Spektrum
Spektrum (çoğul spektrum veya tayf), belirli bir değerler kümesiyle sınırlı olmayan, ancak bir süreklilik boyunca boşluksuz olarak değişebilen bir durumdur. Kelime bilimsel olarak ilk kez optikte, bir prizmadan geçtikten sonra görünür ışıktaki gökkuşağı renklerini tanımlamak için kullanılmıştır. Işığın bilimsel olarak anlaşılması ilerledikçe, tüm elektromanyetik spektruma uygulanmaya başlandı. Böylece, algılanan "gökkuşağının renkleri" ve görünür ışık spektrumunun dışında kalan dalga boylarına karşılık gelen diğer özellikler olan bir dizi büyüklük (dalga boyu) ile bir dizi niteliğin eşleştirilmesi haline geldi. ⓘ
Spektrum o zamandan beri analoji yoluyla optik dışındaki konulara da uygulanmaktadır. Böylece, "siyasi görüş spektrumu" veya bir ilacın "aktivite spektrumu" veya "otizm spektrumu" hakkında konuşulabilir. Bu kullanımlarda, bir spektrum içindeki değerler tam olarak ölçülebilir sayılar veya tanımlarla ilişkilendirilmeyebilir. Bu tür kullanımlar, tartışmayı kolaylaştırmak için bir araya getirilmiş ve tek bir başlık altında incelenmiş geniş bir koşul veya davranış yelpazesi anlamına gelir. Spektrum teriminin bilimsel olmayan kullanımları bazen yanıltıcı olabilir. Örneğin, tek bir sol-sağ siyasi görüş yelpazesi, insanların siyasi inançlarının tamamını yansıtmaz. Siyaset bilimciler, siyasi görüşü daha doğru bir şekilde tanımlamak için çeşitli çift eksenli ve çok eksenli sistemler kullanmaktadır. ⓘ
Spektrumun modern kullanımlarının çoğunda, her iki uçtaki aşırı uçlar arasında birleştirici bir tema vardır. Eski kullanımlarda bu her zaman doğru değildi. ⓘ
Etimoloji
Latince'de spektrum, "hayalet" anlamını da içeren "görüntü" veya "hayalet" anlamına gelir. Spektral kanıt, fiziksel olarak orada bulunmayan kişilerin hayaletleri tarafından yapılanlar hakkında tanıklık veya hayaletlerin veya Şeytan'ın hayaletlerinin söyledikleri hakkında kulaktan dolma kanıtlardır. Bu kanıtlar 17. yüzyılın sonlarında Salem, Massachusetts'te bir dizi kişiyi cadılıktan mahkum etmek için kullanılmıştır. "Spektrum" kelimesi Goethe tarafından Renkler Teorisi'nde ve Schopenhauer tarafından Görme ve Renkler Üzerine'de hayalet optik art görüntüyü tanımlamak için kullanılmıştır. ⓘ
"Spectro-" ön eki spektrumlarla ilgili sözcükleri oluşturmak için kullanılır. Örneğin, spektrometre spektrumları kaydetmek için kullanılan bir cihazdır ve spektroskopi kimyasal analiz için bir spektrometrenin kullanılmasıdır. ⓘ
Fizik bilimi
17. yüzyılda spektrum kelimesi optik bilimine Isaac Newton tarafından beyaz ışık bir prizmadan geçirildiğinde gözlemlenen renk aralığına atıfta bulunarak girmiştir. Kısa süre sonra terim, spektral yoğunluk grafiği olarak da bilinen, frekans veya dalga boyunun bir fonksiyonu olarak ışık yoğunluğu veya gücünün bir grafiğine atıfta bulundu. ⓘ
Spektrum terimi, frekansın bir fonksiyonu olarak ölçülebilen ses dalgaları ve deniz dalgaları gibi diğer dalgalara da uygulanacak şekilde genişletildi (örneğin, gürültü spektrumu, deniz dalgası spektrumu). Ayrıca güç spektrumu analiz edilebilen ve işlenebilen daha soyut "sinyallere" de genişletilmiştir. Bu terim artık elektron spektroskopisinde enerji veya kütle spektrometrisinde kütle-yük oranı gibi sürekli bir değişken boyunca ölçülebilen veya ayrıştırılabilen herhangi bir sinyal için geçerlidir. Spektrum, bağımlı değişkenin bir fonksiyonu olarak sinyalin grafiksel gösterimini ifade etmek için de kullanılır. ⓘ
Elektromanyetik spektrum
Elektromanyetik spektrum, elektromanyetik radyasyonun tüm frekanslarının tam aralığını ve ayrıca belirli bir nesne tarafından yayılan veya emilen elektromanyetik radyasyonun karakteristik dağılımını ifade eder. Bir elektromanyetik spektrumu ölçmek için kullanılan cihazlara spektrograf veya spektrometre denir. Görünür spektrum, elektromanyetik spektrumun insan gözü tarafından görülebilen kısmıdır. Görünür ışığın dalga boyu 390 ila 700 nm arasında değişir. Bir kimyasal elementin veya kimyasal bileşiğin absorpsiyon spektrumu, daha düşük bir enerji durumundan daha yüksek bir enerji durumuna elektron geçişleri nedeniyle bileşik tarafından absorbe edilen gelen radyasyonun frekanslarının veya dalga boylarının spektrumudur. Emisyon spektrumu, daha yüksek bir enerji durumundan daha düşük bir enerji durumuna elektron geçişleri nedeniyle bileşik tarafından yayılan radyasyon spektrumunu ifade eder. ⓘ
Birçok farklı kaynaktan gelen ışık, her biri kendi parlaklığına veya yoğunluğuna sahip çeşitli renkler içerir. Bir gökkuşağı veya prizma, bu bileşen renkleri farklı yönlere göndererek farklı açılardan ayrı ayrı görünür hale getirir. Frekansa karşı çizilen yoğunluğun grafiği (her rengin parlaklığını gösterir) ışığın frekans spektrumudur. Tüm görünür frekanslar eşit olarak mevcut olduğunda, ışığın algılanan rengi beyazdır ve spektrum düz bir çizgidir. Bu nedenle, ister ışığı ister başka bir tür dalga fenomenini (örneğin ses veya bir yapıdaki titreşim) temsil etsin, düz çizgi spektrumları genellikle beyaz olarak adlandırılır. ⓘ
Radyo ve telekomünikasyonda, frekans spektrumu birçok farklı yayıncı arasında paylaşılabilir. Radyo spektrumu, elektromanyetik spektrumun 300 GHz'in altındaki frekanslara karşılık gelen kısmıdır ve bu da yaklaşık 1 mm'den daha uzun dalga boylarına karşılık gelir. Mikrodalga spektrumu 300 MHz (0.3 GHz) ile 300 GHz arasındaki frekanslara ve bir metre ile bir milimetre arasındaki dalga boylarına karşılık gelir. Yayın yapan her radyo ve TV istasyonu, kanal adı verilen atanmış bir frekans aralığında bir dalga iletir. Çok sayıda yayıncı olduğunda, radyo spektrumu, geniş bir frekans spektrumuna yayılmış, her biri ayrı bilgi taşıyan tüm bireysel kanalların toplamından oluşur. Herhangi bir radyo alıcısı, zamana karşı tek bir genlik (voltaj) fonksiyonunu tespit edecektir. Radyo daha sonra tek bir kanal veya frekans bandı seçmek ve bu yayıncıdan gelen bilgiyi demodüle etmek veya kodunu çözmek için ayarlı bir devre veya tuner kullanır. Eğer her bir kanalın gücü ile tunerin frekansının grafiğini çizersek, bu anten sinyalinin frekans spektrumu olur. ⓘ
Astronomik spektroskopide, soğurma ve emisyon çizgilerinin gücü, şekli ve konumunun yanı sıra sürekliliğin genel spektral enerji dağılımı, astronomik nesnelerin birçok özelliğini ortaya çıkarır. Yıldız sınıflandırması, yıldızların karakteristik elektromanyetik spektrumlarına göre kategorize edilmesidir. Spektral akı yoğunluğu, yıldız gibi bir ışık kaynağının spektrumunu temsil etmek için kullanılır. ⓘ
Radyometri ve kolorimetride (veya daha genel olarak renk biliminde), bir ışık kaynağının spektral güç dağılımı (SPD), bir ışık kaynağındaki her frekans veya rengin katkıda bulunduğu gücün bir ölçüsüdür. Işık spektrumu genellikle görünür spektrum boyunca noktalarda (genellikle 31), frekans uzayı yerine dalga boyu uzayında ölçülür, bu da onu tam olarak bir spektral yoğunluk yapmaz. Bazı spektrofotometreler bir ila iki nanometre kadar ince artışları ölçebilir. değerler diğer özellikleri hesaplamak için kullanılır ve daha sonra kaynağın spektral özelliklerini göstermek için çizilir. Bu, belirli bir kaynağın renk özelliklerini analiz etmede yardımcı olabilir. ⓘ
Kütle spektrumu
Kütle-yük oranının bir fonksiyonu olarak iyon bolluğu grafiğine kütle spektrumu denir. Bir kütle spektrometresi cihazı tarafından üretilebilir. Kütle spektrumu, atomların ve moleküllerin miktarını ve kütlesini belirlemek için kullanılabilir. Tandem kütle spektrometrisi moleküler yapıyı belirlemek için kullanılır. ⓘ
Enerji spektrumu
Fizikte, bir parçacığın enerji spektrumu, parçacık enerjisinin bir fonksiyonu olarak parçacık sayısı veya parçacık demetinin yoğunluğudur. Enerji spektrumu üreten tekniklere örnek olarak alfa-parçacık spektroskopisi, elektron enerji kaybı spektroskopisi ve kütle analizli iyon-kinetik-enerji spektrometrisi verilebilir. ⓘ
Ayrık spektrum
Fizikte, özellikle kuantum mekaniğinde, bazı diferansiyel operatörler, değerler arasında boşluklar bulunan ayrık spektrumlara sahiptir. Yaygın durumlar arasında Hamiltonian ve açısal momentum operatörü yer alır. ⓘ
Spektrogram
Akustikte spektrogram, sesin frekans spektrumunun zamanın veya başka bir değişkenin bir fonksiyonu olarak görsel bir temsilidir. ⓘ
Bir ses kaynağı birçok farklı frekansın karışımına sahip olabilir. Bir müzik tonunun tınısı, harmonik spektrumu ile karakterize edilir. Çevremizde gürültü olarak adlandırdığımız ses birçok farklı frekansı içerir. Bir ses sinyali, ses spektrumuna eşit olarak dağıtılmış tüm duyulabilir frekansların bir karışımını içerdiğinde, buna beyaz gürültü denir. ⓘ
Spektrum analizörü, müzik notasının ses dalgasını oluşturan frekansların görsel bir görüntüsüne dönüştürmek için kullanılabilen bir araçtır. Bu görsel görüntü akustik spektrogram olarak adlandırılır. Yazılım tabanlı ses spektrum analizörleri düşük maliyetle temin edilebilmekte ve yalnızca endüstri profesyonellerine değil, aynı zamanda akademisyenlere, öğrencilere ve hobi meraklılarına da kolay erişim sağlamaktadır. Spektrum analizörü tarafından üretilen akustik spektrogram, müzik notasının akustik imzasını sağlar. Spektrogram, temel frekansı ve üst tonlarını ortaya çıkarmanın yanı sıra, müzik notasının zamansal atak, çürüme, sürdürme ve bırakma analizleri için de kullanışlıdır. ⓘ
Biyolojik bilim
Antibiyotik aktivite spektrumu, antibiyotik sınıflandırmasının bir bileşenidir. Geniş spektrumlu bir antibiyotik çok çeşitli bakterilere karşı aktifken, dar spektrumlu bir antibiyotik belirli bakteri ailelerine karşı etkilidir. Yaygın olarak kullanılan geniş spektrumlu antibiyotiklere örnek olarak ampisilin verilebilir. Dar spektrumlu antibiyotiklere örnek olarak ise Staphylococcus aureus gibi beta-laktamaz üreten Gram-pozitif bakterilere etki eden Dikloksasilin verilebilir. ⓘ
Psikiyatride, spektrum yaklaşımı, bazen tekil semptomları ve özellikleri de içerecek şekilde genişleyen bir dizi bağlantılı durumu tanımlamak için spektrum terimini kullanır. Örneğin, otizm spektrumu nörogelişimsel bozukluklar olarak sınıflandırılan bir dizi durumu tanımlar. ⓘ
Matematik
Matematikte bir matrisin spektrumu, matrisin öz değerlerinin çoklu kümesidir. ⓘ
Fonksiyonel analizde, sınırlı bir operatörün spektrumu kavramı, matrisler için özdeğer kavramının bir genellemesidir. ⓘ
Cebirsel topolojide spektrum, genelleştirilmiş bir kohomoloji teorisini temsil eden bir nesnedir. ⓘ
Sosyal bilimler
Sosyal bilimlerde, ekonomik spektrum, bazı zenginlik veya gelir göstergeleri boyunca sosyal sınıf aralığını belirtmek için kullanılır. Siyaset biliminde, siyasi spektrum terimi, siyasi pozisyonları bir veya daha fazla boyutta, örneğin sağ kanat ve sol kanadı içeren bir aralıkta sınıflandıran bir sistemi ifade eder. ⓘ
Dalga tayfı
Dalga tayfı çeşitli dalgaboylarındaki sinyallerin ve bunların kuvvetlerinin tanımlanmasıdır. Tayf genelde dikey düzlemde genlik ve yatay düzlemde frekans bulunacak şekilde bir grafik olarak verilir. ⓘ
Ses dalgaları için, ses tayfı terimi kullanılır. Ses tayfı seste oluşan yüksek ve alçak tonları gösterir. ⓘ
Görünür ışık için ( dalgaboyu 380 nm ile 800 nm arası) tayf ışıkta beliren renkleri verir. ⓘ
Görünür ışık aslında gama ışımasından radyo dalgalarına kadar uzanan elektromanyetik ışıma tayfının (bkz. elektromanyetik tayf) küçük bir bölümünü oluşturur. ⓘ
