Dalam Apa Cahaya Diukur?

Cahaya diukur dalam banyak unit. Panjang gelombangnya,, diukur dalam ...ngstrom dan nanometer. Frekuensinya diukur dalam Hertz. Energinya biasanya diukur dalam elektron-volt (eV), karena Joule terlalu besar untuk praktis. Pergeseran merahnya diukur baik dalam satuan jarak pendek (jika mengukur pergeseran garis emisi pada spektrograf) atau dalam satuan kecepatan, dari seberapa cepat objek tersebut mundur.

Sebuah ...ngstrom (...) adalah 10^-10 meter. Satu nanometer (nm) adalah 10^-9 meter. Panjang gelombang spektrum elektromagnetik membentang dari 10^12 nm sampai 10^-3 nm. Nanometer adalah panjang gelombang foton sinar-X lunak. Kisaran cahaya tampak adalah 400-750 nm. Perhatikan bahwa karena kecepatan cahaya adalah konstan dan produk dari panjang gelombang dan frekuensi, yaitu c =, maka mengetahui panjang gelombang berarti Anda juga mengetahui frekuensinya. (Frekuensi biasanya dilambangkan dengan huruf Yunani nu.)

Sifat gelombang cahaya dapat ditunjukkan dengan membiarkan cahaya monokromatik (hanya satu panjang gelombang) melalui dua lubang jarum yang sangat dekat (atau setara melalui kisi difraksi). Cahaya dari dua lubang kecil saling mengganggu, menciptakan pola garis terang dan gelap di dinding yang jauh, memperlihatkan karakter gelombang cahaya.

Pola pembatalan dan penambahan yang sama ini dapat dilihat pada gelombang air yang diciptakan oleh dua bob di dekatnya. Puncak membatalkan palung gelombang, sementara puncak memperkuat puncak. Dari ukuran pola dan jarak antara celah, persamaan yang disebut kriteria Rayleigh dapat menentukan panjang gelombang gelombang cahaya. Untuk menghitung energi yang lebih tinggi, seperti untuk sinar-X, difraksi kristal digunakan sebagai pengganti kisi. Sinar-X memantulkan kisi kristal, misalnya, NaCl, dan membentuk pola interferensi juga.

Energi foton terkait dengan frekuensinya dan - karena c = - dengan panjang gelombangnya. Hubungannya adalah E = hν, di mana h adalah konstanta Planck. Satuan yang biasanya digunakan untuk energi foton adalah elektron-volt (eV). Elektron-volt adalah perubahan energi kinetik elektron yang bergerak dari tempat yang potensial tegangannya adalah V ke tempat yang memiliki tegangan V+1. Sinar gamma memiliki energi sekitar satu juta eV. Di ujung spektrum yang berlawanan, gelombang radio memiliki energi sepersejuta hingga sepersejuta eV. Spektrum yang terlihat berada di antara keduanya, sekitar lima eV.

Relativitas khusus menyatakan bahwa cahaya dari objek yang melaju kencang tampaknya masih bergerak pada konstanta universal c, bahkan untuk objek yang surut secepat galaksi. Teori selanjutnya menyatakan bahwa panjang gelombang memang berubah, memendek dengan proporsi yang ditentukan oleh kecepatan objek relatif terhadap pengamat. Pemanjangan dapat diamati dalam spektrum objek yang surut. Secara khusus, garis emisi dari gas yang menyerap cahaya dan memancarkan cahaya dari objek bergeser ke ujung spektrum dengan panjang gelombang yang lebih panjang. Pergeseran cahaya dapat diukur dari spektograf dalam hal perubahan mutlak panjang gelombang, yaitu dalam nm atau... Atau pergeseran spektroskopi dapat diubah menjadi kecepatan objek yang surut, dan diukur baik dalam kilometer per detik, atau (karena pada skala galaksi, kecepatannya sangat tinggi) sebagai proporsi kecepatan cahaya, misalnya 0,5c.