Lumina se măsoară în multe unități. Lungimea sa de undă, λ, este măsurată atât în ... ngstromi, cât și în nanometri. Frecvența sa este măsurată în Hz. Energia sa este de obicei măsurată în electroni-volți (eV), deoarece Joule sunt prea mari pentru a fi practice. Red-shift-ul său este măsurat fie în unități de distanță scurtă (dacă se măsoară deplasarea în liniile de emisie pe spectrograf), fie în unități de viteză, de la cât de repede se întoarce obiectul.
... ngstromi și nanometri
Un... ngstrom (...) are 10 ^ -10 metri. Un nanometru (nm) este de 10 ^ -9 metri. Lungimile de undă ale spectrului electromagnetic se întind de la 10 ^ 12 nm la 10 ^ -3 nm. Un nanometru este lungimea de undă a unui foton cu raze X moale. Gama vizibilă a luminii este de 400-750 nm. Rețineți că, deoarece viteza luminii este atât constantă, cât și un produs de lungime de undă și frecvență, adică c = λν, atunci cunoașterea lungimii de undă înseamnă că știți și frecvența. (Frecvența este de obicei reprezentată cu litera greacă nu.)
Cum se determină lungimea de undă
Natura undelor luminii poate fi expusă lăsând lumină monocromatică (cu o singură lungime de undă) prin două orificii foarte apropiate (sau echivalent printr-o rețea de difracție). Lumina din cele două orificii interferează una cu cealaltă, creând un model de linii strălucitoare și întunecate pe un perete îndepărtat, dezvăluind caracterul de undă al luminii.
Criteriul Rayleigh
Același model de anulare și creștere poate fi văzut în valurile de apă create de două boburi din apropiere. Vârfurile anulează jgheaburile valurilor, în timp ce vârfurile întăresc vârfurile. Din măsurarea tiparelor și distanța dintre fante, o ecuație numită criteriul Rayleigh poate determina lungimea de undă a undelor luminoase. Pentru a calcula energiile superioare, cum ar fi pentru razele X, se folosește difracția cristalelor în locul rețelelor. Razele X reflectă o rețea de cristal, de exemplu, NaCl și formează și modele de interferență.
Energie pe foton
Energia unui foton este legată de frecvența sa și - din moment ce c = λν - de lungimea sa de undă. Relația este E = hν, unde h este constanta lui Planck. Unitatea utilizată de obicei pentru energia fotonilor este electron-volt (eV). Un electron-volt este schimbarea energiei cinetice a unui electron care se deplasează dintr-un loc în care potențialul de tensiune este V într-un loc în care acesta este V + 1. Razele gamma au o energie de aproximativ un milion de eV. La capătul opus al spectrului, undele radio au energie de la o milionime la miliardime dintr-un eV. Spectrul vizibil este între, la aproximativ cinci eV.
Tura roșie
Relativitatea specială dictează faptul că lumina unui obiect care depășește viteza pare să călătorească la constanta universală c, chiar și pentru un obiect care se retrage la fel de repede ca și galaxiile. Teoria continuă să dicteze că lungimea de undă se schimbă, scurtându-se cu o proporție determinată de viteza obiectului față de observator. Alungirea este observabilă în spectrul obiectului în retragere. Mai exact, liniile de emisie ale gazului absorbant de lumină și emițător de lumină ale obiectului se deplasează spre capătul cu lungime de undă mai lungă al spectrului. Schimbarea luminii poate fi măsurată pe spectograf în termeni de schimbare absolută a lungimii de undă, adică în nm sau... Sau schimbarea spectroscopică poate fi convertită în viteza obiectului care se înregistrează și măsurată fie în kilometri pe secundă sau (deoarece la o scară galactică, viteza este atât de mare) ca proporție a vitezei luminii, de exemplu, 0,5c.
