Spektri

Spektri eli kirjo tarkoittaa yleisesti havaitun suureen jakautumista komponentteihin taajuuden tai energian suhteen. Tunnetuin esimerkki on valon spektrin jakaantuminen eri väreihin sateenkaaressa.

Äänen spektristä eli taajuusjakaumasta nähdään sävelen eri ääneksien suhteelliset voimakkuudet. Spektri esittää eri äänesten voimakkuudet taajuuden funktiona.

Materiaalien ja monien ilmiöiden tutkimista mittaamalla ja analysoimalla niiden lähettämän tai absorboiman säteilyn spektriä kutsutaan spektroskopiaksi.

Valon spektri 

Valon spektrin saa näkyviin esimerkiksi valon kulkiessa prisman läpi. Valon eri aallonpituudet taittuvat eri tavoin ja silmä erottaa ne erivärisinä. Näkyvän valon lyhytaaltoinen pää on violetti ja pitkäaaltoinen punainen. Se kattaa aallonpituusalueen 390–720 nm, harvoin jotkut näkevät 380–780 nm. Ihmissilmän herkkyys on suurin 555 nanometrissä, mikä vastaa vihreää valoa.

Jatkuva spektri
Jos spektrissä on hyppäyksittä kaikkia aallonpituuksia sateenkaaren tavoin punaisesta oranssin, keltaisen, vihreän ja sinisen kautta violettiin, sitä kutsutaan jatkuvaksi spektriksi. Jatkuvaa spektriä voidaan usein kuvata värilämpötilalla.

Viivaspektri
Jos spektrissä on vain tiettyjä aallonpituuksia, sitä kutsutaan viivaspektriksi. Tietyt aallonpituudet ovat spektriviivoja. Fysiikan lakien mukaan tietty alkuaine tuottaa tietyssä lämpö- ym. tilassa vain tietyt viivat, jotka muodostavat alkuaineen ominaissäteilyn. Viivaspektri kertoo rajatusta alkuainekoostumuksesta. Kirkkaat spektriviivat ovat emissioviivoja. Esimerkiksi loisteputki säteilee emissioviivoja.
Jatkuvan spektrin päällä olevat tummat viivat ovat absorptioviivoja tai imeytymisviivoja. Ne syntyvät tietyn taajuisten valonsäteiden imeytyessä tiettyihin atomeihin tai molekyyleihin. Spektriviivoista voi alkuainekoostumuksen lisäksi päätellä myös kappaleiden liiketiloja Doppler-ilmiön perusteella.

Lähes kaikki tietomme tähdistä on saatu niiden spektristä.

Sähkömagneettisen säteilyn spektri 

Koska valo on sähkömagneettista säteilyä, spektrin käsite on laajennettu myös valoa matalampiin ja korkeampiin taajuuksiin (valoa pitempiin ja lyhyempiin aallonpituuksiin) alkaen radioaalloista aina gammasäteilyyn saakka jolloin sitä kutsutaan sähkömagneettiseksi spektriksi.

Sähkömagneettisen säteilyn kuljettajina toimivien fotonien energia on riippuvainen säteilyn taajuudesta, ja tästä syystä spektri voidaan määritellä myös säteilyn energiajakaumaksi eli energiaspektriksi.

Energiaspektri voidaan luonnollisesti määrittää sähkömagneettisen säteilyn tapaan mistä tahansa säteilystä.

Aineen ominaisuuksia tutkitaan yleisesti sen eri tilanteissa emittoiman tai absorboiman säteilyn spektrin avulla. Tällaisia menetelmiä on hyvin suuri joukko ja niitä kutsutaan spetroskooppisiksi.

Signaalin spektri 
Signaalin spektri tarkoittaa myös sähkötekniikassa ja signaalinkäsittelyssä taajuusjakaumaa. Mitattu signaali voidaan jakaa eri taajuisten osasten summaksi Fourier-muunnoksella tai mitata se suoraan spektrianalysaattorilla.

Äänen spektri 
Myös ääni, kuten kaikki aaltoliike voidaan jakaa eri taajuisiin osiin ja siten mitata sen spektri. Ihmiskorvan kuuleman äänen spektri kattaa taajuusalueen noin 16 Hz – 20 000 Hz. Matalataajuisia ääniä kutsutaan bassoiksi ja korkeataajuisia ääniä diskanteiksi. Ihmisen kuuloalueen alapuolisia ääniä kutsutaan infraääniksi ja yläpuolisia ultraääniksi.

Lähteet

Aaltoliike
Spektroskopia
Seulonnan keskeiset artikkelit