Spektrikuvaukset

Spektrikuvaukset ovat ilmiöiden ja aineiden ominaisuuksien kuvaamista spektrin avulla. Ne perustuvat siihen, että valon energia voidaan jaotella aallonpituuksiin tai taajuuksiin, ja että erilaisten aineiden säteily tai absorptio ilmenevät tunnistettavina spektriviivoina tai jatkuvana spektrinä.

Spektrit jaotellaan päätyyppeihin: jatkuva spektri, joka syntyy esimerkiksi mustan kappaleen säteilystä; emissio- (lähetin) ja absorptio-spektrot, joissa aine lisää tai alentaa tiettyjä aallonpituuksia. Spektrikuvauksissa tarkastellaan viivoja, niiden ominaisuuksia (suurin intensiteetti, leveys, sijainti), sekä kustakin viivasta saatavaa informaatiota.

Mittaaminen tehdään spektrometreillä tai spektrograafeilla. Valo hajotetaan prisman tai gratingin avulla, ja tulos tallennetaan detektorille (yleensä CCD). Tuloksena on spektrikuva tai intensiteetin ja aallonpituuden suhteen käyrä. Tärkeitä käsitteitä ovat resoluutio, kalibrointi, signaali-kohina-suhde sekä Doppler-sijaan kuvaavat siirtymät.

Spektrikuvauksia käytetään monilla aloilla: astronomiassa tähdistä ja galakseista voidaan päätellä koostumus, lämpötila, tiheys ja liikkeet; kemiassa ja materiaalitieteessä voidaan määrittää aineiden pitoisuuksia ja rakennetta sekä tutkitaan kemiallisia reaktioita; ilmastotutkimuksessa ja ympäristön monitoroinnissa tutkitaan ilmakehän ja vesistöjen valon läpäisyn ominaisuuksia.

Jotkin spektrikuvauksen historiassa keskeisiä ovat Fraunhoferin linjat ja 19. vuosisadan kehitys spektroskopian tekniikoissa, jotka mahdollistivat identifioinnin ja kvantitatiivisen analyysin.