spektrifysiikkaa

Spektrifysiikka on fysiikan ala, joka tutkii valon spektrin ja aineen vuorovaikutusta sekä näiden vuorovaikutusten ilmenemistä mittauksissa. Spektrit voivat olla absorptio- tai emisiospektriä, ja niiden piirteet kertovat aineen koostumuksesta, rakenteesta sekä olosuhteista kuten lämpötilasta ja elektronitasoista.

Keskeisiä menetelmiä ovat absorptio- ja emisiospektroskopia sekä fluoresenssi, Raman-spektroskio sekä infrapuna- ja UV–visible-spektroskopia. Näillä menetelmillä voidaan määrittää aineen koostumus, sidosten tilat sekä olosuhteiden vaikutukset.

Instrumentaatiossa käytetään spektrometrejä, joiden avulla valo hajotetaan diffraktoreilla tai gratingeilla; valonlähteinä voivat olla lamppulähteet, LED- ja laserlähteet, ja detektoreina käytetään CCD- tai fotomultipliereita sekä fotodiodeja. Tarkka kalibrointi ja data-analyysi ovat olennaisia.

Sovelluksia ovat kemiallinen analyysi ja materiaalitutkimus sekä ympäristömonitorointi, lääketiede ja astrofysiikka, joissa spektrit antavat tietoa alkuaineiden ja molekyylien ominaisuuksista, koostumuksesta, rakenteesta ja prosesseista.

Historian keskeisiä kohokohtia ovat Fraunhoferin linjat sekä Kirchhoffin ja Bunsenin lait; 1900-luvulla laserteknologian ja kvanttimekaniikan kehitys laajensivat spektrifysiikan menetelmiä ja sovellusalueita.