Spektrum

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
För andra betydelser, se Spektrum (olika betydelser).
Det elektromagnetiska spektrumets olika våglängder; synligt ljus i detalj.

Inom fysiken är ett spektrum (plural spektrum, spektrer eller spektra) en uppdelning av elektromagnetisk strålning eller annan typ av vågrörelse i olika våglängder eller frekvenser.

Uttrycket är mest känt från optiken där det står för uppdelning av ljusstrålning i olika våglängder som mäts i nanometer (nm) eller, inverterat, i olika frekvenser som mäts i terahertz (THz). När ljuset bryts i t.ex. ett prisma och sedan reflekteras till våra ögon ser vi de olika våglängderna som olika färger. Ordet spektrum kan också användas för vågrörelser som inte är elektromagnetiska, exempelvis kan ljud delas upp i ett spektrum av deltoner längs en tonhöjdskala. I överförd bemärkelse används ordet för att beteckna en mångfald av till exempel valmöjligheter. Ordet spektrum är ursprungligen bildat från det latinska specere, som betyder skåda eller betrakta.[1]

Spektral uppdelning[redigera | redigera wikitext]

Den elektromagnetiska strålningens olika våglängdsområden har fått egna namn:

Traditionell astronomi sysslade bara med synligt ljus. Numera arbetar forskarna över hela spektralområdet från radioastronomi till röntgenastronomi och gammaastronomi.


Spektralfärger[redigera | redigera wikitext]

Spektralfärger
Färg Våglängd Frekvens Energi per foton
Röd 620–740 nm 483,5–405,1 THz 1,9997–1,6755 eV
Orange  590–620 nm 508,1–483,5 THz 2,1014–1,9997 eV
Gul 570–590 nm 525,9–508,1 THz 2,1752–2,1014 eV
Grön 520–570 nm 576,5–525,9 THz 2,3843–2,1752 eV
Cyan 490–520 nm 611,8–576,5 THz 2,5303–2,3843 eV
Blå 450–490 nm 666,2–611,8 THz 2,7552–2,5303 eV
Violett 380–450 nm  788,9–666,2 THz  3,2627–2,7552 eV 

Strålningen inom det område som kan ge synintryck kan delas upp i olika våglängder med t.ex. ett prisma, eller - som i regnbågen - i vattendroppar. När sådan strålning träffar en yta ser vi ett spektrum av kulörtoner från blått (kort våglängd) till rött (lång våglängd). Övergångarna mellan olika färger är gradvisa men traditionellt brukar man dela upp spektrum i sju färger: Rött - orange - gult - grönt - blått - indigo - violett. Även andra indelningar förekommer, ett exempel visas i boxen härintill.

Tvärt emot vad man ofta tror innehåller spektrum inte alla de kulörtoner vi kan uppfatta utan saknar våglängder som motsvarar "purpurområdet" mellan blåviolett och rött.[2] Ljusets brytning i ett prisma undersöktes och presenterades först av av Isaac Newton som också konstaterade att strålningen som sådan saknar färg.[4] Strålning med endast en våglängd kallas monokromatisk. Den uppträder bara i mycket speciella situationer. Det normala är i stället att den strålning som når våra ögon och där ger upphov till en färgperception är blandning av många olika våglängder.[5]

Typ av spektrum[redigera | redigera wikitext]

Ljus från en svartkroppsstrålare (som till exempel solen) har ett kontinuerligt spektrum och består alltså av en obruten följd av våglängder. Ljuset från solen är sådant att det vid en uppdelning uppvisar alla färger som det mänskliga ögat kan observera, vilket leder till att ljuset normalt uppfattas som vitt. Detta betyder dock inte att alla typer av vitt ljus består av ett kontinuerligt spektrum; ljuset från lysrör består av ett fåtal våglängder ett diskret spektrum, men kan trots detta upplevas som vitt.

Exempel på färgspektrum från olika ljuskällor med liknande färgtemperatur. Lysrör 4200Kelvin LED modul 4100Kelvin

Om ljus som innehåller ett kontinuerligt spektrum får passera genom ett ämne (exempelvis en gas, eller förgasat ämne) och sedan delas upp i ett spektrum, så ser man att vissa våglängder har absorberats av ämnet och framträder som mörka linjer i spektret. Ett sådant spektrum kallas ett absorptionsspektrum och de mörka linjerna för absorptionslinjer.

På liknande sätt avger ett ämne som upphettas ljus med vissa bestämda våglängder som kan delas upp i ett emissionsspektrum, där de olika våglängderna framträder som en serie ljusa linjer, så kallade emissionslinjer. Om man jämför ett ämnes absorptionsspektrum med dess emissionsspektrum, kan man lätt se att linjerna hamnar på exakt samma våglängder. Detta beror på att det i båda fallen är samma grundläggande fenomen som är inblandat: excitation och de-excitation av elektroner. Varje ämne har sitt eget karakteristiska spektrum, vilket utnyttjas i spektroskopi för att utröna vilka ämnen ett prov, eller för den delen ett astronomiskt objekt består av.

Varje yta har egenskapen att olika ljusvåglängder absorberas eller reflekteras i olika grad, något som kan visas i form av ett reflektionsspektrum. Den reflekterade strålning som når våra ögon och får oss att se färg är en produkt av ljuskällans emissionsspektrum, den reflekterande ytans reflektionsspektrum och det mellanligganade mediets (till exempel luftens) absorbtionsspektrum.[5]

Källor[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Bergman, Bo (2012-11-29). Ordens ursprung: Etymologisk ordbok över 2000 ord och uttryck. Bonnier Fakta. ISBN 9789174243574. https://books.google.com/books?id=x3VhAgAAQBAJ. Läst 2016-06-04 
  2. ^ [a b] Fridell Anter Karin, Klarén Ulf, red (2014). Färg & ljus för människan - i rummet. Stockholm: Svensk Byggtjänst. Libris 16558014. ISBN 9789173336536  sid 78-79
  3. ^ Starby, Lars (2006). En bok om belysning. Stockholm: Ljuskultur. Sid. 54 
  4. ^ Newton, Isaac (1952) [1704]. Opticks, Or A Treatise of the Reflections, Refractions, Inflections & Colours of Light.. London: Dover Publications. Faksimil med förord av Albert Einstein 
  5. ^ [a b] Enger, Johanna; Fridell Anter, Karin (2014). ”Strålning, ytreflektion och färg”. i Fridell Anter, Karin & Klarén, Ulf. FÄRG & LJUS för människan - i rummet. Svensk Byggtjänst 

Externa länkar[redigera | redigera wikitext]