Gaisma tiek mērīta daudzās vienībās. Tās viļņa garumu λ mēra gan... ngstromos, gan nanometros. Tās biežumu mēra hercos. Tās enerģiju mēra elektronvoltos (eV), jo džouli ir pārāk lieli, lai būtu praktiski. Tās sarkanās nobīdes mēra vai nu neliela attāluma vienībās (ja spektrogrāfā mēra nobīdi emisijas līnijās), vai ātruma vienībās - no tā, cik ātri objekts atkāpjas.
... ngstroms un nanometri
... ngstrom (...) ir 10 ^ -10 metri. Nanometrs (nm) ir 10 ^ -9 metri. Elektromagnētiskā spektra viļņu garumi ir no 10 ^ 12 nm līdz 10 ^ -3 nm. Nanometrs ir mīksta rentgena fotona viļņa garums. Redzamais gaismas diapazons ir 400-750 nm. Ņemiet vērā, ka, tā kā gaismas ātrums ir gan nemainīgs, gan viļņa garuma un frekvences reizinājums, t.i., c = λν, tad, zinot viļņa garumu, jūs zināt arī frekvenci. (Biežums parasti tiek attēlots ar grieķu burtu nu.)
Kā noteikt viļņa garumu
Gaismas viļņu raksturu var parādīt, izlaižot monohromatisko (tikai viena viļņa garuma) gaismu caur divām ļoti tuvām caurumiem (vai līdzvērtīgi caur difrakcijas režģi). Gaisma no divām caurumu caurumiem traucē viens otru, radot spilgtu un tumšu līniju modeli uz tālās sienas, atklājot gaismas viļņu raksturu.
Reila kritērijs
Šo pašu atcelšanas un palielināšanas modeli var redzēt ūdens viļņos, ko rada divi tuvumā esošie bobi. Pīķi atceļ viļņu sile, bet smailes pastiprina smailes. Pēc rakstu mēra un attāluma starp spraugām vienādojums, ko sauc par Reila kritēriju, var noteikt gaismas viļņu viļņa garumu. Lai aprēķinātu lielākas enerģijas, piemēram, rentgena stariem, režģu vietā tiek izmantota kristāla difrakcija. Rentgenstari atstaro kristāla režģi, piemēram, NaCl, un veido arī traucējumu modeļus.
Enerģija uz fotonu
Fotona enerģija ir saistīta ar tā frekvenci un - tā kā c = λν - ar viļņa garumu. Saistība ir E = hν, kur h ir Plankas konstante. Vienība, ko parasti izmanto fotonu enerģijai, ir elektronvolts (eV). Elektronvoltne ir elektrona kinētiskās enerģijas izmaiņas, pārvietojoties no vietas, kur sprieguma potenciāls ir V, uz vietu, kur tas ir V + 1. Gamma staru enerģija ir aptuveni miljons eV. Radiofrekvenču pretējā galā radioviļņu enerģija ir miljona līdz miljardā daļa eV. Redzamais spektrs ir starp tiem, aptuveni piecos eV.
Sarkanā maiņa
Īpaša relativitāte nosaka, ka gaisma no ātruma pārsniegšanas objekta, šķiet, joprojām virzās uz universālo konstanti c, pat objektam, kas atkāpjas tikpat ātri kā galaktikas. Turpmāk teorija nosaka, ka viļņa garums mainās, saīsinot proporciju, ko nosaka objekta ātrums attiecībā pret novērotāju. Pagarinājums ir novērojams attālināmā objekta spektrā. Konkrēti objekta gaismu absorbējošās un gaismu izstarojošās gāzes emisijas līnijas nobīdās uz spektra garāka viļņa garumu. Gaismas nobīdi var izmērīt no spektrogrāfa, ņemot vērā absolūtās viļņa garuma izmaiņas, t.i., nm vai... Vai arī spektroskopisko nobīdi var pārveidot par attāluma objekta ātrumu un izmērīt vai nu kilometri sekundē vai (jo galaktikas mērogā ātrumi ir tik lieli) kā gaismas ātruma proporcija, piem., 0.5c.