Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

spektrum

Oprindelig forfatter JOH Seneste forfatter Redaktionen

Spektrum. Solens spektrum optaget på University of Hawaiis solobservatorium. De mørke linjer i spektret skyldes, at lyset absorberes af forskellige atomer, når det passerer Solens ydre lag (atmosfære). Linjerne, der kaldes Fraunhoferske linjer, kan dermed anvendes til at bestemme Solatmosfærens sammensætning. Fraunhofer beskrev ca. 600 linjer; i dag kendes over 25.000 i bølgelængdeintervallet 300-1000 nm; synligt lys har bølgelængder fra ca. 400 nm (blåt) til ca. 800 nm (rødt).

Spektrum. Solens spektrum optaget på University of Hawaiis solobservatorium. De mørke linjer i spektret skyldes, at lyset absorberes af forskellige atomer, når det passerer Solens ydre lag (atmosfære). Linjerne, der kaldes Fraunhoferske linjer, kan dermed anvendes til at bestemme Solatmosfærens sammensætning. Fraunhofer beskrev ca. 600 linjer; i dag kendes over 25.000 i bølgelængdeintervallet 300-1000 nm; synligt lys har bølgelængder fra ca. 400 nm (blåt) til ca. 800 nm (rødt).

spektrum, inden for optik variationen af strålingsenergi med bølgelængde eller frekvens. Et emissionsspektrum frembringes af stråling, der udsendes af stof. Et absorptionsspektrum frembringes af stråling med et kontinuert spektrum, der er blevet svækket gennem vekselvirkning med det stof, strålingen har passeret under sin vej til en detektor. I begge tilfælde afspejler spektret den fysiske struktur af det stof, der har emitteret eller absorberet strålingen.

Ordet spektrum kommer af latin spectrum 'fremtrædelse, skikkelse, syn', afledn. af specere 'betragte'.

Studiet af stoffets struktur, som det afsløres gennem dets spektrum, er temaet for det tekniske og videnskabelige felt spektroskopi, der dækker hele det elektromagnetiske spektrum. Betegnelsen spektrum anvendes også i forbindelse med variationen af andre størrelser, fx energispektrum eller massespektrum.

Den fundamentale proces i vekselvirkningen mellem stof og stråling er overgange mellem stoffets forskellige energitilstande. En forøgelse eller reduktion af stoffets energi med størrelsen ΔE sker under henholdsvis absorption eller emission af stråling med frekvensen ν = ΔE/h, hvor h er Plancks konstant.

Annonce

Linjespektre

Linjespektre observeres fra partikler i gasfasen, hvor den indbyrdes vekselvirkning er svag, og hvor energiniveauerne derfor er skarpe. I radiobølgeområdet stammer linjerne fra hyperfinstruktur, der er knyttet til vekselvirkningen mellem atomers elektroner og atomkernernes spin. Linjer i mikrobølgeområdet stammer især fra overgange mellem energiniveauer, der er knyttet til molekylers rotation, mens molekylernes vibration kommer til udtryk i det infrarøde område.

Rotationsspektret er bestemt af molekylets geometriske struktur, og vibrationsspektret af de kræfter, der binder atomerne sammen. Tilsammen danner vibrations-rotationsspektret for et molekyle et mønster af spektrallinjer, der er så unikt for molekylet, at det betegnes som dets "fingeraftryk". Observation af blot enkelte linjer fra dette fingeraftryk er tilstrækkelig til en entydig identifikation af molekylet.

I det synlige og ultraviolette område har såvel molekyler som atomer og ioner righoldige linjespektre, der stammer fra overgange mellem forskellige energiniveauer for atomets yderste, løsest bundne elektroner. De indre, stærkt bundne elektroner giver linjespektre i røntgenområdet, mens gammastråling afspejler overgange mellem forskellige energiniveauer i selve atomkernen (se Mössbauer-effekt).

Båndspektre

Spektrum. Det elektromagnetiske spektrum indeholder mange slags stråling. Strålingen består af bølger, hvis frekvens ν og bølgelængde λ er knyttet sammen med dispersionsrelationen ν∙λ = c, hvor c er udbredelseshastigheden i det pågældende medium (her vakuum med c = 300.000 km/s). Vores øjne kan kun detektere strålingen i det lille område, der kaldes synligt lys.

Spektrum. Det elektromagnetiske spektrum indeholder mange slags stråling. Strålingen består af bølger, hvis frekvens ν og bølgelængde λ er knyttet sammen med dispersionsrelationen ν∙λ = c, hvor c er udbredelseshastigheden i det pågældende medium (her vakuum med c = 300.000 km/s). Vores øjne kan kun detektere strålingen i det lille område, der kaldes synligt lys.

Båndspektre opstår for molekyler, når linjerne ligger så tæt, at de i afgrænsede spektralområder smelter sammen til et kontinuum. Da rotation og vibration optræder samtidig, vil der til hver karakteristisk vibration være knyttet et bånd, der stammer fra rotationen, og på tilsvarende måde vil der til hver elektronisk overgang være knyttet rotations-vibrationsbånd. For relativt lette molekyler er afstandene mellem de enkelte linjer så store, at de kan adskilles. For tungere molekyler smelter de sammen, fordi såvel mængden af forskellige vibrationstilstande som tætheden af rotationslinjer vokser, når molekylet bliver større.

Kontinuerte spektre

Kontinuerte spektre opstår i forbindelse med flydende og faste stoffer, hvor partiklerne vekselvirker så stærkt, at deres individuelle, skarpe energiniveauer bredes ud i energibånd, der karakteriserer kollektivet af partikler. Her afspejler spektret stoffets elektroniske egenskaber, som de kommer til udtryk i metaller, halvledere og isolatorer samt forskellige typer af kollektive fænomener som fx gittersvingninger eller spinbølger.

For meget varme legemer, herunder plasmaer, forsvinder de karakteristika, der kendetegner forskellige stoffer, og alle legemer udsender et kontinuert Planck-spektrum, hvis form kun afhænger af legemets temperatur (se Planck-fordeling og hulrumsstråling).

Ikke-vekselvirkende, ladede partikler udsender et kontinuert spektrum af synkrotronstråling, når de accelereres i partikelacceleratorer.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Jes Ole Henningsen: spektrum i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 23. marts 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=163110