Das Spektrum (vom lateinischen Spektrum „Erscheinung“, „Bild“) bezeichnet im Allgemeinen die Erscheinung eines Gegenstandes, einer Entität oder einer Strahlung. Der Begriff wurde durch die Theorie der elektromagnetischen Wellen und die Arbeit von James Clerk Maxwell populär gemacht. Unter Spektrum versteht man in diesem Zusammenhang die Intensitätsverteilung einer elektromagnetischen Welle in Abhängigkeit von ihrer Frequenz.
Das Spektrum in der Physik: Definition eines enzyklopädischen Begriffs
Als Spektrum bezeichnet man in der Physik die Verteilung der Intensität elektromagnetischer Strahlung in Abhängigkeit von ihrer Frequenz. Mit anderen Worten: Es handelt sich um die Art und Weise, wie die Energie einer elektromagnetischen Welle über ihr Frequenzspektrum verteilt ist.
Sichtbares Licht besteht beispielsweise aus einem Farbspektrum von Violett bis Rot. Jede Farbe entspricht einer bestimmten Frequenz und die Intensität des Lichts variiert entsprechend dieser Frequenz.
Das Spektrum einer elektromagnetischen Welle kann als Diagramm dargestellt werden, das eine visuelle Darstellung der Energieverteilung über das Frequenzspektrum bietet. Diese Diagramme werden oft als „Leistungsspektren“ bezeichnet.
Leistungsspektren sind für Physiker sehr nützlich, da sie es uns ermöglichen, elektromagnetische Wellen zu charakterisieren und miteinander zu vergleichen. Wir können beispielsweise das Spektrum des sichtbaren Lichts mit dem einer Röntgenstrahlung vergleichen, um den Unterschied zwischen diesen beiden Strahlungsarten besser zu verstehen.
Es gibt viele Arten von Leistungsspektren, je nachdem, wie die Energie über das Frequenzspektrum verteilt ist. Die häufigsten Leistungsspektren sind kontinuierlich, diskontinuierlich und gepulst.
Kontinuierliches Spektrum:
Ein kontinuierliches Spektrum ist ein Leistungsspektrum, bei dem die Intensität der Strahlung als Funktion der Frequenz konstant ist. Dies bedeutet, dass alle im Spektrum vorhandenen Frequenzen die gleiche Intensität haben.
Kontinuierliche Spektren werden normalerweise von natürlichen Lichtquellen wie der Sonne erzeugt. Sonnenlicht ist ein Beispiel für ein kontinuierliches Spektrum, da es aus einem kontinuierlichen Bereich von Frequenzen und Intensitäten besteht.
Diskontinuierliches Spektrum:
Ein diskontinuierliches Spektrum ist ein Leistungsspektrum, bei dem die Intensität der Strahlung als Funktion der Frequenz variiert. Das bedeutet, dass einige im Spektrum vorhandene Frequenzen eine höhere Intensität aufweisen als andere.
Diskontinuierliche Spektren werden üblicherweise durch künstliche Lichtquellen wie Glühbirnen erzeugt. Das von einer Glühbirne erzeugte Licht ist ein Beispiel für ein diskontinuierliches Spektrum, da es aus einer Reihe von Frequenzen besteht, die nicht alle die gleiche Intensität haben.
Gepulstes Spektrum:
Ein gepulstes Spektrum ist ein Leistungsspektrum, bei dem die Intensität der Strahlung in Abhängigkeit von der Frequenz, aber auch von der Zeit variiert. Dies bedeutet, dass einige im Spektrum vorhandene Frequenzen eine höhere Intensität aufweisen als andere, diese Intensität variiert jedoch auch im Laufe der Zeit.
Gepulste Spektren werden typischerweise durch künstliche Lichtquellen wie Laser erzeugt. Das von einem Laser erzeugte Licht ist ein Beispiel für ein gepulstes Spektrum, da es aus einer Reihe von Frequenzen besteht, die nicht alle die gleiche Intensität haben, sondern diese Intensität auch im Laufe der Zeit variiert.
Das Spektrum in der Astronomie: Definition eines enzyklopädischen Begriffs
In der französischen Sprache kann sich das Wort „Spektrum“ auf mehrere verschiedene Konzepte beziehen. In der Astronomie ist ein Spektrum ein Bild des von einem Objekt emittierten Lichts, das entsprechend seiner Wellenlänge gestreut wurde. In der Physik ist das Spektrum eines Objekts die Verteilung seiner Energie als Funktion der Wellenlänge.
Wenn wir ein Objekt durch ein Teleskop beobachten, sehen wir sein Bild nicht direkt. Stattdessen sehen wir ein Bild des von diesem Objekt emittierten Lichts, das aufgrund seiner Wellenlänge gestreut wurde. Diese Lichtstreuung nennen wir Spektrum.
Das Spektrum eines Objekts ist für Astronomen sehr wichtig, da es uns viel über das Objekt verraten kann, das wir beobachten. Das Spektrum eines Sterns kann uns beispielsweise Aufschluss über seine chemische Zusammensetzung, Temperatur, Rotationsgeschwindigkeit usw. geben.
Es gibt verschiedene Arten von Spektren, am häufigsten ist jedoch das elektromagnetische Spektrum. Weitere Arten von Spektren sind das Gravitationsspektrum und das Schallwellenspektrum.
In der Physik ist das Spektrum eines Objekts die Verteilung seiner Energie als Funktion der Wellenlänge. Dadurch können wir wissen, welche Wellenfrequenzen das Objekt erzeugen kann.
Beispielsweise unterscheidet sich das Spektrum eines bewegten Objekts von dem eines ruhenden Objekts. Dadurch erfahren wir, ob sich das Objekt bewegt oder nicht.
Das Schallwellenspektrum ist für Musiker besonders wichtig, da es uns Aufschluss darüber gibt, welche Töne das Instrument erzeugen kann.
Generell gilt: Je mehr Energie ein Objekt hat, desto breiter ist sein Spektrum. Beispielsweise verfügt die Sonne, die ein sehr leuchtender Stern ist, über ein sehr breites Spektrum. Dadurch ist es in der Lage, ein breites Spektrum an Wellenlängen von Rot bis Violett zu erzeugen.
Andererseits hat ein lichtschwaches Objekt wie der Mond ein schmaleres Spektrum. Das bedeutet, dass es nur einen kleinen Wellenlängenbereich von Blau bis Violett erzeugen kann.
Spektren sind daher für Astronomen sehr nützlich, da sie uns erlauben, viel über die von uns beobachteten Objekte zu erfahren.
Der Begriff „Spektrum“ bezieht sich auf eine breite Palette von Konzepten und Objekten, die von der Physik bis zur Astronomie reichen. In der Physik bezeichnet man damit im Allgemeinen die grafische Darstellung der Verteilung einer Größe, während man in der Astronomie häufiger damit die verschiedenen Populationen von Sternen bezeichnet.