Em que é medida a luz?

A luz é medida em muitas unidades. Seu comprimento de onda, λ, é medido tanto em... ngstroms quanto em nanômetros. Sua frequência é medida em Hertz. Sua energia é geralmente medida em elétron-volts (eV), uma vez que os Joules são muito grandes para serem práticos. Seu desvio para o vermelho é medido em unidades de curta distância (se medindo o deslocamento nas linhas de emissão no espectrógrafo) ou em unidades de velocidade, de quão rápido o objeto está se afastando.

Um... ngstrom (...) tem 10 ^ -10 metros. Um nanômetro (nm) tem 10 ^ -9 metros. Os comprimentos de onda do espectro eletromagnético vão de 10 ^ 12 nm a 10 ^ -3 nm. Um nanômetro é o comprimento de onda de um fóton de raio-X suave. O alcance visível da luz é de 400-750 nm. Observe que, uma vez que a velocidade da luz é constante e um produto do comprimento de onda e frequência, ou seja, c = λν, saber o comprimento de onda significa que você também conhece a frequência. (A frequência geralmente é representada pela letra grega nu.)

A natureza de onda da luz pode ser exibida deixando luz monocromática (de apenas um comprimento de onda) através de dois orifícios muito próximos (ou equivalentemente através de uma rede de difração). A luz dos dois furos interfere uma na outra, criando um padrão de linhas claras e escuras em uma parede distante, revelando o caráter ondulatório da luz.

Esse mesmo padrão de cancelamento e aumento pode ser visto nas ondas de água criadas por dois bobs próximos. Os picos cancelam os vales das ondas, enquanto os picos reforçam os picos. A partir da medida dos padrões e da distância entre as fendas, uma equação chamada critério de Rayleigh pode determinar o comprimento de onda das ondas de luz. Para calcular energias mais altas, como para os raios X, difração de cristal é usada em vez de grades. Os raios X refletem em uma rede de cristal, por exemplo, NaCl, e também formam padrões de interferência.

A energia de um fóton está relacionada à sua frequência e - já que c = λν - ao seu comprimento de onda. A relação é E = hν, onde h é a constante de Planck. A unidade normalmente usada para a energia dos fótons é o elétron-volt (eV). Um elétron-volt é a mudança na energia cinética de um elétron movendo-se de um lugar onde o potencial de voltagem é V para um lugar onde é V + 1. Os raios gama têm energia de cerca de um milhão de eV. Na extremidade oposta do espectro, as ondas de rádio têm energia de um milionésimo a um bilionésimo de eV. O espectro visível está entre, em torno de cinco eV.

A relatividade especial determina que a luz de um objeto em alta velocidade ainda parece viajar na constante universal c, mesmo para um objeto se afastando tão rápido quanto as galáxias. A teoria continua a ditar que o comprimento de onda muda, encurtando em uma proporção determinada pela velocidade do objeto em relação ao observador. O alongamento é observável no espectro do objeto em retrocesso. Especificamente, as linhas de emissão dos gases que absorvem e emitem luz do objeto mudam em direção ao comprimento de onda mais longo do espectro. O deslocamento de luz pode ser medido fora do espectograma em termos da mudança absoluta de comprimento de onda, ou seja, em nm ou... Ou a mudança espectroscópica pode ser convertida na velocidade do objeto que se afasta e medida em quilômetros por segundo, ou (porque em uma escala galáctica, as velocidades são tão altas) como uma proporção da velocidade da luz, por exemplo, 0,5c.