Спектър

Спе́ктър (на латински: spectrum – видение) или диапазòн във физиката означава разпределението на стойностите на дадена физична величина в изследван обект (сложен сигнал, многокомпонентна среда и др.) във функция от честотата, дължината на вълната или, по-рядко, друга физична величина (енергия или маса). Обикновено спектърът се обозначава с електромагнитния спектър – разпределението на интензитета на електромагнитното излъчване по честоти или дължини на вълните. Спектър и диапазон се използват в смисъл на обхват и в други области, като например в математика, биология и социални науки.

Вижте пояснителната страница за други значения на Спектър.

---

Измерителна единица на спектъра е размерността на обемната енергийна плътност или повърхностната плътност на мощността, разделена на размерността на аргумента: ако той е честота, тогава единицата е ${\displaystyle {\frac {J/m^{3}}{Hz}}}$ или ${\displaystyle {\frac {W/m^{2}}{Hz}}}$, а ако е дължина на вълната, тя е ${\displaystyle {\frac {J/m^{3}}{m}}}$ или ${\displaystyle {\frac {W/m^{2}}{m}}}$. Често се дава в относителни безразмерни единици.

В научна употреба терминът „спектър“ е въведен от Исак Нютон през 1671 – 1672 г., за да обозначи многоцветна лента, подобна на дъгата, която се получава, когато слънчевият лъч преминава през триъгълна стъклена призма.^[1]

Видове спектри

Спектрите могат да се класифицират според вида на физичната величина, характера на разпределението на нейните стойности или според физичните процеси, от които се получават.

Според вида на физичната величина

• Електромагнитен спектър – съвкупност от всички честотни диапазони на електромагнитните вълни.
• Масов спектър – съвкупност от стойности на масите на елементарни частици.
• Енергиен спектър – набор или диапазон от възможни енергийни стойности за частица в конкретна (обикновено квантова) система.
• Неутронен спектър – функция, която описва енергийното разпределение на неутроните.

Според разпределението на физичната величина

Две представяния на оптичен спектър: горе – „естествено“ (видимо в спектроскоп), долу – като зависимост на интензивността от дължината на вълната. Показан е комбиниран спектър на слънчево излъчване.

• Дискретни (линии),
• Непрекъснати (плътни),
• Комбинирани – наслагване на дискретни и непрекъснати спектри.

Примери за линейни спектри включват масспектри и спектри на свързани електронни преходи на атом; примери за непрекъснати спектри са спектърът на електромагнитното излъчване на нагрято твърдо тяло и спектърът на свободни електронни преходи на атом; примери за комбинирани спектри са емисионните спектри на звездите, където хромосферните абсорбционни линии или повечето звукови спектри се наслагват върху непрекъснатия спектър на фотосферата.

Според физичните процеси, създаващи спектъра

По този начин, според вида на взаимодействието на лъчението с материята, спектрите се разделят на емисионни (спектри на излъчване), абсорбционни (спектри на поглъщане) и спектри на разсейване.

Оптичен линиен емисионен спектър на азот

• Емисионен спектър – набор от честоти на електромагнитно излъчване, излъчвано от атом или молекула при преход към по-ниско енергийно ниво.
• Спектър на поглъщане – набор от честоти на електромагнитно излъчване, поглъщано от атом или молекула при преход към по-високо енергийно ниво.
• Спектър на разсейване – набор от честоти на електромагнитно излъчване, разсейвано от атом или молекула при облъчване.

Електромагнитният спектър е разделен на отделни видове в зависимост от честотата или дължината на вълната, например:

• Видим спектър на светлината – частта от електромагнитния спектър, която може да се възприеме от човешкото око.

Спектър на видимата светлина

Форми на звукови сигнали (вляво) и съответните им спектри: a, b, c — дискретни спектри;
d — непрекъснат спектър.

• Звуков или акустичен спектър – частта от електромагнитния спектър, която може да се възприеме от човешкото ухо.
• Радиовълнов спектър.
• Микровълнов спектър.
• Инфрачервен спектър.
• Ултравиолетов спектър.
• Рентгенов спектър.
• Гама-спектър.

Вижте също

• Диапазон на честотите
• Емисионен спектър
• Спектрометър
• Спектроскопия
• Спектрален клас на звездите