V čom sa meria svetlo?

Svetlo sa meria v mnohých jednotkách. Jeho vlnová dĺžka λ sa meria v... ngstromoch aj nanometroch. Jeho frekvencia sa meria v Hertzoch. Jeho energia sa zvyčajne meria vo elektrónvoltoch (eV), pretože Jouly sú príliš veľké na to, aby to bolo praktické. Jeho červený posun sa meria buď v jednotkách na krátku vzdialenosť (ak sa meria posun v emisných čiarach na spektrografe), alebo v jednotkách rýchlosti, podľa toho, ako rýchlo je objekt prijímaný.

An... ngstrom (...) je 10 ^ -10 metrov. Nanometer (nm) je 10 ^ -9 metrov. Vlnové dĺžky elektromagnetického spektra sa tiahnu od 10 ^ 12 nm do 10 ^ -3 nm. Nanometer je vlnová dĺžka mäkkého röntgenového fotónu. Viditeľný rozsah svetla je 400-750 nm. Všimnite si, že keďže rýchlosť svetla je konštantná a je produktom vlnovej dĺžky a frekvencie, t. J. C = λν, znalosť vlnovej dĺžky znamená, že poznáte aj frekvenciu. (Frekvencia je zvyčajne predstavovaná gréckym písmenom nu.)

Vlnová povaha svetla sa môže prejaviť tak, že sa monochromatické (iba s jednou vlnovou dĺžkou) svetlo nechá prechádzať dvoma veľmi blízkymi otvormi (alebo ekvivalentne difrakčnou mriežkou). Svetlo z dvoch dierok sa vzájomne interferuje a na vzdialenej stene vytvára vzor jasných a tmavých čiar, ktoré odhaľujú vlnový charakter svetla.

Rovnaký vzor zrušenia a zväčšenia je možné vidieť vo vodných vlnách vytvorených dvoma blízkymi bobmi. Vrcholy rušia žľaby vĺn, zatiaľ čo vrcholy vrcholy zosilňujú. Z miery vzorov a vzdialenosti medzi štrbinami môže rovnica nazývaná Rayleighovo kritérium určiť vlnovú dĺžku svetelných vĺn. Na výpočet vyšších energií, napríklad pre röntgenové lúče, sa namiesto mriežok používa kryštalická difrakcia. Röntgenové lúče odrážajú kryštalickú mriežku, napríklad NaCl, a tiež vytvárajú interferenčné obrazce.

Energia fotónu súvisí s jeho frekvenciou a - keďže c = λν - s jeho vlnovou dĺžkou. Vzťah je E = hν, kde h je Planckova konštanta. Jednotkou obvykle používanou na energiu fotónov je elektrónvolt (eV). Elektrón-volt je zmena kinetickej energie elektrónu pohybujúceho sa z miesta, kde je napäťový potenciál V, do miesta, kde je V + 1. Gama lúče majú energiu asi milión eV. Na opačnom konci spektra majú rádiové vlny energiu miliónty až miliardtinu eV. Viditeľné spektrum je medzi, okolo päť eV.

Špeciálna relativita vyžaduje, aby sa svetlo z rýchlo sa pohybujúceho objektu javilo stále v pohybe s univerzálnou konštantou c, a to aj pre objekt, ktorý ustupoval tak rýchlo ako galaxie. Teória ďalej určuje, že vlnová dĺžka sa skutočne mení a skracuje sa o pomer určený rýchlosťou objektu vo vzťahu k pozorovateľovi. Predĺženie je pozorovateľné v spektre ustupujúceho objektu. Konkrétne sa emisné čiary plynu absorbujúceho svetlo a emitujúceho svetlo objektu posúvajú smerom ku koncu spektra s dlhšou vlnovou dĺžkou. Posun svetla je možné merať mimo spektrografu z hľadiska absolútnej zmeny vlnovej dĺžky, t. J. V nm alebo... Alebo spektroskopický posun možno previesť na rýchlosť prijímajúceho objektu a zmerať ho buď v kilometrov za sekundu alebo (pretože v galaktickom meradle sú rýchlosti také vysoké) ako podiel rýchlosti svetla, napr. 0,5c.