Co jest mierzone w świetle?

Światło jest mierzone w wielu jednostkach. Jego długość fali, λ, jest mierzona zarówno w ...ngstromach, jak i nanometrach. Jego częstotliwość jest mierzona w hercach. Jego energię mierzy się zwykle w elektronowoltach (eV), ponieważ dżule są zbyt duże, aby były praktyczne. Jego przesunięcie ku czerwieni jest mierzone w jednostkach bliskiej odległości (jeśli mierzy się przesunięcie linii emisyjnych na spektrografie) lub w jednostkach prędkości, na podstawie szybkości oddalania się obiektu.

...ngstrom (...) to 10^-10 metrów. Nanometr (nm) to 10^-9 metrów. Długości fal widma elektromagnetycznego rozciągają się od 10 ^ 12 nm do 10 ^ -3 nm. Nanometr to długość fali miękkiego fotonu rentgenowskiego. Widoczny zakres światła to 400-750 nm. Zauważ, że ponieważ prędkość światła jest zarówno stała, jak i iloczynem długości fali i częstotliwości, tj. c = λν, to znajomość długości fali oznacza, że ​​znasz również częstotliwość. (Częstotliwość jest zwykle reprezentowana przez grecką literę nu.)

Falowy charakter światła można wykazać przepuszczając monochromatyczne (tylko o jednej długości fali) światło przez dwa bardzo bliskie otworki (lub równoważnie przez siatkę dyfrakcyjną). Światło z dwóch otworków interferuje ze sobą, tworząc wzór jasnych i ciemnych linii na odległej ścianie, ujawniając falowy charakter światła.

Ten sam wzór anulowania i wzmocnienia można zaobserwować w falach wodnych utworzonych przez dwa pobliskie boby. Szczyty znoszą doliny fal, podczas gdy szczyty wzmacniają szczyty. Na podstawie miary wzorów i odległości między szczelinami równanie zwane kryterium Rayleigha może określić długość fal świetlnych. Aby obliczyć wyższe energie, na przykład dla promieni rentgenowskich, zamiast siatek stosuje się dyfrakcję kryształów. Promienie rentgenowskie odbijają się od sieci krystalicznej, np. NaCl, i tworzą również wzory interferencyjne.

Energia fotonu jest powiązana z jego częstotliwością i – ponieważ c = λν – z jego długością fali. Relacja to E = hν, gdzie h jest stałą Plancka. Jednostką zwykle używaną dla energii fotonów jest elektronowolt (eV). Elektrowolt to zmiana energii kinetycznej elektronu przemieszczającego się z miejsca, w którym potencjał napięcia wynosi V do miejsca, w którym wynosi V+1. Promienie gamma mają energię około miliona eV. Na przeciwległym końcu spektrum fale radiowe mają energię od milionowej do miliardowej części eV. Widmo widzialne znajduje się pomiędzy, przy około pięciu eV.

Szczególna teoria względności podpowiada, że ​​światło pędzącego obiektu nadal wydaje się podróżować z uniwersalną stałą c, nawet w przypadku obiektu oddalającego się tak szybko, jak robią to galaktyki. Teoria dalej dyktuje, że długość fali zmienia się, skracając się o proporcję określoną przez prędkość obiektu względem obserwatora. Wydłużenie jest widoczne w widmie oddalającego się obiektu. W szczególności linie emisyjne gazu absorbującego i emitującego światło obiektu przesuwają się w kierunku dłuższego końca widma. Przesunięcie światła można zmierzyć ze spektografu w postaci bezwzględnej zmiany długości fali, tj. w nm lub... Lub przesunięcie spektroskopowe można przeliczyć na prędkość oddalającego się obiektu i zmierzyć albo w kilometrów na sekundę, czyli (ponieważ w skali galaktycznej prędkości są tak duże) jako proporcja prędkości światła, np. 0,5c.