Spektrenverteilungen

Spektrenverteilungen, oder Spektralverteilungen, bezeichnen die Verteilung der Intensität elektromagnetischer Strahlung über die Frequenz oder Wellenlänge. Sie sind ein zentrales Konzept in der Physik, insbesondere in der Optik, Quantenmechanik und Thermodynamik, und beschreiben, wie Energie in einem gegebenen Spektrum auf verschiedene Wellenlängen oder Frequenzen aufgeteilt ist.

Eine der bekanntesten Spektrenverteilungen ist das Plancksche Strahlungsgesetz, das die spektrale Dichte der thermischen Strahlung eines schwarzen Körpers beschreibt. Dieses Gesetz zeigt, dass die Intensität der Strahlung von der Temperatur des Körpers abhängt und ein charakteristisches Maximum bei einer bestimmten Wellenlänge aufweist, das mit steigender Temperatur zu kürzeren Wellenlängen verschiebt (Wien-Verschiebungsgesetz). Die Gesamtintensität der Strahlung steigt dabei gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz mit der vierten Potenz der absoluten Temperatur.

Neben der thermischen Strahlung gibt es auch kontinuierliche und diskrete Spektrenverteilungen, die durch atomare oder molekulare Übergänge entstehen. Kontinuierliche Spektren entstehen beispielsweise durch Bremsstrahlung oder Synchrotronstrahlung, während diskrete Linien in Emissions- oder Absorptionsspektren durch Elektronenübergänge in Atomen oder Molekülen verursacht werden.

Spektrenverteilungen werden experimentell mit Spektrometern gemessen, die die Intensität der Strahlung in Abhängigkeit von der Wellenlänge oder Frequenz aufspalten und detektieren. Diese Messungen sind grundlegend für die Analyse von Sternen, Gasen, Festkörpern und anderen physikalischen Systemen. In der Praxis finden Spektrenverteilungen Anwendung in der Astronomie, Materialwissenschaft, Chemie und Umweltanalytik, um Zusammensetzung, Temperatur oder andere Eigenschaften von Stoffen zu bestimmen.