Was ist ein Spektrum?

Zunächst muss man zwischen einem Absorptionsspektrum und einem Emissionsspektrum unterscheiden, deren Unterschied wir im Folgendem erläutern werden. Wie bekannt ist, gibt es viele unterschiedliche Wellenlängen im elektromagnetischen Spektrum. Nehmen wir einmal das für den Menschen sichtbare Licht; mit einem Prisma kann es in die unterschiedlichen Wellenlängen (= die unterschiedlichen Farben) aufgespalten werden. Was wir jetzt erhalten, können wir schon als ein Spektrum bezeichnen.

Beim Licht einer Glühbirne ist hier zunächst mal nichts besonderes zu bemerken. Führen wir diesen Vorgang jedoch beim Sonnenlicht durch, erkennen wir schwarze Linien, und es scheint, dass hier ein paar Wellenlängen fehlen. Dies ist damit zu erklären, dass ganz bestimmte Frequenzen einer Welle, die von der Sonne ausgestrahlt werden, von bestimmten Atomen in der äusseren Hülle der Sonne aufgenommen werden. Dabei gelangt ein Elektron des Atoms in ein höheres Energielevel, um die aufgenommene Energie so zu speichern. Man sagt auch, bestimmte Frequenzen werden von den Atomen in der äusseren Hülle der Sonne absorbiert. Deswegen spricht man hier von einem Absorptionsspektrum. Die nicht durchgekommenen Frequenzen sind dann als schwarze Linien im Spektrum zu erkennen.

Beim Emissionsspektrum verläuft der gerade beschriebene Vorgang genau andersherum: Das sich in einem höheren Energielevel befindene Elektron springt hier in einen niedrigeren Zustand und lässt so Energie frei, die als elektromagnetische Welle von dem Atom ausgestrahlt wird. Je nach Element, hat diese Welle eine unterschiedliche Frequenz bzw. Energie. Diese Frequenzen sind im Gegensatz zum Absorptionsspektrum als helle Linien auf einem dunklen Hintergrund zu erkennen.

Neben der Spektroskopie gibt es ausserdem Untersuchungen der Kontinuumsstrahlung im Radiobereich. Hier betrachtet man nicht die unterschiedlichen Spektrallinien, die von einer bestimmten Quelle aus dem All stammen, sondern man untersucht die Intensität der Strahlung aus einem grösserem Bereich. Mit dieser Methode kann man zum Beispiel untersuchen, um was für ein Objekt es sich handelt, das diese Strahlung abgibt.