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]

Ett sätt att dela upp färgspektrum
Färg Våglängd [4]

(nm) c:a

Frekvens

(THz) c:a

Röd 625–740 480–405
Orange  590–625 508–480
Gul 565–590 531–508
Grön 520–565 577–531
Cyana 500–520 600–577
Blåa 435–500 690–600
Violett 380–435  789–690 
a Newtons sjudelade spektrum inkluderade
"blått" och "indigo", som kan ha motsvarat
"cyan" respektive "blått" i tabellen.
[5]


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 violett (kort våglängd) till rött (lång våglängd). Ljusets brytning i ett prisma undersöktes och presenterades först av Isaac Newton som också konstaterade att strålningen som sådan saknar färg.[6] 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. Aktuell färgvetenskaplig litteratur utesluter ofta indigo och anger bara sex färger.[2][7] Gränserna mellan dessa anges olika i olika källor, liksom gränserna för hela det våglängdsområde som ska kallas "synligt ljus".[8] Flera viktiga färg- och ljusvetenskapliga verk avstår helt från att dela in spektrum i färgområden och nöjer sig med att ange gränserna för det strålningsområde som kan ge upphov till synintryck.[9][10]

Det har föreslagits att Newton valde att inkludera indigo inte för att han såg det som en distinkt färg, skiljd från blått och violett, utan för att han ville anknyta till det mystiskt laddade talet sju, och/eller ville ordna färgerna i en skala som motsvarade en oktav inom musiken.[7][8] Det har också föreslagits att Newtons färg "indigo" skulle motsvara det vi idag kallar blått, medan Newtons "blå" idag skulle kallas blågrön eller cyan.[11][12]

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]

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.[13]

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 mellanliggande mediets (till exempel luftens) absorptionsspektrum.[13]

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 c] Fridell Anter Karin, Klarén Ulf, red (2014). Färg & ljus för människan - i rummet. Stockholm: Svensk Byggtjänst. Libris 16558014. ISBN 9789173336536  sid 78-79, 87
  3. ^ Starby, Lars (2006). En bok om belysning. Stockholm: Ljuskultur. sid. 54 
  4. ^ Spectral Colors HyperPhysics, Department of Physics and Astronomy, Georgia State University. Läst 28 augusti 2016. Arkiverad 24 maj 2016 hämtat från the Wayback Machine.
  5. ^ Waldman, Gary (2002) (på en). Introduction to Light: The Physics of Light, Vision, and Color. Courier Corporation, Dover Publications. sid. 193. ISBN 9780486421186. https://books.google.se/books?id=PbsoAXWbnr4C&pg=PA195&lpg=PA195&dq=gary+waldman+cyan+indigo. Läst 28 augusti 2016  Arkiverad 28 augusti 2016 hämtat från the Wayback Machine.
  6. ^ 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 
  7. ^ [a b] Hunt, R.W.G.; Pointer, M.R. (2011). Measuring colour (4). Chichester: Wiley. sid. 2 
  8. ^ [a b] Elert, Glenn. ”Color - The Physics Hypertextbook”. physics.info. http://physics.info/color/. Läst 6 augusti 2016. 
  9. ^ Valberg, Arne (2005). Light Vision Color. Chichester: Wiley. sid. 433. (Synligt spektrum 380-760 nm) 
  10. ^ Kuehni, Rolf G. (2013). Color. An Introduction to Practice and Principles (3). Hoboken, N.J.: Wiley. sid. 5. (synligt ljus cirka 400-700 nm) 
  11. ^ Visible spectrum” (på en). Wikipedia, the free encyclopedia. Not 6 och 7 hänvisar till källor som inte har kunnat kontrolleras för denna artikel.. https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Visible_spectrum&oldid=731576906. Läst 6 augusti 2016. 
  12. ^ Waldman, Gary (2002-01-01) (på en). Introduction to Light: The Physics of Light, Vision, and Color. Courier Corporation. sid. 193. ISBN 9780486421186. https://books.google.com/books?id=PbsoAXWbnr4C. Läst 2016-08-06 
  13. ^ [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]