Techniklexikon

Spektrum

Allgemeiner Begriff für die Häufigkeitsverteilung der Komponenten eines Vielteilchensystems in Abhängigkeit von physikalischen Größen, wie Frequenz, Energie, Massen, Größen etc. Mit Hilfe der Spektralanalyse z. B. lassen sich aus den Strahlungsspektren der Stoffe die Konzentration und Mengen der in ihnen enthaltenen chemischen Elemente ermitteln. Atom- und MolekülphysikFestkörperphysikMathematische Methoden und Computereinsatz,

1) allgemein: im engeren Sinne die Intensität eines Gemisches elektromagnetischer Wellen als Funktion der Frequenz (elektromagnetisches Spektrum). Ursprünglich bezeichnete man so das vielfarbige Lichtband (Farbe und Farberscheinungen), das bei der Brechung von weissem Licht an einem Prisma entsteht. Allgemeiner versteht man unter einem Spektrum die Zerlegung eines periodischen oder nichtperiodischen Vorganges in eine Summe harmonischer Teilschwingungen. Man erhält dabei eine Grundschwingung und eine Folge von Oberschwingungen, deren Frequenzen ganzzahlige Vielfache der Grundschwingung sind (Fourier-Analyse).

Im weiteren Sinne ist mit diesem Begriff die relative Häufigkeits- oder Intensitätsverteilung der Teile eines Gemisches gemeint, die in Abhängigkeit von einer gemeinsamen Eigenschaft wie z.B. der Wellenlänge, Energie, Geschwindigkeit, Masse, Impuls oder einer magnetischen Grösse dargestellt werden, also z.B. bei Teilchen die Verteilung der Teilchenenergien.

Ein kontinuierliches Spektrum ist dabei in der Atomspektroskopie eine Intensitätsverteilung elektromagnetischer Strahlung, die im Gegensatz zum Spektrum einer Linienquelle keine scharfen Spektrallinien, sondern ein breites Kontinuum aufweist. Solche Spektren treten z.B. auf, wenn die Lichtquelle Temperaturstrahlung emittiert (schwarzer Körper, Plancksche Strahlungsformel). Ein weiteres Beispiel aus dem Bereich der Röntgenstrahlung ist die Bremsstrahlung.

Lichtquellen mit kontinuierlichem Spektrum sind v.a. in der Absorptionsspektroskopie (z.B. Atom-Absorptionsspektroskopie) von Bedeutung, wo die wellenlängenabhängige Schwächung des Spektrums durch die Absorption einer Probe untersucht wird.

Diskontinuierliche Linienspektren, die ein starker Hinweis auf die Quantennatur (Quantenmechanik) der Materie sind, bestehen aus Spektrallinien, deren genauen Wellenlängen Informationen über Elektronenorbits oder molekulare Bindungszustände enthalten. Eine Vielzahl spektroskopischer Methoden (Spektroskopie) nutzt die ganze Breite des elektromagnetischen Spektrums, um Informationen zu sammeln.

2) Akustik: Zerlegung eines Schwingungsgemisches in Teilfrequenzen ( Klanganalyse, Klangspektrum).

3) Mathematik: die Menge der Eigenwerte eines linearen Operators oder einer quadratischen Matrix.