Spektrographen

Spektrographen sind optische Messinstrumente, die das Spektrum des ein- oder ausgehenden Lichts analysieren. Sie zerlegen das Licht in seine einzelnen Wellenlängen und zeichnen die Intensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge auf, wodurch spektrale Merkmale wie Linien oder ein Kontinuum sichtbar werden.

Im Grundprinzip wird Licht durch eine Eintrittsoptik geführt, durch ein dispersives Element wie ein Prisma oder ein Diffraktionsgitter gelenkt und anschließend durch eine Kamera auf einem Aufzeichnungsmedium oder direkt auf einem Detektor abgebildet. Ein breitbandiges Spektrum erfordert oft eine schmale Öffnung (Spalt) und einen Kollimator, während bei bildgebenden Spektrographen das Spektrum über ein Detektorarray erfasst wird.

Zu den Haupttypen gehören Prismenspektrographen, Gratingspektrographen und Echelle-Spektrographen. Elektronisch oder fotografisch aufgezeichnete Spektren können eindimensionale Spaltenspektren oder zweidimensionale Abbildungen umfassen, insbesondere bei bildgebenden oder Integralfeld-Spektrographen.

Spektrographen finden breite Anwendung in der Astronomie, Chemie, Materialwissenschaft und Umweltforschung. In der Astronomie dienen sie der Bestimmung chemischer Zusammensetzung, Temperatur, Bewegungen und Radialgeschwindigkeiten von Objekten; in der Chemie werden Spektren für Identifikation und Quantifizierung genutzt, etwa in der UV-Vis-Spektroskopie.

Historisch entwickelten sich Spektrographen aus den Arbeiten von Fraunhofer und anderen im 19. Jahrhundert; die Einführung von Diffraktionsgittern, verbesserte Detektoren und später digitale Sensoren brachten die hohe Spektralauflösung. Heutzutage verbinden moderne Spektrographen oft Trenn- und Aufzeichnungseinheiten mit faser- oder integralfeldoptischen Anbindungen und nutzen CCD- oder Hocheffizienz-Detektoren.