Spektrene

Spektrene, eller spektra, er fordelingen av elektromagnetisk stråling etter bølgelengde eller frekvens som en kilde avgir eller et materiale absorberer. De gir innsikt i sammensetningen, temperaturen og de fysiske prosessene som ligger bak strålingen. Spektralanalyser brukes i ulike fagfelt, fra grunnforskning til teknisk testing.

Det finnes flere typer spektra. Et kontinuerlig spektrum viser alle bølgelengder innenfor et område og oppstår vanligvis fra varme, dødelig glødende legemer eller faste stoffer. Et emisjonsspektrum består av separate mørke eller lyse linjer som oppstår når atomer eller molekyler i en gass avgir stråling ved spesifikke energinivåer. Et absorpsjonsspektrum viser mørke linjer i et kontinuerlig spektrum der stoffer i en kjølig eller tynn gass har absorbert bestemte bølgelengder langs lyset som passerer gjennom dem.

Spektrene dannes på ulike måter. Et varmt fast stoff eller en hvile av varme kan avgi et kontinuerlig spektrum. Gasser i elektrisk utladning eller sener med atomførte gir lineære emisjonsspektra. Når hvitt lys passerer gjennom en gass, blir enkelte bølgelengder absorbert og det dannes et absorpsjonsspektrum.

Analyse av spektra skjer ved hjelp av instrumenter som prismatiske eller diffraksive måleinstrumenter (spektrometre), ofte koblet til sensorer som CCD-er. Ved å måle bølgelengder og intensiteter kan man identifisere kjemisk sammensetning, temperatur og bevegelser via Doppler-effekten. I astronomi brukes spektra til å bestemme hvilke stoffer stjerner og galakser består av, samt avstanden og bevegelsen deres. I industri og miljøovervåkning brukes spektralfag til kvalitativ og kvantitativ analyse av materialer og forurensninger.

Historisk spilte Fraunhofer-observasjoner av solens spektrum og Kirchhoffs lover en sentral rolle i utviklingen av moderne spektroskopi.