の輝線スペクトル]]
スペクトル（spectrum）とは、複雑な情報や信号をその成分に分解し、成分ごとの大小に従って配列したもののことである。2次元以上で図示されることが多く、その図自体のことをスペクトルと呼ぶこともある。
様々な領域で用いられる用語で、様々な意味を持つ。現代的な意味のスペクトルは、分光スペクトルか、それから派生した意味のものが多い。
語源
日本語の「スペクトル」は、フランス語の spectre から来ており、英語の spectrum ［スペクトラム］ 同様、ラテン語の spectrum ［スペクトルム］ を語源としている。この語は「見る」を意味する動詞 specere の
派生語で「
像」を意味する（原義は 「見えるもの」「現れるもの」）。「
幻姿」を意味する英語の specter ［
スペクター］ とは
同語源。
分光スペクトル
対象物と光との関係により、次の種類がある。
- 光源スペクトル - 対象物が発する光のスペクトル。
- 反射スペクトル - 標準の光源に対し、対象物で反射する光のスペクトル。
- 透過スペクトル - 標準の光源に対し、対象物を透過する光のスペクトル。
- 吸収スペクトル - 標準の光源に対し、対象物が吸収する光のスペクトル。直接は計測できず、減算で計算する。
また、スペクトルの波形の特長から、次のような種類がある。
- 連続スペクトル
-
熱放射による光はあるゆる波長の光を含んでいる。このような光はプリズムで分光すると連続的な虹色の模様になる。そこでこのような光のスペクトルを連続スペクトルという。
- 輝線スペクトル
-
電離あるいは励起された原子から放射される光は原子内の電子のエネルギー準位が量子化されているため、ある特定の波長だけに限られている。このような光はプリズムで分光すると離散的ないくつかの光の線となる。この光の線を輝線といい、輝線からなるスペクトルを輝線スペクトルという。
- 吸収線スペクトル
- 連続スペクトルを放つ光源と観測者との間に原子が存在すると、その原子がある特定の波長の光を吸収して励起されるため、その波長での強度が減少したスペクトルとなる。このような光はプリズムで分光すると連続的な虹色の模様の中にいくつかの暗い線が見られる模様となる。この暗い線を吸収線または暗線という。吸収線を持つスペクトルが吸収線スペクトルである。
恒星は中心部の
核融合反応で輝くガス球であり、その
分光学的性質はほぼ
黒体に近い。そのため、恒星のスペクトルは大雑把にはその表面温度の
黒体放射に対応する連続スペクトルとなっており、その中に恒星大気中の原子や分子による吸収線スペクトルが見られる。その吸収線スペクトルのパターンによって恒星の分類がされている。これを
スペクトル分類という。太陽も恒星の一つであるから、そのスペクトルには吸収線が見られる。この吸収線は発見者の名前をとって
フラウンホーファー線と呼ばれている。
一般化したスペクトル
分光スペクトルの概念は、一般の波に拡張された。
時系列解析
物理学や
工学の時系列解析では、解析対象である、
時間領域における
時間の関数（
波形）に対し、それから周波数変換（たとえば
フーリエ変換）で得られる、
周波数領域における
周波数の関数をスペクトルという。
周波数領域における
パワー密度（
振幅の2乗）である、
パワースペクトル密度 (PSD) が代表的である。分光学での分光スペクトルは、電磁波のパワースペクトル密度である。
なお正確には、スペクトルを求める周波数変換の対象は時間領域とは限らず、たとえば
長さのこともよくある。周波数領域に対しさらに周波数変換をすることもあり、その結果は、
ケプストラム（cepstrum。spectrumの
アナグラム）という。
数学
- 線型作用素のスペクトル
-
函数解析学におけるスペクトルは、有限次元ベクトルにおける固有値の概念を無限次元ベクトル空間におけるベクトルに対して一般化した概念である。作用素 A のスペクトルは A
逆変換を持たないか、逆変換が存在して有界でないような実または複素数 λ の総称（ここで "id" は恒等変換）。スペクトルはさらに連続スペクトル、離散スペクトル、剰余スペクトルなどに分類され、スペクトルの言葉で言えば固有値は離散スペクトルと同義。スペクトルでない実または複素数はレゾルベントとよばれる。
- 環のスペクトル
-
環論では、環 A における素イデアル全体からなる集合 Spec(A) を環 A のスペクトルという。またスペクトルの部分集合として極大イデアル全体からなる集合 Specm(A) を A の極大スペクトルという。ある種の環 X はそのスペクトル Spec(A) 上の函数環と同一視することによって復元され、環とスペクトルは双対的な対象となる。またこの双対的な関係を記述する写像はしばしばフーリエ変換と呼ばれる。
化学
化学では、一般には、試料に対してなんらかの刺激を与えた際、その刺激や応答を特徴づける量に対して応答強度を記録したものをスペクトルという。
吸収スペクトルをスペクトルと言うことが多いが、この文脈では吸収スペクトルとは、「刺激として電磁波を用い、波長に対し吸収強度を記録したもの」と言える。
他には、
質量分析法では、刺激として電子衝突を用いて、分解によって生じた破片の質量に対しその量を記録したものをスペクトルと呼んでいる。
その他のスペクトル
政治学
政治学では、イデオロギー分布に基づいて諸政治勢力（政党が中心だが、議会外野党や反体制組織まで範囲を拡大する場合もある）を配置した模式図、ないし配列そのものを政治的スペクトル（political spectrum）として、分析ツールの一つとして用いている。一般には、左に左翼勢力を持ってくる。対象は、一般的な政党や各国の具体的な政党など、自由に設定でき、特定の政党内部での派閥の配置を表現することも可能である。日本の主要政党を例にとると、＜共産党：社民党：民主党の左端：公明党：自民党の左端：国民新党：民主党の右端：自民党の右端＞といったような並び方になる。
各政党の政策パッケージが多様化してきている今日では、政治（第一軸）、経済（第二軸）による二軸型、さらには文化（第三軸）まで加えた三軸型の分析枠組も活用されており、一軸型の政治的スペクトルは過去のものとなりつつあるが、単純であるが故にわかりやすいという利点もあり、最適な分析枠組となる状況もある。
参考：英文版 Political spectrum
医学
抗生物質が効く
細菌の種類の範囲を（抗菌）スペクトルという。
参考文献
関連項目
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出典:「フリー百科辞典ウィキペディア」(2009-01-01)
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