Спектр

У паняцця ёсць і іншыя значэнні, гл. .

Спектр (лац.: spectrum — «вобраз», «відарыс», «прывід») у фізіцы — размеркаванне значэнняў фізічнай велічыні (звычайна энергіі, частаты або масы). Графічнае прадстаўленне такога размеркавання завецца спектральнай дыяграмай. Звычайна пад спектрам маецца на ўвазе  — спектр частот (або тое ж самае, што энергій квантаў) электрамагнітнага выпраменьвання.

У навуковы ўжытак тэрмін «спектр» увёў Ньютан у 1671—1672 гадах для абазначэння шматколернай паласы, падобнай на вясёлку, якая атрымліваецца пры праходжанні сонечнага промня праз трохвугольную шкляную .

Тыпы спектраў

Два прадстаўленні : зверху «натуральнае» (бачнае ў спектраскопе), знізу — як залежнасць інтэнсіўнасці ад даўжыні хвалі. Паказаны камбінаваны спектр выпраменьвання Сонца. Адзначаны лініі паглынання бальмераўскай серыі вадароду.

Па характары размеркавання значэнняў фізічнай велічыні спектры могуць быць дыскрэтнымі (лінейчастымі), (суцэльнымі), а таксама прадстаўляць камбінацыю (накладанне) дыскрэтных і неперарыўных спектраў.

Прыкладамі лінейчастых спектраў могуць служыць мас-спектры і спектры звязана-звязаных электронных пераходаў атама; прыкладамі неперарыўных спектраў — спектр электрамагнітнага выпраменьвання нагрэтага цвёрдага цела і спектр свабодна-свабодных электронных пераходаў атама; прыкладамі камбінаваных спектраў — спектры выпраменьвання зорак, дзе на суцэльны спектр фотасферы накладваюцца храмасферныя лініі паглынання ці большасць гукавых спектраў.

Іншым крытэрыем тыпізацыі спектраў служаць фізічныя працэсы, якія ляжаць у аснове іх атрымання. Так, па тыпе ўзаемадзеяння выпраменьвання з матэрыяй, спектры дзеляцца на эмісійныя (спектры выпраменьвання), абсарбцыйныя () і спектры рассейвання.

•  — сукупнасць усіх дыяпазонаў частот электрамагнітных хваль.
• Эмісійны спектр — набор частот электрамагнітнага выпраменьвання, выпусканага атамам або малекулай пры пераходзе на больш нізкі энергетычны ўзровень.
•  — набор значэнняў мас элементарных часціц.
•  — залежнасць энергіі часціцы ад імпульса.
•  — функцыя, якая апісвае размеркаванне нейтронаў па энергіі

Спектры адвольных сігналаў: частотнае і часавае прадстаўленні

У 1822 годзе Фур'е, які займаўся тэорыяй распаўсюджвання цяпла ў цвёрдым целе, апублікаваў працу «Аналітычная тэорыя цяпла», якая сыграла значную ролю ў далейшай гісторыі матэматыкі. У гэтай працы ён апісаў метад раздзялення зменных (пераўтварэнне Фур'е), заснаваны на прадстаўленні функцый трыганаметрычнымі радамі (рады Фур'е). Фур'е таксама паспрабаваў даказаць магчымасць раскладання ў трыганаметрычны рад адвольнай функцыі, і, хоць яго спроба аказалася няўдалаю, яна, фактычна, стала асновай сучаснай .

Аптычныя спектры, напрыклад, ньютанаўскі, колькасна апісваюцца функцыяй залежнасці інтэнсіўнасці выпраменьвання ад яго даўжыні хвалі ${\displaystyle f(\lambda )}$ або, што эквівалентна, ад частаты ${\displaystyle f(\omega )}$, то бок функцыя ${\displaystyle f(\omega )}$ зададзена на частотнай вобласці. Частотнае разлажэнне ў гэтым выпадку выконваецца аналізатарам спектраскопа — прызмай або дыфракцыйнай рашоткай.

У выпадку акустыкі або аналагавых электрычных сігналаў сітуацыя іншая: вынікам вымярэння з'яўляецца функцыя залежнасці інтэнсіўнасці ад часу ${\displaystyle j(\tau )}$, то бок гэтая функцыя зададзена на часавай вобласці. Але, як вядома, гукавы сігнал з'яўляецца суперпазіцыяй гукавых ваганняў розных частот, гэта значыць такі сігнал можна прадставіць і ў выглядзе «класічнага» спектра, апісванага ${\displaystyle f(\omega )}$.

Менавіта пераўтварэнне Фур'е адназначна вызначае адпаведнасць паміж ${\displaystyle j(\tau )}$ і ${\displaystyle f(\omega )}$ і ляжыць у аснове .

Гл. таксама

Зноскі

1. Isaac Newton. Draft of «A Theory Concerning Light and Colors». Канец 1671 — пачатак 1672 гадоў
2. Вавилов С. И. Принципы и гипотезы оптики Ньютона. Сборник сочинений. — Т. 3. — М.: Издательство АН СССР, 1956.

Літаратура

• Спектр // Беларуская энцыклапедыя: У 18 т. Т. 15: Следавікі — Трыо / Рэдкал.: Г. П. Пашкоў і інш. — Мн. : БелЭн, 2002. — Т. 15. — С. 106. — 10 000 экз. — ISBN 985-11-0035-8. — ISBN 985-11-0251-2 (т. 15).
• Gustav Kirchhoff, Robert Bunsen. Chemical Analysis by Observation of Spectra / Engl. translation from Annalen der Physik und der Chemie (Poggendorff), Vol. 110 (1860).

Спасылкі

• Перанос выпраменьвання і спектры нябесных целаў Архівавана 7 лютага 2009.
• Спектр Архівавана 28 чэрвеня 2012. Flash-дадатак