Spektrum

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Farbspektrum
Atomspektrum (Emmisionsspektrum) des Wasserstoffs im sichtbaren Bereich
Die wichtigsten Fraunhoferlinien (Absorbtionslinien) im Spektrum der Sonne.
Massenspektrum von Tetrachlordibenzofuran

Als Spektrum (von lat. spectrumBild“, „Erscheinung“, „Gespenst“) wird in wissenschaftlichen Zusammenhängen ganz allgemein eine nach einer bestimmten Eigenschaft aufgefächerte, geordnete Intensitäts- bzw. Häufigkeitsverteilung innerhalb eines spezifischen Erscheinungsbereiches bezeichnet. Ein Gerät, mit dem eine derartige Spektralanalyse durchgeführt werden kann, wird Spektroskop genannt. Spektren und die darauf bezogene Spektralanalyse (Spektroskopie) spielen aber auch in rein mathematischen Zusammenhängen eine wichtige Rolle.

Beispiele

Farbspektrum

Das bekannteste Beispiel ist das sich im Phänomen des Regenbogens offenbarende Farbspektrum, in dem die Regenbogenfarben aufgefächert und geordnet nach ihrer Farbqualität erscheinen, von den dunklen Rottönen, über Orange, Gelb und Grün, bis hin zu den tiefen blauen und violetten Farben.

Atomspektrum

Das Atomspektrum ist das Emissionsspektrum eines einzelnen Atoms. Es handelt sich dabei im Gegensatz zum Spektrum eines glühenden Körpers oder Gases nicht um ein kontinuierliches Farbspektrum, sondern um ein diskontinuierliches Linienspektrum, das nur aus einzelnen farbigen Linien, den Spektrallinien, besteht, deren Zahl und Anordnung charakteristisch für das jeweilige chemische Element sind. Diesem typischen Emissionsspektrum entspricht ein genau gleich angeordnetes Absorptionspektrum, wodurch etwa im Farbspektrum der Sonne die markanten schwarzen Fraunhoferlinien entstehen (vgl. dazu die Abbildungen oben).

Elektromagnetisches Spektrum

Ein abstrakteres Beispiel ist das Elektromagnetische Spektrum, in dem die elektromagnetischen Wellen nach ihrer Frequenz oder Wellenlänge aufgefächert werden. Da aus physikalischer Sicht elektromagnetische Wellen die physikalischen Träger auch aller Licht- bzw. Farberscheinungen sind, kann jeder Farbe auch eine bestimmte Wellenlänge oder Frequenz zugeordnet werden. So entspricht etwa den roten Farbtönen ein Wellenlängenbereich von ungefähr 790–630 nm, den violetten Farben ein Bereich von etwa 420–390 nm. Nach der 1900 von Max Planck aufgestellten Quantenhypothese wird die elektromagnetische Strahlung in einzelnen Energiepaketen, den Quanten, ausgesendet, d.h. nicht kontinuierlich, sondern in Form einzelner Strahlungsblitze (Photonen). Dabei besteht folgender Zusammenhang zwischen der Strahlungsenergie LaTeX: E und der Frequenz LaTeX: \nu:

LaTeX: E = h \nu mit dem Planckschen Wirkungsquantum LaTeX: h = 6{,}626\,069\,57 \cdot 10^{-34} \mathrm{J \cdot s}

Massenspektrum

In einem Massenspektrometer, einem wichtigen Hilfsmittel für die chemische Analyse, werden winzige Substanzmengen nach ihrer Masse aufgetrennt.

Das elektromagnetische Spektrum mit dem Spektrum der sichtbaren Farben im Detail

Weblinks

Commons-logo.png Commons: Spektroskopie - Weitere Bilder oder Audiodateien zum Thema