V čem se meri svetloba?

Svetloba se meri v številnih enotah. Njegova valovna dolžina, λ, se meri v... ngstromih in nanometrih. Njegova frekvenca se meri v hercih. Njegova energija se običajno meri v elektronskih voltih (eV), saj so Jouli preveliki, da bi bili praktični. Njegov rdeči premik se meri bodisi v enotah za kratke razdalje (če merimo premik v emisijskih linijah na spektrografu) bodisi v enotah hitrosti glede na to, kako hitro se objekt umika.

... ngstrom (...) je 10 ^ -10 metrov. Nanometer (nm) je 10 ^ -9 metrov. Valovne dolžine elektromagnetnega spektra se raztezajo od 10 ^ 12 nm do 10 ^ -3 nm. Nanometer je valovna dolžina mehkega rentgenskega fotona. Vidni obseg svetlobe je 400-750 nm. Upoštevajte, da ker je svetlobna hitrost konstantna in je zmnožek valovne dolžine in frekvence, tj. C = λν, potem poznavanje valovne dolžine pomeni, da poznate tudi frekvenco. (Pogostost je ponavadi predstavljena z grško črko nu.)

Valovno naravo svetlobe lahko razstavimo tako, da monokromatsko (samo z eno valovno dolžino) svetlobo prepustimo skozi dve zelo tesni luknjici (ali enako skozi difrakcijsko rešetko). Svetloba iz obeh luknjic se medsebojno moti in na oddaljeni steni ustvarja vzorec svetlih in temnih črt, ki razkrivajo valovni značaj svetlobe.

Isti vzorec odpovedi in povečanja je mogoče videti v vodnih valovih, ki sta jih ustvarila dva bližnja boba. Vrhovi izničijo korita valov, medtem ko vrhovi okrepijo vrhove. Iz meritve vzorcev in razdalje med režami lahko enačba, imenovana Rayleighovo merilo, določi valovno dolžino svetlobnih valov. Za izračun višjih energij, na primer za rentgenske žarke, se namesto rešetk uporablja kristalna difrakcija. Rentgenski žarki odbijajo kristalno mrežo, npr. NaCl, in tvorijo tudi interferenčne vzorce.

Energija fotona je povezana z njegovo frekvenco in - ker je c = λν - z njegovo valovno dolžino. Razmerje je E = hν, kjer je h Planckova konstanta. Enota, ki se običajno uporablja za energijo fotonov, je elektronski volt (eV). Elektronski volt je sprememba kinetične energije elektrona, ki se premika od mesta, kjer je napetostni potencial V do mesta, kjer je V + 1. Gama žarki imajo energijo približno milijon eV. Na nasprotnem koncu spektra imajo radijski valovi energijo od milijonte do milijarde eV. Vidni spekter je vmes, približno pet eV.

Posebna relativnost narekuje, da se zdi, da svetloba s hitrostnega predmeta še vedno potuje z univerzalno konstanto c, tudi če se objekt umika tako hitro kot galaksije. Teorija nadaljuje, da se valovna dolžina spreminja in skrajša za delež, določen s hitrostjo predmeta glede na opazovalca. Podaljšanje je opazno v spektru oddaljenega predmeta. Natančneje, emisijske črte plina, ki absorbira svetlobo in oddaja svetlobo predmeta, se premikajo proti koncu valovnih dolžin spektra. Premik svetlobe lahko merimo s spektrografa glede na absolutno spremembo valovne dolžine, to je v nm ali... Ali spektroskopski premik lahko pretvorimo v hitrost predmeta, ki se sprejema, in ga izmerimo v kilometrov na sekundo ali (ker so na galaktični lestvici hitrosti tako visoke) kot delež svetlobne hitrosti, npr. 0,5 c.