Nel XVII sec, la parola spettro fu introdotta in ottica da Isaac Newton, riferendosi alla gamma di colori osservati quando la luce bianca veniva dispersa attraverso un prisma. Ben presto il termine si riferì a un grafico dell’intensità o della potenza della luce in funzione della frequenza o della lunghezza d’onda, noto anche come grafico della densità spettrale.
Il termine spettro fu ampliato per essere applicato ad altre onde, come le onde sonore che potevano anche essere misurate in funzione della frequenza, dello spettro di frequenza e dello spettro di potenza di un segnale. Il termine si applica ora a qualsiasi segnale che può essere misurato o decomposto lungo una variabile continua come l’energia nella spettroscopia elettronica o il rapporto massa/carica nella spettrometria di massa. Spettro è anche usato per riferirsi a una rappresentazione grafica del segnale in funzione della variabile dipendente.
Spettro elettromagneticoModifica
Lo spettro elettromagnetico si riferisce alla gamma completa di tutte le frequenze della radiazione elettromagnetica e anche alla distribuzione caratteristica della radiazione elettromagnetica emessa o assorbita da quel particolare oggetto. I dispositivi utilizzati per misurare uno spettro elettromagnetico sono chiamati spettrografo o spettrometro. Lo spettro visibile è la parte dello spettro elettromagnetico che può essere vista dall’occhio umano. La lunghezza d’onda della luce visibile va da 390 a 700 nm. Lo spettro di assorbimento di un elemento chimico o di un composto chimico è lo spettro delle frequenze o lunghezze d’onda della radiazione incidente che vengono assorbite dal composto a causa delle transizioni degli elettroni da uno stato di energia inferiore a uno superiore. Lo spettro di emissione si riferisce allo spettro della radiazione emessa dal composto a causa delle transizioni degli elettroni da uno stato di energia superiore a uno inferiore.
La luce proveniente da molte fonti diverse contiene vari colori, ognuno con la propria luminosità o intensità. Un arcobaleno, o prisma, manda questi colori componenti in direzioni diverse, rendendoli individualmente visibili ad angoli diversi. Un grafico dell’intensità tracciato contro la frequenza (che mostra la luminosità di ogni colore) è lo spettro di frequenza della luce. Quando tutte le frequenze visibili sono presenti allo stesso modo, il colore percepito della luce è bianco e lo spettro è una linea piatta. Pertanto, gli spettri a linea piatta in generale sono spesso indicati come bianchi, sia che rappresentino la luce o un altro tipo di fenomeno ondulatorio (il suono, per esempio, o la vibrazione in una struttura).
Nella radio e nelle telecomunicazioni, lo spettro di frequenza può essere condiviso tra molte emittenti diverse. Lo spettro radio è la parte dello spettro elettromagnetico corrispondente alle frequenze inferiori a 300 GHz, che corrisponde a lunghezze d’onda più lunghe di circa 1 mm. Lo spettro delle microonde corrisponde a frequenze tra 300 MHz (0,3 GHz) e 300 GHz e lunghezze d’onda tra un metro e un millimetro. Ogni stazione radiofonica e televisiva trasmette un’onda su una gamma di frequenza assegnata, chiamata canale. Quando sono presenti molte emittenti, lo spettro radio consiste nella somma di tutti i singoli canali, ognuno dei quali trasporta informazioni separate, distribuite su un ampio spettro di frequenze. Ogni particolare ricevitore radio rileverà una singola funzione di ampiezza (tensione) rispetto al tempo. La radio utilizza quindi un circuito sintonizzato o un tuner per selezionare un singolo canale o banda di frequenza e demodulare o decodificare le informazioni da quell’emittente. Se facessimo un grafico della forza di ogni canale rispetto alla frequenza del sintonizzatore, sarebbe lo spettro di frequenza del segnale dell’antenna.
Nella spettroscopia astronomica, la forza, la forma e la posizione delle linee di assorbimento e di emissione, così come la distribuzione complessiva dell’energia spettrale del continuum, rivelano molte proprietà degli oggetti astronomici. La classificazione stellare è la categorizzazione delle stelle basata sui loro caratteristici spettri elettromagnetici. La densità di flusso spettrale è usata per rappresentare lo spettro di una sorgente di luce, come una stella.
In radiometria e colorimetria (o scienza del colore più in generale), la distribuzione di potenza spettrale (SPD) di una sorgente luminosa è una misura della potenza contribuita da ogni frequenza o colore in una sorgente luminosa. Lo spettro luminoso viene solitamente misurato in punti (spesso 31) lungo lo spettro visibile, nello spazio delle lunghezze d’onda invece che nello spazio delle frequenze, il che lo rende non strettamente una densità spettrale. Alcuni spettrofotometri possono misurare incrementi di uno o due nanometri. I valori sono usati per calcolare altre specifiche e poi tracciati per mostrare gli attributi spettrali della sorgente. Questo può essere utile per analizzare le caratteristiche del colore di una particolare sorgente.
Spettro di massaModifica
Un grafico di abbondanza di ioni in funzione del rapporto massa/carica è chiamato spettro di massa. Può essere prodotto da uno strumento spettrometro di massa. Lo spettro di massa può essere usato per determinare la quantità e la massa di atomi e molecole. La spettrometria di massa tandem è usata per determinare la struttura molecolare.
Spettro di energiaModifica
In fisica, lo spettro di energia di una particella è il numero di particelle o l’intensità di un fascio di particelle in funzione dell’energia della particella. Esempi di tecniche che producono uno spettro energetico sono la spettroscopia a particelle alfa, la spettroscopia a perdita di energia degli elettroni e la spettrometria a energia cinetica ionica analizzata in massa.
Spettro discretoModifica
In fisica, in particolare in meccanica quantistica, alcuni operatori differenziali hanno spettri discreti, con spazi vuoti tra i valori. Casi comuni sono l’hamiltoniana e l’operatore di momento angolare.
SpettrogrammaEdit
In acustica, uno spettrogramma è una rappresentazione visiva dello spettro di frequenza del suono in funzione del tempo o di un’altra variabile.
Una fonte di suono può avere molte frequenze diverse mescolate. Il timbro di un tono musicale è caratterizzato dal suo spettro armonico. Il suono nel nostro ambiente a cui ci riferiamo come rumore include molte frequenze diverse. Quando un segnale sonoro contiene una miscela di tutte le frequenze udibili, distribuite equamente sullo spettro audio, è chiamato rumore bianco.
L’analizzatore di spettro è uno strumento che può essere utilizzato per convertire l’onda sonora della nota musicale in una visualizzazione delle frequenze costituenti. Questa visualizzazione viene chiamata spettrogramma acustico. Gli analizzatori di spettro audio basati su software sono disponibili a basso costo, fornendo un facile accesso non solo ai professionisti dell’industria, ma anche agli accademici, agli studenti e agli hobbisti. Lo spettrogramma acustico generato dall’analizzatore di spettro fornisce una firma acustica della nota musicale. Oltre a rivelare la frequenza fondamentale e i suoi sovratoni, lo spettrogramma è anche utile per analizzare l’attacco temporale, il decadimento, il sostegno e il rilascio della nota musicale.