Spektar (fizika)

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Dvostruka duga.
Slika psa u srednjem ("termalnom") infracrvenom području (temperatura je prikazana bojom).
Svjetski najveći radio teleskop s jednim objektivom je Arecibo radio teleskop u Portoriku.

Spektar (lat. spectrum: pojava, priviđenje) je raspodjela intenzitetâ mjerene veličine prikazanih ovisno o nekoj fizikalnoj veličini, na primjer energiji, frekvenciji, brzini, masi i drugo. [1] Najčešće se pojam spektar koristi u značenju spektar elektromagnetskog zračenja. Kao analitičke funkcije energije u spektru elektromagnetskog zračenja koriste se:

gdje je: E - energija fotona, c - brzina svjetlosti, a h - Planckova konstanta.

Elektromagnetski spektar[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Elektromagnetsko zračenje

Elektromagnetski spektar prikaz je jakosti elektromagnetskoga zračenja kao funkcije njegove frekvencije, odnosno valne duljine. Obuhvaća sve vrste elektromagnetskih valova, od niskofrekventnih radiovalova (valne duljine od nekoliko kilometara) preko mikrovalova (30 cm do 1 mm) i područja optičkih spektara (infracrvenoga zračenja, vidljive svjetlostiultraljubičastoga zračenja; od 1 mm do 1 nm) do visokofrekvencijskoga rendgenskog zračenja (valne duljine do približno 1 pm) i gama-zračenja. Promjene u energijskim razinama elektrona odražavaju se uglavnom na ultraljubičastim i vidljivim spektrima, a od vibracijske i rotacijske energije molekula potječu infracrveni spektri.

Vidljivi spektar[uredi VE | uredi]

Vidljivi spektar (koji zamjećuje ljudsko oko) odgovara nizu boja što nastaje rasapom bijele Sunčeve svjetlosti (disperzija; duga), od ljubičaste (valne duljine 380 nm), preko plave, zelene, žute i narančaste do crvene (780 nm).

Emisijski spektar[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Emisijski spektar

Emisijski spektar koji nastaje raščlanjivanjem (na primjer s pomoću prizme ili optičke rešetke) emitiranoga zračenja užarenih tijela karakterističan je za fizikalna i kemijska svojstva izvora zračenja.

Apsorpcijski spektar[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Apsorpcijski spektar

Apsorpcijski spektar nastaje raščlanjivanjem zračenja propuštenoga kroz tvari koje djelomično propuštaju a djelomično apsorbiraju elektromagnetsko zračenje na svojstven, selektivan način. Frekvencije zračenja koje neka tvar apsorbira odgovaraju frekvencijama koje bi ta tvar emitirala u usijanom stanju (Kirchhoffov zakon toplinskog zračenja). Čvrste tvari emitiraju kontinuirani spektar, koji sadrži sve frekvencije vidljivog, infracrvenog i ultraljubičastoga područja. Nasuprot tomu, tvari u plinovitom stanju emitiraju diskontinuirani, linijski ili atomski spektar, sastavljen od niza diskretnih monokromatskih spektralnih linija to jest samo zračenje frekvencija karakterističnih za pobuđeni atom. Rendgensko linijsko zračenje atoma nastaje kada upadni snop visokoenergijskoga zračenja izbija elektrone iz dijela elektronskog oblaka u blizini jezgre atoma a nastale se šupljine popunjavaju skokom elektrona iz viših energijskih razina. Tumačenje nastanka takvih spektara dovelo je do razjašnjenja strukture pojedinih atoma (kvantna mehanika), a na temelju proučavanja emisijskih spektara zvijezda razjašnjena su njihova fizikalna i kemijska svojstva (spektralni razredi zvijezda).

Spektri emisije, apsorpcije, raspršenja i polarizacije elektromagnetskoga zračenja primjenjuju se za objašnjenje strukture molekula, a služe i u kvalitativnoj i kvantitativnoj kemijskoj analizi. Razdvajanje spektralnih linija opaža se kad se promatraju spektri koje emitiraju ili apsorbiraju atomi u magnetnom ili električnom polju, a te se pojave nazivaju Zeemanov učinak ili Starkov učinak.

Druge vrste spektara se od elektromagnetskih spektara razlikuju po načelima energijskih promjena u ispitivanim tvarima ili načinu detekcije, na primjer spektar energijske razdiobe elektrona ili maseni spektar iona prema omjeru njihove mase i naboja, a također i magnetski spektar koji nastaje kada katodne zrake nakon prolaska kroz magnetsko polje padnu na odgovarajući zaslon, akustički spektar kao prikaz jest amplituda (ili faza) pojedinih komponenata složenoga zvuka kao funkcije frekvencije i drugo.

Što je nosilac elektromagnetskih valova?[uredi VE | uredi]

Valovi svjetlosti i elektromagnetski valovi imaju ista osnovna svojstva i šire se istom brzinom (brzina svjetlosti). Između njih nema nikakve razlike u njihovim fizičkim svojstvima, već se samo razlikuju u valnoj duljini, odnosno frekvenciji. Ogib, interferencija i polarizacija su pokazali da je svjetlost transverzalni val. Kod elektromagnetskog vala električno titranje je okomito na magnetsko, pa se te dvije promjene šire u prostor okomito na smjer svoga kretanja. Prema tome je i elektromagnetski val također transverzalno titranje. Pokusi pokazuju da električne promjene u elektromagnetskom valu djeluju na fotografsku ploču i na vidni živac u našem oku, pa imamo osjet svjetla. Sve nas to upućuje na to da su vidljivi valovi svjetlosti, kao i infracrvene, ultraljubičaste, rendgenske i gama zrake također elektromagnetski valovi, samo mnogo manje valne duljine. O valnoj duljini ovise njihova posebna svojstva. Svi valovi raspoređeni po svojoj valnoj duljini čine elektromagnetski spektar.

No sada se postavlja pitanje što je nosilac elektromagnetskih valova? Prije se smatralo da je nosilac tih valova neka hipotetična tvar, takozvani eter koji ispunjava čitav svemir. No, dalji razvoj znanosti odbacio je potpuno tu hipotezu. Ta bi, naime, tvar morala imati čudna svojstva, to jest ona bi morala biti savršeno kruta, a ipak bi se kroz nju gibala sva nebeska tijela bez ikakvog otpora. Osim toga morala bi biti i savršeno elastična. Danas se smatra da za elektromagnetske valove ne treba nikakav materijalni nosilac, i da su to samo periodičke promjene određenog fizičkog stanja u prostoru. Njihov je nosilac sam prostor, u kome se te promjene zbivaju. [2]

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. spektar, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.
  2. Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.