Ljus mäts i många enheter. Dess våglängd, λ, mäts i både... ngström och nanometer. Frekvensen mäts i Hertz. Dess energi mäts vanligtvis i elektronvolt (eV), eftersom Joule är för stor för att vara praktisk. Dess röda skift mäts i antingen kortdistansenheter (om mätning av skiftet i emissionslinjerna på spektrografen) eller i hastighetsenheter, från hur snabbt objektet tar emot.
... ngström och nanometer
En... ngström (...) är 10 ^ -10 meter. En nanometer (nm) är 10 ^ -9 meter. Våglängderna i det elektromagnetiska spektrumet sträcker sig från 10 ^ 12 nm till 10 ^ -3 nm. En nanometer är våglängden för en mjuk röntgenfoton. Det synliga ljusområdet är 400-750 nm. Observera att eftersom ljusets hastighet är både konstant och en produkt av våglängd och frekvens, dvs c = λν, så vet du våglängden att du också känner till frekvensen. (Frekvensen representeras vanligtvis med den grekiska bokstaven nu.)
Hur man bestämmer våglängden
Ljusets vågkaraktär kan uppvisas genom att släppa monokromatiskt (endast en våglängd) ljus genom två mycket nära nålhål (eller motsvarande genom ett diffraktionsgitter). Ljuset från de två nålhålen stör varandra och skapar ett mönster av ljusa och mörka linjer på en avlägsen vägg som avslöjar ljusets vågkaraktär.
Rayleigh-kriterium
Samma annullerings- och förstärkningsmönster kan ses i vattenvågor som skapats av två närliggande bobbar. Topparna avbryter vågarnas tråg, medan topparna förstärker topparna. Från måttet på mönstren och avståndet mellan slitsarna, kan en ekvation som kallas Rayleigh-kriteriet bestämma våglängden för ljusvågorna. För att beräkna högre energier, som för röntgenstrålar, används kristaldiffraktion istället för galler. Röntgenstrålarna reflekterar från ett kristallgitter, t.ex. NaCl, och bildar också interferensmönster.
Energi per foton
En fotonas energi är relaterad till dess frekvens och - eftersom c = λν - till dess våglängd. Relationen är E = hν, där h är Plancks konstant. Enheten som vanligtvis används för fotonenergi är elektronvolt (eV). En elektron-volt är förändringen i kinetisk energi hos en elektron som rör sig från en plats där spänningspotentialen är V till en plats där den är V + 1. Gamma-strålar har en energi på cirka en miljon eV. I den motsatta änden av spektrumet har radiovågor energi på en miljon till miljardedel av en eV. Det synliga spektrumet är däremellan, cirka fem eV.
Rödförskjutning
Särskild relativitet dikterar att ljuset från ett fortgående objekt fortfarande verkar färdas vid den universella konstanten c, även för ett objekt som går tillbaka så snabbt som galaxer gör. Teorin fortsätter att diktera att våglängden ändras och förkortas med en proportion bestämd av objektets hastighet i förhållande till observatören. Förlängningen kan observeras i det vikande objektets spektrum. Specifikt skiftar emissionsledningarna för den ljusabsorberande och ljusemitterande gasen från objektet mot den längre våglängdsänden av spektrumet. Ljusförskjutningen kan mätas från spektografen i termer av den absoluta våglängdsförändringen, dvs i nm eller... Eller så kan det spektroskopiska skiftet omvandlas till det mottagande objektets hastighet och mätas antingen in kilometer per sekund, eller (på grund av galaktisk skala är hastigheterna så höga) som en andel av ljusets hastighet, t.ex. 0,5c.