Что называют спектром
Спектр (от лат. spectrum — «видение, образ») — это распределение излучения по частотам (или по длинам волн). Если разложить луч через призму или дифракционную решётку, получим «карту»: какие частоты присутствуют и с какой интенсивностью. Именно это называют спектром.
Виды спектров
- Сплошной (непрерывный): все частоты присутствуют в некотором диапазоне без разрывов. Источник — нагретое твёрдое тело или плотный газ под давлением (раскалённый металл, солнечная фотосфера). Чем выше температура, тем ярче и сдвинутее в синюю сторону максимум — закон Вина.
- Линейчатый (эмиссионный): отдельные яркие линии на тёмном фоне. Источник — разрежённый газ (неоновая лампа, пламя с примесями). Каждый элемент имеет уникальный набор линий — это «паспорт» атома; именно по линейчатому спектру определяют химический состав звёзд.
- Спектр поглощения (тёмные линии): сплошной спектр, из которого вырваны отдельные частоты — поглощены холодным газом, расположенным перед источником. Линии Фраунгофера в солнечном спектре — пример.
Шкала электромагнитных волн
«Спектр» в широком смысле — вся шкала ЭМ-излучения:
- Радиоволны: λ > 1 мм (от сантиметров до километров)
- Микроволны: λ ≈ 1 мм – 10 см
- Инфракрасное: λ ≈ 700 нм – 1 мм
- Видимый свет: λ ≈ 400 – 700 нм (фиолетовый → красный)
- Ультрафиолет: λ ≈ 10 – 400 нм
- Рентгеновское: λ ≈ 0,01 – 10 нм
- Гамма: λ < 0,01 нм
Спектральный анализ
Анализ спектра — один из главных инструментов физики и химии. По линейчатому спектру можно определить, какие элементы присутствуют в источнике, их концентрацию и даже скорость движения (по смещению линий — эффект Доплера). Так астрономы узнают состав атмосфер звёзд, не взяв ни грамма вещества.
Спектр звука
Понятие «спектр» применяется и к звуку: спектр звукового сигнала показывает, какие частоты в нём присутствуют и с какой амплитудой. Тембр голоса или музыкального инструмента определяется именно набором обертонов — формой его спектра.
