Espectro de frecuencia

O espectro de frecuencia dun fenómeno ondulatorio é unha medida da distribución das amplitudes de cada frecuencia. O gráfico de intensidade fronte á frecuencia dunha onda particular tamén recibe o nome de espectro de frecuencia. O espectro de frecuencia pode aplicarse a calquera concepto asociado coa frecuencia ou a movementos ondulatorios, como son as cores, as notas musicais, as ondas electromagnéticas da radio ou da televisión.

Espectro radioeléctrico

As nosas radios sintonizan distintas bandas de frecuencias, que xeralmente denominamos Onda Media, Onda Curta, FM (VHF) etc. Ditas bandas son divisións do espectro radioeléctrico que, por convención, se fixeron para distribuír os distintos servizos de comunicacións. Cada unha das gamas de frecuencias posúen características particulares que permiten diferentes posibilidades de recepción para o *diexista.

Denomínase espectro radioeléctrico a porción do espectro electromagnético ocupado polas ondas de radio, ou sexa, as que se usan para comunicacións. O espectro electromagnético esta composto polas ondas de radio, as infravermellas, a luz visible, a luz ultravioleta, os raios X e os raios gamma. Todas estas son formas de enerxía similares, pero diferéncianse na frecuencia e na lonxitude da súa onda.

As frecuencias mídense en hertzs (ciclos por segundo) ou nos seus múltiplos. A lonxitude de onda mídese en metros (nas ondas de radio úsanse metros, centímetros e milímetros). A relación entre frecuencia e amplitude é inversa é a relación entre ambas.

A seguinte táboa amosa o espectro electromagnético, coas súas lonxitudes de onda, frecuencias e enerxías de fotón:

	Lonxitude de onda (m)	Frecuencia (Hz)	Enerxía (J)
Raios gamma	< 10 pm	>30.0 EHz	>19.9E-15 J
Raios X	< 10 nm	>30.0 PHz	>19.9E-18 J
Ultravioleta Extremo	< 200 nm	>1.5 PHz	>993E-21 J
Ultravioleta Próximo	< 380 nm	>789 THz	>523E-21 J
Luz Visible	< 780 nm	>384 THz	>255E-21 J
Infravermello Próximo	< 2.5 µm	>120 THz	>79.5E-21 J
Infravermello Medio	< 50 µm	>6.00 THz	>3.98E-21 J
Infravermello Afastado/submilimétrico	< 1 mm	>300 GHz	>199E-24 J
Microondas	< 30 cm	>1.0 GHz	>1.99e-24 J
Ultra Alta Frecuencia Radio	<1 m	>300 MHz	>1.99e-25 J
Moi Alta Frecuencia Radio	<10 m	>30 MHz	>2.05e-26 J
Onda Curta Radio	<180 m	>1.7 MHz	>1.13e-27 J
Onda Media Radio	<650 m	>650 kHz	>4.31e-28 J
Onda Larga Radio	<10 km	>30 kHz	>1.98e-29 J
Moi Baixa Frecuencia Radio	>10 km	<30 kHz	<1.99e-29 J

Espectro atómico

O espectro de emisión atómica dun elemento é un conxunto de frecuencias das ondas electromagnéticas emitidas polos átomos deste elemento. Cada espectro de emisión atómico dun átomo é único e pode ser usado para determinar se ese elemento forma parte dun composto descoñecido.

As características do espectro de emisión dalgúns elementos son claramente visibles a ollo descuberto cando se quentan estes elementos. Por exemplo, cando un arame de platino se baña nunha solución de nitrato de estroncio é despois se introduce nunha chama, os átomos de estroncio emiten cor vermella. De maneira similar, cando o cobre se introduce nunha chama, a súa luz tórnase azul. Estas caracterizacións determinadas permiten identificar os elementos mediante o seu espectro de emisión atómica.

O feito de que só algunhas cores aparezan nas emisións atómicas dos elementos significa que só se emiten determinadas frecuencias de luz. Cada unha destas frecuencias están relacionadas coa enerxía.

Emisión electromagnética do ferro na rexión visible.

Espectro lumínico

Artigo principal: Espectro electromagnético.

Chámase espectro lumínico o conxunto de luces que aparecen dispersadas e o que nós vemos chámase espectro visible. As cores dos corpos dependen do tipo de luz que os ilumina e da natureza da súa superficie. Se son opacos, a súa cor debese a luz reflectida, se son transparentes a luz que transmiten. Por exemplo, un vidro é verde porque absorbe total ou parcialmente as luces que non o son e transmite só a verde. Un traxe e vermello porque absorbe total ou parcialmente as luces que non son vermellas e reflicte só a vermella.

Unha superficie que absorbe toda a luz que lle chega verase de cor negra. Se reflicte toda a luz que incide sobre ela, a súa cor será a mesma cá da luz utilizada.

Espectro electromagnético.

A análise espectral

A análise refírese a acción de descompor algo complexo en partes mais simples ou identificar neste algo complexo as partes máis simples co forman. Hai unha base física para modelar a luz, o son ou as ondas de radio en superposición das diferentes frecuencias. Un proceso que cuantifique as diversas intensidades de cada frecuencia chámase análise espectral.

Matematicamente a análise espectral está relacionada cunha ferramenta chamada transformada de Fourier ou análise de Fourier. A devandita análise pode levarse a cabo para pequenos intervalos de tempo, ou menos frecuentemente para intervalos longos, ou incluso pode realizarse a análise espectral dunha función determinista (tal como ${\displaystyle {\begin{matrix}{\frac {\sin(t)}{t}}\end{matrix}}\,}$). Ademais a transformada de Fourier dunha función non só permite facer unha descomposición espectral dos formantes dunha onda ou sinal oscilatoria, senón que co espectro xerado pola análise de Fourier incluso se pode reconstruír (sintetizar) a función orixinal mediante a transformada inversa. Para poder facer isto, a transformada non soamente contén información sobre a intensidade de determinada frecuencia, senón tamén sobre a súa fase. Esta información pódese representar cun vector bidimensional ou como un número complexo. Nas representacións gráficas frecuentemente represéntase só o módulo elevado ao cadrado deste número, e o gráfico resultante coñécese como espectro de potencia ou densidade espectral de potencia.

A transformada de Fourier dunha onda aleatoria e tamén aleatoria (ou estocásticas). Un exemplo deste tipo de onda e o ruído ambiental. Polo tanto, para representar unha onda dese tipo requírese certo tipo de promediado para representar axeitadamente a distribución frecuencial. Para sinais estocásticas dixitalizadas dese tipo empréganse con frecuencia a transformada de Fourier discreta. Cando o resultado dese análise espectral e unha liña plana, o sinal que xerou o espectro denomínase ruído branco.