Рис. 3. Спектр звука клавишного музыкального инструмента.
Спектр колебаний, совокупность простых гармонических колебаний, на которые может быть разложено данное сложное колебательное движение. Математически такое движение может быть представлено в виде периодической, но негармонической функции f(t) с частотой w. Эту функцию можно разложить в С., т.е. представить в виде ряда гармонических функций:
с частотами nw, кратными основной частоте (где Сn — амплитуды гармонических функций, t — время, n — номер гармоники). Чем сильнее разлагаемое колебание отличается от гармонического, тем богаче его С., тем больше составляющих обертонов содержится в разложении и тем больше амплитуды этих обертонов. В общем случае С. периодические колебания содержит бесконечный ряд гармонических обертонов, амплитуды которых убывают с увеличением номера обертона и притом довольно быстро, так что практически приходится принимать во внимание наличие только некоторого конечного числа обертонов. Процессы, не имеющие строгой периодичности или непериодические, могут представляться в виде суммы гармонических компонент с некратными частотами или в виде суммы (интеграла) бесконечного числа составляющих со сколь угодно близкими частотами (непрерывный С.). В зависимости от природы колебательного процесса различают спектры оптические, электрические, механические, например спектр звука.
Спектр опера'тора (математический), совокупность чисел l, для которых оператор Т — lЕ (где Т — данный линейный оператор, а Е — единичный оператор) не имеет всюду определённого ограниченного обратного оператора. Понятие С. о. есть обобщение понятия совокупности собственных значений матрицы. Особо важно понятие С. о. для самосопряжённых и унитарных операторов. См. также Операторов теория, Спектральный анализ линейных операторов.
Спектр телевизионного сигнала
Спектр телевизио'нного сигна'ла, совокупность гармонии, составляющих телевизионного сигнала. Ширина спектра и его структура определяются параметрами разложения передаваемого изображения и содержанием последнего.
За нижнюю границу С. т. с. при прогрессивной развёртке принимают частоту смены кадров, при чересстрочной — частоту смены полей. (Постоянная составляющая, характеризующая среднюю яркость изображения, обычно в телевизионном сигнале непосредственно не присутствует.) Верхнюю границу С. т. с. fмакс устанавливают, исходя из условий передачи основной гармонической составляющей для чередующихся вдоль строки черно-белых элементов изображения; fмакс = 1/2 KnpZ2, где К — постоянный коэффициент (обычно К = 0,6 — 0,9), n — частота кадров, р — формат кадра (отношение его ширины к высоте), Z — число строк (например, при телевизионном стандарте, принятом в СССР, n = 25 сек-1, Z= 625, р = 4/3 и при К = 0,9 fмакс » 6 Мгц).
С. т. с. при неподвижном черно-белом изображении, как и спектр сигнала яркости при неподвижном цветном изображении, имеет дискретный характер и состоит из отдельных групп спектральных линий, образованных гармониками строчной частоты fcтp и боковыми линиями. В каждой группе наиболее интенсивна гармоника fстр. При движении объектов и смене содержания передаваемых изображений около дискретных спектральных линий появляются боковые полосы сплошного спектра; ширина полос обычно не превышает несколько гц.
В совместимых системах цветного телевидения в высокочастотной части спектра сигнала яркости расположен спектр сигнала цветовой поднесущей. Частота и способ модуляции сигнала цветовой поднесущей выбираются так, чтобы соответствующие боковые спектральные линии располагались на свободных участках спектра сигнала яркости. В системе СЕКАМ, например, частоты цветовых поднесущих составляют 272 и 282 fcтp, и применяется частотная модуляция. Ширина спектра сигнала цветовой поднесущей в спектре сигнала яркости не превышает 3 Мгц.
Лит. см. при ст. Телевидение.
Н. Г. Дерюгин.
Спектральная аппаратура рентгеновская
Спектра'льная аппарату'ра рентге'новская, аппаратура, в которой рентгеновские лучи возбуждаются в исследуемом веществе, разлагаются в спектр и регистрируются. Прецизионная С. а. р. служит для исследования тонкой структуры рентгеновских спектров, аналитическая — для определения элементного состава вещества (см. Спектральный анализ рентгеновский). Прецизионная аппаратура должна обладать высокой разрешающей способностью, аналитическая — высокой светосилой.
В зависимости от цели и условий исследования и характера объекта применяют различные типы С. а. р.
Дифракционная С. а. р. основана на разложении рентгеновского излучения в спектр с помощью дифракции рентгеновских лучей. В состав этой С. а. р. входят: рентгеновская трубка, источник её питания, диспергирующий элемент (кристалл-анализатор или дифракционная решётка), детектор рентгеновского излучения и электронная аппаратура, питающая его и регистрирующая его импульсы. В прецизионной С. а. р. применяются либо кристаллы-анализаторы, представляющие собой почти идеальные кристаллы, изогнутые по поверхности кругового цилиндра или сферы (рис. 1, а), либо дифракционные решётки, вогнутые по сферической поверхности (рис. 1, б). В аналитической С. а. р. используют либо изогнутые кристаллы, либо плоские кристаллы с многопластинчатым коллиматором Соллера, ограничивающим угловую расходимость падающего на кристалл излучения от нескольких угловых минут до 1° (рис. 1, в).
В качестве детекторов рентгеновского излучения в С. а. р. чаще всего применяют пропорциональные, сцинтилляционные или полупроводниковые счётчики фотонов, а для мягких рентгеновских лучей — фотокатоды с вторичным электронным умножителем открытого типа. Если С. а. р. предназначена для исследования первичных рентгеновских спектров, то исследуемое вещество наносят на анод разборной рентгеновской трубки и откачивают её до давления < 10-5 мм рт. cm. Если исследуют свойства вещества по его флуоресцентному рентгеновскому излучению, то применяют запаянную рентгеновскую трубку, а исследуемое вещество располагают вне трубки, возможно ближе к её окну.
С. а. р., предназначенная для одновременной регистрации 1—2 линий спектра, называется рентгеновским спектрометром (при фоторегистрации — спектрографом), а при одновременной регистрации многих (до 24) линий спектра — рентгеновским квантометром (рис. 2). Для выделения каждой линии квантометр имеет отдельный малогабаритный спектрометр, который вместе со своей электронной регистрирующей установкой называется его каналом. Излучение от анализируемого образца поступает во все каналы квантометра одновременно. Число импульсов детектора за определённое время счёта регистрирует цифропечатающая машинка. В спектрометрах часто применяют также интегрирование импульсов с последующей записью самописцем результатов непрерывного сканирования прибора вдоль спектра. Выходы каналов квантометров могут быть введены в ЭВМ для дальнейшей обработки информации.
В прецизионных спектрометрах непрерывная запись спектра вносит некоторые искажения, поэтому иногда применяют автоматическое шаговое сканирование: регистрируют число импульсов детектора во многих равноудалённых точках спектра. В этих точках спектрометр неподвижен в течение заданного времени, переход от точки к точке совершается быстро. В аналитических спектрометрах иногда применяют шаговое сканирование по точкам спектра, в которых расположены аналитические линии определяемых элементов. Такой спектрометр работает по программе, задающей набор определяемых элементов, время счёта импульсов в каждой из соответствующих точек спектра, необходимые параметры электронной peгистрирующей установки и тип кристалла-анализатора (в спектрометрах имеются 3—4 сменных кристалла). Всю программу и запись результатов спектрометр выполняет автоматически.
