Innehåll
- ... nströmmar och nanometer
- Hur man bestämmer våglängden
- Rayleigh Kriterium
- Energi per foton
- Rödförskjutning
Ljus mäts i många enheter. Dess våglängd, λ, mäts i både ... ngström och nanometer. Dess frekvens mäts i Hertz. Dess energi mäts vanligtvis i elektron volt (eV), eftersom Joules är för stora för att vara praktiska. Dess röda växling mäts i antingen korta avståndsenheter (om man mäter växlingen i emissionslinjerna på spektrografen) eller i hastighetsenheter, från hur snabbt objektet tar emot.
... nströmmar och nanometer
En ... ngström (...) är 10 ^ -10 meter. En nanometer (nm) är 10 ^ -9 meter. Våglängderna för 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 både är konstant och en produkt med våglängd och frekvens, dvs c = λν, då vet du våglängden att du också känner till frekvensen. (Frekvensen representeras vanligtvis med den grekiska bokstaven nu.)
Hur man bestämmer våglängden
Ljus vågkaraktär kan uppvisas genom att låta monokromatisk (med endast en våglängd) ljus genom två mycket nära tapphål (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, vilket avslöjar ljusets vågkaraktär.
Rayleigh Kriterium
Samma annullerings- och förstärkningsmönster kan ses i vattenvågor skapade av två närliggande bobs. Topparna avbryter vågornas dalar, medan toppar 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 gitter. Röntgenstrålarna reflekterar ett kristallgitter, t.ex. NaCl, och bildar också interferensmönster.
Energi per foton
En fotons 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 fotoner energi är elektronvolten (eV). En elektronvolt 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 motsatt ände av spektrumet har radiovågor energi från en miljon till miljardel av en eV. Det synliga spektrumet är däremellan, cirka fem eV.
Rödförskjutning
Speciell relativitet dikterar att ljuset från ett hastighetsobjekt fortfarande verkar resa vid den universella konstanten c, även för ett objekt som går tillbaka så snabbt som galaxerna gör. Teorin fortsätter att diktera att våglängden ändras, vilket förkortas med en proportion bestämd av objektets hastighet relativt observatören. Förlängningen kan observeras i det försvagande objektets spektrum. Specifikt förändrar emissionens ledningar för den ljusabsorberande och ljusemitterande gasen från föremålet mot spektrumets längre våglängdsände. Ljusskiftet kan mätas från spektografen i termer av den absoluta våglängdförändringen, dvs i nm eller .... Eller den spektroskopiska växlingen kan konverteras till det mottagande objektets hastighet och mätas antingen i kilometer per sekund (på grund av att i galaktisk skala är hastigheterna så höga) som en del av ljusets hastighet, t.ex. 0,5c.