Espectro (física)

No âmbito científico um espectro é uma representação das amplitudes ou intensidades - o que geralmente traduz-se por energia - das componentes ondulatória de um sistema quando discriminadas uma das outras em função de suas respectivas frequências (ou comprimentos de onda). Em um espectro as componentes ondulatórias distinguem-se fisicamente umas dos outras não por suas naturezas mas sim pelas suas frequências, portanto.

Caso o diagrama expresse a frequência associada a cada componente ondulatória do sistema como função do respectivo comprimento de onda e não a intensidade como função da frequência tem-se o que se denomina em física por relação de dispersão. Relações de dispersão e espectros, apesar de distintos, encontram-se relacionados, visto que, entre outras observações, as intensidades em um espectro podem ser descritas tanto em função das frequências como em função dos respectivos comprimentos de onda a elas associados via relação de dispersão.

O exemplo mais expressivo de um espectro é o padrão obtido quando as radiações electromagnéticas são primeiro espacialmente discriminadas em função de suas frequências - mediante algum fenômeno físico explicitamente dependente da última grandeza, a exemplo o que ocorre quando as ondas transitam de um meio de propagação para outro onde a relação de dispersão mostre-se distinta da primeira (difração) - e são então devidamente projetadas sobre filme adequadamente sensível às intensidades destas. Se a radiação eletromagnética encontra-se na faixa do visível, as diversas frequências eletromagnéticas traduzem-se em "cores" visualmente observáveis, e para o caso onde todas as componentes na faixa de frequências em questão estejam significativamente presentes, tem-se a impressão de um arco-iris.

A exemplo, as radiações solares resultam em um espectro de bandas coloridas quando a luz branca passa através de um prisma ou rede de difração. As cores deste espectro, ordenadas por comprimentos de onda decrescentes (ou frequências crescentes), são: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. O leitor é entretanto remetido ao estudo do Espectro de Fraunhofer para maiores detalhes.

Diagrama de Fraunhofer

Os espectros formados a partir de radiações emitidas por corpos incadescentes ou convenientemente excitados são designados por espectros de emissão.

Quando a luz branca passa através de um meio semitransparente, dá-se uma absorção selectiva de radiações de certos comprimentos de onda; o espectro da radiação transmitida designa-se então por espectro de absorção.

Espectro eletromagnético

Os espectros de emissão e de absorção de uma substância são característicos dessa substância, sendo muitas vezes usados para a sua identificação. Tais espectros são o resultado de transições entre diferentes estados estacionários dos átomos ou moléculas da substância, sendo emitidas ou absorvidas, simultaneamente, ondas electromagnéticas.

A frequência f das radiações emitidas ou absorvidas é dada por $f = \frac {E_2-E_1}{h}$, onde E₁ e E₂ são as energias, respectivamente, dos estados inicial e final entre os quais deu-se a transição, e h é a constante de Planck. Quando E₁ é maior que E₂, ondas electromagnéticas (fótons) são emitidas; no caso contrário, fótons são absorvidos.

Espectro contínuo é aquele em que figuram com intensidades não nulas todos os comprimentos de onda presentes na faixa em estudo. As radiações emitida por um corpo negro, a exemplo as emitidas por lâmpadas incandescentes, se decompõem em espectros desta natureza. Espectro de riscas, também chamados espectros de raias, são, pelo contrário, aqueles em que aparecem apenas certos comprimentos de ondas específicos, não havendo energia associada aos demais comprimentos de onda. Espectros oriundos de lâmpadas fluorescentes são desta natureza.