Licht wird in vielen Einheiten gemessen. Seine Wellenlänge wird sowohl in ...ngström als auch in Nanometern gemessen. Seine Frequenz wird in Hertz gemessen. Seine Energie wird normalerweise in Elektronenvolt (eV) gemessen, da Joule zu groß sind, um praktisch zu sein. Seine Rotverschiebung wird entweder in Einheiten für kurze Entfernungen (wenn die Verschiebung der Emissionslinien auf dem Spektrographen gemessen wird) oder in Geschwindigkeitseinheiten gemessen, anhand der Geschwindigkeit, mit der sich das Objekt zurückzieht.
...ngström und Nanometer
Ein ...ngström (...) ist 10^-10 Meter. Ein Nanometer (nm) ist 10^-9 Meter. Die Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums reichen von 10^12 nm bis 10^-3 nm. Ein Nanometer ist die Wellenlänge eines weichen Röntgenphotons. Der sichtbare Lichtbereich beträgt 400-750 nm. Beachten Sie, dass, da die Lichtgeschwindigkeit sowohl konstant als auch ein Produkt aus Wellenlänge und Frequenz ist, d. h. c = λν, die Kenntnis der Wellenlänge bedeutet, dass Sie auch die Frequenz kennen. (Die Häufigkeit wird normalerweise mit dem griechischen Buchstaben nu dargestellt.)
So bestimmen Sie die Wellenlänge
Die Wellennatur des Lichts kann gezeigt werden, indem man monochromatisches Licht (mit nur einer Wellenlänge) durch zwei sehr nahe Pinholes (oder äquivalent durch ein Beugungsgitter) lässt. Das Licht der beiden Pinholes interferiert miteinander und erzeugt ein Muster aus hellen und dunklen Linien an einer entfernten Wand, das den Wellencharakter des Lichts offenbart.
Rayleigh-Kriterium
Das gleiche Aufhebungs- und Verstärkungsmuster ist in Wasserwellen zu sehen, die von zwei nahegelegenen Bobs erzeugt werden. Die Spitzen heben die Wellentäler auf, während die Spitzen die Spitzen verstärken. Aus dem Maß der Muster und dem Abstand zwischen den Schlitzen kann eine Gleichung namens Rayleigh-Kriterium die Wellenlänge der Lichtwellen bestimmen. Um höhere Energien zu berechnen, beispielsweise für Röntgenstrahlen, wird anstelle von Gittern die Kristallbeugung verwendet. Die Röntgenstrahlen werden an einem Kristallgitter, z. B. NaCl, reflektiert und bilden ebenfalls Interferenzmuster.
Energie pro Photon
Die Energie eines Photons hängt von seiner Frequenz und - da c = - von seiner Wellenlänge ab. Die Beziehung ist E = hν, wobei h die Plancksche Konstante ist. Die üblicherweise verwendete Einheit für die Energie von Photonen ist das Elektronenvolt (eV). Ein Elektron-Volt ist die Änderung der kinetischen Energie eines Elektrons, das sich von einem Ort, an dem das Spannungspotential V beträgt, zu einem Ort bewegt, an dem es V+1 beträgt. Gammastrahlen haben eine Energie von etwa einer Million eV. Am anderen Ende des Spektrums haben Radiowellen eine Energie von einem Millionstel bis Milliardstel eV. Dazwischen liegt das sichtbare Spektrum bei etwa fünf eV.
Rotverschiebung
Die spezielle Relativitätstheorie schreibt vor, dass sich das Licht eines sich beschleunigenden Objekts immer noch mit der universellen Konstanten c fortbewegt, selbst für ein Objekt, das sich so schnell zurückzieht wie Galaxien. Die Theorie schreibt weiter vor, dass sich die Wellenlänge ändert und sich um einen Anteil verkürzt, der durch die Geschwindigkeit des Objekts relativ zum Beobachter bestimmt wird. Die Verlängerung ist im Spektrum des zurückweichenden Objekts zu beobachten. Insbesondere verschieben sich die Emissionslinien des lichtabsorbierenden und lichtemittierenden Gases des Objekts zum längerwelligen Ende des Spektrums. Die Lichtverschiebung kann außerhalb des Spektrographen als absolute Wellenlängenänderung gemessen werden, d. h. in nm oder... Oder die spektroskopische Verschiebung kann in die Geschwindigkeit des zurückweichenden Objekts umgerechnet und entweder in Kilometer pro Sekunde oder (weil die Geschwindigkeiten im galaktischen Maßstab so hoch sind) im Verhältnis zur Lichtgeschwindigkeit, z. B. 0,5 c.