Spektra

Question: Sumakuumeme ni nini?


Spektra (kutoka lat. spectrum maono, kinachoonekana; pia: taswirarangi[1]) ni ufuatano wa jumla la mawimbi sumakuumeme yote yenye urefu wa wimbi au masafa tofauti.
Rangi za upinde wa mvua
Mfano wa spektra katika maisha ya kila siku ni rangi za upinde wa mvua. Hapa miale ya nuru inaakisiwa na nyusu za matone kwa namna mbalimbali na kuonekana kwetu kama rangi mbalimbali zinazofuatana kama buluu - kijani - njano na nyekundu. 
Spektra ya mawimbi sumakuumeme
Rangi hizi ni sehemu ya spektra ya mawimbi sumakuumeme yanayotambuliwa na macho yetu. Sehemu hii tunaita mwanga au nuru. Mwawimbi huwa na  urefu wa wimbi tofauti na marudio tofauti. Tunachoona tukitambua rangi ni mawimbi ya nuru inayoakisiwa. Wakati nuru inafika usoni wa kitu sehemu ya urefu wa wimbi (au: masafa) yanafyonzwa usoni na sehemu nyingine inakisiwa. Tukiona shati nyekundu maana yake ni shati inafyonza urefu wa wimbi isipokuwa sehemu tunayoona kama nyekundu. 
Lakini kuna upeo mkubwa zaidi wa mawimbi ya sumakuumeme nje ya yale tunaotambua kwa macho. Hatuwezi kuyaona lakini tunaweza kuyapima kwa vifaa mbalimbali. Kwa kawaida mawimbi yenye urefu wa karibu hujumlishwa kama vile wimbiredio, mikrowevu, mawimbi ya joto, eksirei au nuru inayoonekana. Haya yote pamoja ni spektra ya mawimbi sumakuumeme. Urefu wa wimbi unaweza kuwa kilomita maelfu upande mmoja hadi kuwa mfupi kama kipenyo cha atomi na chini yake. Katika spektra mawimbi yanapangwa kufuatana na urefu wa wimbi unaolingana na marudio ya wimbi na kiasi cha nishati ya mawimbi.
Matumizi ya spektra katika utafiti wa mata


Spektra ina ndani yake habari nyingi kuhusu chanzo chake hasa kuhusu mata inayotoa nuru (au mawimbi sumakuumeme mengine). Kila elementi katika ulimwengu inaweza kutokea katika hali ya gesi na kutoa nuru. Tukiangalia spektra ya nuru kutoka chanzo fulani mara nyingi tunaona mistari meusi katika spektra katika mahali ambako tungetegemea kuona rangi fulani. Hapa imegunduliwa ya kwamba kila elementi inafyonza urefu fulani wa wimbi na kuonyesha mstari maalumu katika spektra. Mistari hii ni tofauti kwa kila elementi. Kutokana na uchambuzi wa mistari katika spektra inawezekana kutambua ni elementi gani zinazopatikana katika chanzo cha nuru. 
Kuna aina mbili za mistari ya spektra:
mistari ya ufyonzaji: inaonekana meusi na hutokea kutokana na urefu wa wimbi fulani kufyonzwa na element au kikamilifu: katika mchakato wa kupita kwenye elektroni ya atomi fulani
mistari ya utoaji: hapa nuru haifyonzwi lakini inaakisiwa tena kutoka mchakato wa kupita kwenye atomi; hizi zinaonekana kama mistari angavu ynye rangi angavu
Umuhimu wa uchambuzi wa spektra katika astronomia
Ujuzi wetu kuhusu nyota za mbali unatokana na uchambuzi wa nuru yao pekee, na siku hizi pia kutoka uchambuzi wa mawimbi sumakuumeme mengine yanayotolewa na nyota. 
Uchambuzi wa mistari ya spektra unaruhusu kutambua ni elementi gani zilizopo katika gesi ya joto (plazma) ya nyota fulani. Inawezekaa kutambua si elementi tu lakini pia halijito na densiti ya elementi fulani ndani ya nyota. 
Upana wa mstari unatupa pia habari kuhusu mwendo maana athari ya Doppler inasababisha mabadiliko katika muundo wa mistari ya spektra ya nyota na ikilinganishwa na spektra zilizosanifishwa inawezekana kuona jinsi gani nyota inatukaribia au kwenda mbali.
Viungo vya Nje

 - Covering the range 3 kHz to 300 GHz (from Department of Commerce)
 (from Industry Canada)
 (from Ofcom, which inherited the Radiocommunications Agency's duties, pdf format)
 - supported by NASA, includes OpenSpectrum, a Wiki-based learning tool for spectroscopy that anyone can edit
 by e-builds