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スペクトル分析とは?

すぺくとるぶんせき

スペクトル分析とは、光をその波長ごとに分解し、得られたスペクトルのパターンから物質の組成や温度・運動状態などを調べる分析手法です。

スペクトル分析(spectral analysis)とは、光・電磁波などをプリズムや分光器によって波長ごとに分解し、得られたスペクトルを解析することで対象物質の化学組成・温度・密度・運動速度などを明らかにする手法です。天文学・化学・物理学・医学など幅広い分野で活用されています。

光のスペクトルには以下の種類があります。

  • 連続スペクトル:全波長にわたって光が分布する(高温の固体・液体など)
  • 輝線スペクトル(発光スペクトル):特定の波長だけに明るい線が現れる(高温の気体)
  • 吸収スペクトル:連続スペクトルの中に暗い線(フラウンホーファー線)が現れる(星の大気など)

天文学では、遠くの恒星や銀河の光を分光することで、地球から直接サンプルを持ち帰ることなくその組成を知ることができます。水素・ヘリウム・鉄・カルシウムなど各元素固有の吸収・発光線のパターンが指紋のように対応しているためです。さらにドップラー効果によるスペクトル線のずれから天体の視線方向の速度も測定でき、宇宙膨張の発見(赤方偏移)にも応用されました。

現代では電波・赤外線・紫外線・X線など可視光以外の電磁波のスペクトル分析も行われており、ブラックホールの周辺環境や星間物質の組成解明にも役立てられています。

使い方・例文

天文台の望遠鏡に分光器を取り付け、星の光を分解してスペクトルを調べることで、「この星は水素とヘリウムが主成分だ」と判定する場面がスペクトル分析の典型例です。

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