Spektrum

Ein Spektrum ist in der Physik die Verteilungsfunktion einer physikalischen Größe – beispielsweise der Energie, Frequenz oder Masse. Je nach betrachteter Größe wird als Mengenmaß die Anzahl, die Häufigkeit, die Rate, der Fluss oder die Intensität des jeweiligen Größenwerts bestimmt. Vereinfacht gesagt beinhaltet das Spektrum die Information, „wie viel“ von welcher Quantität der physikalischen Größe vorhanden ist, also etwa „wie viel“ des betrachteten Lichtes Frequenzen des roten, gelben, blauen… Spektralbereichs haben. Wichtige Spektren sind 1. * das elektromagnetische Spektrum, bei dem die Beleuchtungsstärke in Abhängigkeit von der Strahlungsfrequenz betrachtet wird, 2. * das Energiespektrum, bei dem die Rate oder Anzahl von Teilchen in Abhängigkeit von ihren Energie betrachtet wird (z. B. Elektronenspektrum), 3. * das akustische Spektrum, bei dem die Schallintensität in Abhängigkeit von der Frequenz des Schalls betrachtet wird (siehe Schallspektrum, Klangspektrum), 4. * das Massenspektrum, bei dem die Häufigkeit von Teilchen in Abhängigkeit von ihrer Masse betrachtet wird (siehe Massenspektroskopie). Ein Emissionsspektrum charakterisiert eine Quelle. Ein Absorptionsspektrum beschreibt die Veränderung eines Emissionsspektrums durch eine Probe. Auch die Empfindlichkeit eines Sensors kann in Abhängigkeit von der zu messenden Größe als Spektrum dargestellt werden. Spektren können Resultat einer Messung sein oder mithilfe theoretisch fundierter Modellannahmen berechnet werden. In einem rein kontinuierlichen Spektrum nimmt die betrachtete Größe in einem Bereich auch sämtliche reellen Zwischenwerte an, das Mengenmaß ist also eine stetige Funktion der Größe. Das ist von einem diskreten Spektrum (Linienspektrum) zu unterscheiden, das nur an getrennten (diskreten) Stellen von Null verschiedene Werte zeigt oder umgekehrt nur an diskreten Stellen Null ist. Der letztgenannte Fall heißt auch diskontinuierliches Spektrum.In realen diskreten Spektren (Linienspektren) sind die Linien durch Faltung verbreitert. Außerdem existieren Mischformen als Überlagerung beider Typen. Kontinuierliche Spektren sind beispielsweise bei Wärmestrahlung und Synchrotronstrahlung zu beobachten. Einzelne Atome senden elektromagnetische Strahlung mit einem diskreten Spektrum aus.