Energispekter

Energispekter er en beskrivelse av hvordan energien i et system fordeles over mulige energinivåer eller over energien til dets komponenter. Innen naturvitenskap brukes begrepet vanligvis om hvordan antallet partikler eller strålingen fordeler seg som funksjon av energi. Spekteret kan være kontinuerlig eller bestå av linjer hvis energinivåene er diskrete.

I praksis uttrykkes energispekter ofte som en differensiell fordeling, for eksempel dN/dE for partikler eller dΦ/dE for fotoner. Spekteret kan være kontinuerlig eller inneholde linjespekter. Enhetene varierer med kontekst, men ofte er det antall per energienhet eller energi-fluks per enhet energi. For fotoner brukes ofte enheter som s−1 cm−2 GeV−1 eller erg cm−2 s−1 GeV−1; i faste materialer anvendes energienheter som eV eller Joule.

Instrumenter som spektrometre, kalorimetre og bilde-/detektorer brukes til å måle energispekter. Data bygges opp som dN/dE eller dΦ/dE og presenteres som et plott av intensitet mot energi, ofte på logaritmisk skala. Omfanget av spekteret gir informasjon om total energi eller antall gjennom integrasjon over energi.

Tolkningsmessig avslører spekterets form hvilke fysiske prosesser som er i spill. Termiske kilder følger omtrent svartelegeme-fordelinger, mens ikke-termiske kilder ofte gir kraftlov-spektra, for eksempel dN/dE ∝ E−α. Innen astrofysikk og partikkelfysikk brukes energispekter til å identifisere opprinnelse og mekanismer som produserer energien, mens i materialfysikk viser elektroners energispekter hvordan elektronbaner og stoffets struktur er organisert.