Der Begriff Spektrum bezeichnet in den Materialwissenschaften die Verteilung einer physikalischen Größe – typischerweise Intensität oder Zustandsdichte – in Abhängigkeit von einer kontinuierlichen Variablen wie Energie, Frequenz, Wellenzahl oder Wellenlänge. Spektren dienen der quantitativen Beschreibung von Anregungen und Wechselwirkungen in Festkörpern, Flüssigkeiten und Grenzflächen.

Ein zentrales Beispiel sind optische Spektren, die mittels UV‑Vis-, IR- oder Raman-Spektroskopie gewonnen werden. Sie liefern Informationen zu elektronischen Übergängen, Gitterschwingungen, Bandlücken und Defektzuständen. Die Auswahl geeigneter Spektralfenster erlaubt die gezielte Untersuchung bestimmter Übergänge oder Anregungsmoden und die Unterdrückung störender Beiträge.

Phononspektren bzw. das Phononenspektrum beschreiben die Verteilung der Gitterschwingungsmoden in reziprokem Raum. Sie sind essenziell zur Vorhersage thermischer Leitfähigkeit, Wärmekapazität, Phasentransformationen und mechanischer Stabilität. Experimentell werden sie z.B. mittels inelastischer Neutronen- oder Röntgenstreuung, theoretisch durch ab initio-Methoden und Gitterdynamik berechnet.

Weitere Anwendungen umfassen Emissions- und Produktionsspektren, etwa bei Plasmen oder Ionenprozessen, mit denen Energietransfer, Reaktionskinetik und Schädigungsmechanismen an Oberflächen analysiert werden. Generell basiert die Interpretation eines Spektrums auf Modellen für Übergangswahrscheinlichkeiten, Selektionregeln und Zustandsdichten; systematische Auswertung erfordert daher sowohl präzise Messmethoden als auch robuste theoretische Beschreibung.