Het spectrum (van het Latijnse spectrum, ‘uiterlijk’, ‘beeld’) duidt in het algemeen het uiterlijk aan van een object, een entiteit of straling. De term werd gepopulariseerd door de theorie van elektromagnetische golven en het werk van James Clerk Maxwell. In deze context verwijst spectrum naar de verdeling van de intensiteit van een elektromagnetische golf als functie van de frequentie ervan.
Het spectrum in de natuurkunde: definitie van een encyclopedische term
Spectrum is een term die in de natuurkunde wordt gebruikt om de verdeling van de intensiteit van elektromagnetische straling aan te duiden als functie van de frequentie ervan. Met andere woorden, het is de manier waarop de energie van een elektromagnetische golf over het frequentiespectrum wordt verdeeld.
Zichtbaar licht bestaat bijvoorbeeld uit een spectrum van kleuren van violet tot rood. Elke kleur komt overeen met een bepaalde frequentie en de intensiteit van het licht varieert afhankelijk van deze frequentie.
Het spectrum van een elektromagnetische golf kan worden weergegeven als een grafiek, die een visuele weergave geeft van hoe de energie over het frequentiespectrum wordt verdeeld. Deze grafieken worden vaak “vermogensspectra” genoemd.
Vermogensspectra zijn erg nuttig voor natuurkundigen, omdat ze ons in staat stellen elektromagnetische golven te karakteriseren en met elkaar te vergelijken. We kunnen bijvoorbeeld het spectrum van zichtbaar licht vergelijken met dat van een röntgenfoto, om het verschil tussen deze twee soorten straling beter te begrijpen.
Er zijn veel soorten vermogensspectra, afhankelijk van hoe de energie over het frequentiespectrum wordt verdeeld. De meest voorkomende vermogensspectra zijn continu, discontinu en gepulseerd.
Continu spectrum:
Een continu spectrum is een vermogensspectrum waarbij de intensiteit van de straling constant is als functie van de frequentie. Dit betekent dat alle frequenties in het spectrum dezelfde intensiteit hebben.
Continue spectra worden meestal geproduceerd door natuurlijke lichtbronnen, zoals de zon. Zonlicht is een voorbeeld van een continu spectrum omdat het bestaat uit een continu bereik van frequenties en intensiteiten.
Discontinu spectrum:
Een discontinu spectrum is een vermogensspectrum waarbij de intensiteit van de straling varieert als functie van de frequentie. Dit betekent dat sommige frequenties in het spectrum een hogere intensiteit hebben dan andere.
Discontinue spectra worden meestal geproduceerd door kunstmatige lichtbronnen, zoals gloeilampen. Het licht dat door een gloeilamp wordt geproduceerd, is een voorbeeld van een discontinu spectrum, omdat het bestaat uit een reeks frequenties die niet allemaal dezelfde intensiteit hebben.
Gepulseerd spectrum:
Een gepulseerd spectrum is een vermogensspectrum waarbij de intensiteit van de straling varieert als functie van de frequentie, maar ook van de tijd. Dit betekent dat sommige frequenties in het spectrum een hogere intensiteit hebben dan andere, maar deze intensiteit varieert ook in de tijd.
Gepulseerde spectra worden doorgaans geproduceerd door kunstmatige lichtbronnen, zoals lasers. Het door een laser geproduceerde licht is een voorbeeld van een gepulseerd spectrum omdat het bestaat uit een reeks frequenties die niet allemaal dezelfde intensiteit hebben, maar deze intensiteit varieert ook in de tijd.
Het spectrum in de astronomie: definitie van een encyclopedische term
In de Franse taal kan het woord ‘spectrum’ verwijzen naar verschillende concepten. In de astronomie is een spectrum een beeld van het licht dat door een object wordt uitgezonden en dat volgens zijn golflengte wordt verstrooid. In de natuurkunde is het spectrum van een object de verdeling van zijn energie als functie van de golflengte.
Wanneer we een object door een telescoop waarnemen, zien we het beeld ervan niet rechtstreeks. In plaats daarvan zien we een beeld van het licht dat door dat object wordt uitgezonden en dat is verstrooid op basis van zijn golflengte. Deze verspreiding van licht noemen we een spectrum.
Het spectrum van een object is erg belangrijk voor astronomen omdat het ons veel kan vertellen over het object dat we waarnemen. Het spectrum van een ster kan ons bijvoorbeeld de chemische samenstelling, temperatuur, rotatiesnelheid, enz. vertellen.
Er zijn verschillende soorten spectrums, maar de meest voorkomende is het elektromagnetische spectrum. Andere soorten spectra zijn het zwaartekrachtspectrum en het geluidsgolfspectrum.
In de natuurkunde is het spectrum van een object de verdeling van zijn energie als functie van de golflengte. Hierdoor weten we welke golffrequenties het object kan produceren.
Het spectrum van een bewegend object zal bijvoorbeeld anders zijn dan dat van een object in rust. Dit laat ons weten of het object beweegt of niet.
Het geluidsgolfspectrum is vooral belangrijk voor muzikanten omdat het ons laat weten welke noten het instrument kan produceren.
Over het algemeen geldt dat hoe meer energie een object heeft, hoe breder het spectrum zal zijn. De zon, een zeer heldere ster, heeft bijvoorbeeld een zeer breed spectrum. Dit betekent dat het een breed scala aan golflengten kan produceren, van rood tot violet.
Aan de andere kant zal een zwak object, zoals de maan, een smaller spectrum hebben. Dit betekent dat het slechts een klein golflengtebereik kan produceren, van blauw tot violet.
Spectra zijn daarom erg handig voor astronomen, omdat ze ons veel laten weten over de objecten die we waarnemen.
De term ‘spectrum' verwijst naar een breed scala aan concepten en objecten, variërend van natuurkunde tot astronomie. In de natuurkunde verwijst het doorgaans naar de grafische weergave van de verdeling van een grootheid, terwijl het in de astronomie vaker wordt gebruikt om de verschillende sterrenpopulaties aan te duiden.