La distribution d'une grandeur, telle que le flux de particules, en fonction de l'énergie.Un spectre est la distribution d'une grandeur physique — telle que le flux de particules, l'intensité lumineuse ou la puissance sonore — en fonction de l'énergie, de la fréquence ou de la longueur d'onde. En physique, le terme est le plus souvent associé au rayonnement électromagnétique : le familier arc-en-ciel de la lumière visible n'est que la fine tranche du spectre électromagnétique que nos yeux peuvent détecter. Mais le concept s'étend bien au-delà de la lumière : les spectres des rayons cosmiques montrent combien de particules arrivent à chaque énergie, et le spectre de l'émission X d'une étoile révèle la température et la composition de ses couches externes.
Isaac Newton a le premier utilisé un prisme en 1666 pour montrer que la lumière blanche est composée de couleurs, mais le concept quantitatif moderne de spectre a émergé au XIXe siècle avec l'observation par Joseph von Fraunhofer de raies sombres dans le spectre solaire et les travaux de Gustav Kirchhoff sur les spectres d'émission et d'absorption.
Pour produire un spectre, on sépare un signal mixte en ses composantes selon une propriété physique. Un prisme ou un réseau de diffraction disperse la lumière par longueur d'onde ; un détecteur de particules mesure l'énergie de chaque particule incidente et compte les événements. Le résultat est un graphique ou un histogramme montrant la quantité de la grandeur à chaque énergie ou fréquence. La forme de cette courbe — qu'elle présente un pic, décroisse fortement ou montre des raies fines — porte des informations sur les processus qui ont généré le signal.
Les spectres sont utilisés partout, de l'astronomie (identification des éléments dans les étoiles lointaines) à la médecine (IRM et spectroscopie pour l'analyse des tissus) et aux télécommunications (allocation des fréquences pour la radio et le Wi-Fi).
Le mot « spectre » vient du latin signifiant « apparition » ou « fantôme » — Newton l'a utilisé pour décrire l'image colorée qui apparaissait après le passage de la lumière à travers un prisme.
| c | variable | cross-correlation value — corrélation croisée |
| v | variable | Doppler shift velocity — vitesse metre per second |
| λ | variable | wavelength — longueur d'onde metre |
| S1 | variable | first spectrum — spectre |
| S2 | variable | second spectrum — spectre |
| S̄1 | variable | mean of first spectrum over wavelength — mean spectrum |
| S̄2 | variable | mean of second spectrum over wavelength — mean spectrum |
| σ | variable | standard deviation of spectrum — écart type |
| ∑ | opérateur | sum over wavelength bins — somme |
