Einzelspektren

Einzelspektren bezeichnet die messbare Verteilung der elektromagnetischen Strahlung, die von einer einzelnen Quelle stammt, als Funktion der Frequenz oder Wellenlänge. Im Gegensatz zu Ensemble-Spektren, die aus der Mittelung vieler Quellen entstehen, bewahrt ein Einzelspektrum die individuellen Merkmale der jeweiligen Quelle, etwa typische Spektrallinien oder charakteristische Kontinuitätsmuster.

Einzelspektren werden in der Spektroskopie durch ein Spektrometer erzeugt, das die Lichtstrahlung nach Wellenlänge auftrennt und detektiert. In der Praxis können Einzelspektren aus verschiedenen Bereichen stammen: das Spektrum eines einzelnen Sterns, das Spektrum eines einzelnen Atoms oder Moleküls in einem Experiment oder das Emissionsspektrum einer einzelnen Lichtquelle in der Laboranlage.

Wichtige Merkmale sind Emissions- oder Absorptionslinien, deren Positionen auf die chemische Zusammensetzung und physikalische Bedingungen der Quelle schließen lassen, sowie die Form der Kontinuumsverteilung. Aus Einzelspektren lassen sich Temperaturen, Dichten oder Bewegungen der Quelle ableiten, etwa über den Doppler-Effekt oder die Intensitätsverteilung der Linien. Im Labor ermöglichen Einzelspektren die Charakterisierung von Lichtquellen wie Lasern oder Einzelquantenemittern; in der Astronomie dient die Analyse einzelner Sternspektren der Bestimmung von Elementzusammensetzung und Rotationsbewegung.

Herausforderungen sind begrenztes Signal-Rausch-Verhältnis, begrenzte Auflösung und der Bedarf an empfindlicher Detektion, insbesondere bei sehr schwachen Quellen. Siehe auch: Spektroskopie, Emissionsspektrum, Ensemble-Spektrum, Doppler-Effekt.