因此被视为辨别物质的“指纹”。如果说肉眼能看到物质的形状、尺寸等信息,光谱分析则能获取物质的成分信息,帮助我们看清事物的本质。

△不同频率的光对同一介质的折射率并不相同
光谱仪又叫分光仪,是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器,由棱镜或衍射光栅等构成。通过光谱仪分析不同物质的光谱,可以探查出许多重要信息,比如未知星球的表体信息、钢材和宝石的品质、爆炸物特性等等。
前段时间火爆的纪录片《我在故宫修文物》中就有这样一个例子:描绘乾隆皇帝的母亲崇庆皇太后八十大寿时现场祝寿实景的《崇庆皇太后八旬万寿图》,历经250多年之后非常残破,绢面有缺损断裂,甚至还有霉迹。要想恢复原作风貌,修复时就要了解当时所用的颜料。

科研人员利用光谱扫描仪对古画颜料进行了扫描,提取了古画颜料信息,由此推算出当初绘画所用矿物原料的种类。根据不同颜料产地光谱曲线的差异,科技人员甚至还能反推出颜料的产地——这就为修复选用精准颜料提供了依据。
其实,光谱仪的应用不止于此,光谱仪的研发离我们也并不遥远。有专业调查机构预测,在2015至2021期间,整个光谱仪器市场年增长率为7%,而小型/微型光谱仪的复合年增长率将达11%,2021年市场将达3亿美元。从这些数据可以看出,光谱市场发展前景较好。
伴随我国经济迅速发展,人民生活水平提高,不论是在工业还是生活方面,产品质量愈加受到关注,各类检测需求不断涌现,这就促使光谱仪器的市场逐渐扩大。广州景颐光电科技有限公司就一直致力于光谱仪设计和应用解决方案的研发。
光谱仪的应用方向包括食品药品检测、生化检测、环境监测、照明检测、石油化工、航天军工等,关乎我们生活的方方面面。
光谱仪如何帮助人们进行检测?
以市面上销售的橄榄油、核桃油等高端油品为例,由于这些油营养价值丰富,所以相应价格也较一般食用油更贵,所以有的不法分子在其中掺入其他便宜油种来欺骗消费者,从而赚取利润。如何不通过人的视觉、嗅觉、味觉等感官体验来检测油品是否掺假呢?通过近红外光谱方法有望建立起一套快速有效的评价标准。研究人员将主要的橄榄油品类进行光谱扫描,基于采集的数据建立起标准光谱数据库,在此基础上开发一套定性鉴别或定量检测的化学计量学分析算法和准则。有了这样一个准则,之后的油品检测都可以与此进行比较,鉴别真伪。
从光谱仪的发展趋势来看,实验室级大型光谱仪器的市场已趋于稳定,而工业和生活中的光谱检测应用不断扩大,因此,景颐光电将重点放在适合于现场快速检测的光谱仪器,尤其是微型光谱仪的研发和应用上。
未来的超微型光谱仪

景颐光电 微型光谱仪
在光谱应用外延不断的扩大,微型光谱仪已经成为产业界与学术界关注的焦点。只有微型光谱仪能成功并推广,光谱仪器才有可能跳出仪器的范畴,走进千家万户。目前景颐光电已经推出了微型光谱仪,产品已经获得广东省计量院校准证书,并且获得广东省高新产品证书。
景颐光电将未来的目标瞄准了微型光谱仪,以应用为导向,以微纳技术为核心,力求帮助人们实现日常检测的愿望。比如对一些高端的酒类产品的快速鉴别,由于造假技术越来越“出神入化”,单凭嗅觉和视觉去判断真假已经很困难,但如果只有通过饮用才能判断真伪又“为时晚矣”,微型光谱仪技术有望为类似场景提供参考依据。此外对于爱美的女士和妈妈,美容类产品和母婴类产品的检测需求也越来越多,微型光谱仪可以快速检测相关产品的有害成分、也可以测定皮肤健康度等等。
可以想见,未来,人们携带着微型光谱仪,能够对食品的营养成分和品质进行快速分析,能够对健康指标进行快速监测,人们的健康就有了科技手段做保障光谱仪器体积越来越小,价格越来越低,应用越来越广,光谱仪器微小型化后,价格会变得非常低廉,总有一天可以走向普罗大众。

