グラフとスペクトル

グラフとスペクトルの意味の違いを教えて下さい。

No.3 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/04/19 06:11

スペクトルはもともと分光学の言葉で

光を周波数成分に分解して調べること。
グラフとは直接は関係ありません。

周波数と成分量の関係をグラフ化したものも
スペクトルと呼ぶこともあります。

またスペクトルは情報を成分に分解して
調べること全般にも使用されます。
化学だと質量分析とかの結果をスペクトルと
呼んだりしますね。

数学だと行列から固有ベクトルを求めることを
スペクトル分解といいます。

No.2 回答者： 大山田花子 回答日時： 2015/04/12 20:43

スペクトルという言葉は、政治学や生物学でも使用される(Wikipedia参照)ようですが、

化学カテゴリーなので化学におけるスペクトルについて説明します。

基本的に、軸の値(変数)ごとにどのような値をとるかをプロットしたものを
グラフと呼びますが、化学においてはスペクトルは一般的に
【エネルギーを変数とした分布】を表します。
エネルギーではないものをプロットしたグラフがスペクトルと呼ばれることは
ほとんどありません。(この例外は後述)

分光分析(spectroscopy)は基本的に電磁波を使用しますが、電磁波である以上、
分析する対象は特定の波長、つまり特定のエネルギーを持った光子を吸収or放出します。
短い波長はガンマ線(メスバウアー分光)から長い波長はVHF(核磁気共鳴法)まで、
さまざまな波長の光が分光分析には用いられています。
それらはどれも、吸収or放出された電磁波を調べて
『どういった波長(or周波数)』で『どれだけ吸収(or放出)』があるかをプロットしています。
この波長(or周波数)とは電磁波のエネルギーそのものを意味しています。

さて、先ほど触れました例外ですが、質量分析法では出力を慣例的にマス・スペクトルと呼び、
電磁波ではなく、検出された分子の質量と電荷の比(m/z)を横軸として表示されます。

スペクトルには該当しない(解釈によってはスペクトルに含まれるかもしれませんが)
グラフとして、例えばXRD(X線回折)やHPLCのアウトプット等が挙げられます。
これらはスペクトルとは呼ばれず、『回折パターン』や『クロマトグラム』と呼ばれます。
(ちなみに、『クロマトグラフィー』は分離手法、『クロマトグラフ』は分離装置で、
　『クロマトグラム』が時間軸に対して被検成分量をプロットしたものになります。)

基本的には、エネルギーに対してプロットされたものはスペクトル
そうでないものはグラフ(あるいは前述の回折パターンやクロマトグラムのような専用の呼称)
というように区別して呼ぶのがいいでしょう。

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2015/04/11 11:36

ごく大雑把、かつ適当な違いですが。

「意味」ではなく「使われ方」かな。

「グラフ」は、縦軸と横軸の2つの量の関係を2次元平面上に表わしたもの。

「スペクトル」は、広い意味では「グラフ」の一部ですが、横軸のパラメータごとの「度数」や「分布量」を縦軸にとって表したもの。特定のパラメータ（横軸）に対する、着目したいパラメータ（縦軸）の分布を視覚的に表わしたグラフ。

　横軸に「時間」をとって、各時間ごと（あるいは時間幅）の出現数を縦軸にとると「時間ごとの分布」の図になります。これが「時間スペクトル」。

　横軸に「周波数」をとって、各周波数ごとの成分量を縦軸にとると「周波数ごとの分布」の図になります。これが「周波数スペクトル」。