No âmbito científico um espectro é uma representação das amplitudes ou intensidades - o que geralmente traduz-se por energia - dos componentes ondulatórios de um sistema quando discriminadas uma das outras em função de suas respectivas frequências (ou comprimentos de onda). Em um espectro as componentes ondulatórias (fases) distinguem-se fisicamente umas das outras não por suas naturezas mas sim pelas suas frequências, portanto. O exemplo típico é o espectro visível.

Caso o diagrama expresse a frequência associada a cada componente ondulatória do sistema como função do respectivo comprimento de onda e não a intensidade como função da frequência tem-se o que se denomina em física por relação de dispersão. Relações de dispersão e espectros, apesar de distintos, encontram-se relacionados, visto que, entre outras observações, as intensidades em um espectro podem ser descritas, via relação de dispersão, tanto em função das frequências como em função dos respectivos comprimentos de onda a elas associados.

O conceito de espectro também aplica-se à dinâmica de um feixe material em virtude da dualidade partícula-onda. Associado à partícula material em movimento há uma onda de matéria cuja frequência mostra-se diretamente proporcional à sua energia cinética. Relações estabelecidas em função das energias cinéticas são em essência relações estabelecidas em função das frequências das ondas de matéria associadas; e assim também constituem exemplos de espectros. Como exemplo têm-se os espectros "XPS", obtidos via processo de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X.

Um equipamento capaz de analisar e gerar o espectro de um sinal temporalmente complexo contudo "bem comportado" é denominado espectrômetro. Se acrescido de funcionalidade que lhe permita gerar um registro fotográfico do espectro exibido, o equipamento denomina-se espectrógrafo. Em termos teóricos, a ferramenta matemática que extrai de um sinal no domínio do tempo cada uma das componentes espectrais que, juntas, o caracterizam no domínio da frequência, é a transformada de Fourier. O sinal também pode ser integralmente reescrito no domínio tempo via suas componentes no domínio da frequência através da série de Fourier.