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單色儀與光譜攝譜儀的結構相似，為從寬波段的輻射束中分離出一系列狹窄波段的電磁輻射。它以出射狹縫取代攝譜儀焦面上的感光板。有棱鏡單色儀和光柵單色儀。
其中光柵單色儀比較應用廣泛。在科研、生產、質控等環節。無論是穿透吸收光譜，還是熒光光譜，拉曼光譜，如何獲得單波長輻射是不可少的。由于現代單色儀可具有很寬的光譜范圍（UV- IR），高光譜分辨率（到0.001nm）,自動波長掃描，完整的電腦控制功能極易與其他周邊設備融合為高性能自動測試系統，使用電腦自動掃描多光柵單色儀已成為光譜研究的選擇。
當一束復合光線進入單色儀的入射狹縫，首先由光學準直鏡匯聚成平行光，再通過衍射光柵色散為分開的波長（顏色）。利用每個波長離開光柵的角度不同，由聚焦反射鏡再成像出射狹縫。通過電腦控制可準確地改變出射波長。
單色儀與CCD聯用后具有大的功能。超環面反射鏡能夠有效糾正成像時產生的散光、正切方向優化分辨率、 弧矢方向優化成像。CCD位置可調， 從而可以靈活地選擇成像優先和分辨率優先。同時，采用非對稱式光路設計及光柵在軸掃描**技術， 可以有效減少慧差和其它像差，使單色儀具有更寬的平場范匪。此外單色儀采用比準直鏡尺寸更大的超環面聚焦鏡，焦平面邊緣無光通量損失， 使整個平場范圍內無暗角。
平面光柵單色儀的工作原理是光源發出的光均勻地照亮在入射狹縫S1上，S1位于離軸拋物鏡的焦面上。光經過M1平行照射到光柵上，并經過光柵的衍射回到M1，經M1反射的光經過M2會聚到S2出射狹縫上，*后照到光電接受元件上。由于光柵的衍射作用，從出射狹縫出來的光線為單色光。當光柵順時針轉動時，從出射狹縫里出來的光由短波到長波依次出現。這種光學系統稱為李特洛式光學系統。
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