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光源和照明系统：研究发射光谱时，光源发生器激发试样产生光谱；研究吸收、喇曼、荧光光谱时，光源用于照射或激发物质。照明系统则负责会聚光源辐射的光能量并传递给仪器。

准直系统：一般由入射狭缝和准直物镜组成，入射狭缝限制进入仪器的光束，位于准直物镜焦平面上，使光束经准直物镜后成为平行光投向色散系统。

色散系统：将入射的复合光分解为光谱，常见的有光谱棱镜、光栅、法布里 - 珀luo干涉仪等。

聚焦成像系统：把色散后的各波长光束会聚或成像在像物镜的焦平面上，形成按波长排列的单色狭缝像。

检测记录和显示系统：接受各光谱元的信号，测量其波长、强度等，然后记录和显示成为光谱图，包括目视接受、感光材料接受和光电探测系统等。

按色散元件分类：可分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和干涉光谱仪等。

按工作波段分类：可分为紫外光谱仪、可见光谱仪、近红外光谱仪、红外光谱仪等。

按工作原理分类：可分为经典光谱仪和新型光谱仪，前者基于空间色散原理，后者基于调制原理。