Vsebina
- ... ngstromi in nanometri
- Kako določiti valovno dolžino
- Rayleigh-ovo merilo
- Energija na foton
- Rdeči premik
Svetloba se meri v številnih enotah. Njegova valovna dolžina λ se meri tako v ... ngstromih kot nanometrih. Njegova frekvenca se meri v Hertzu. 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 na kratki razdalji (če merimo premik v emisijskih vodih na spektrografu) bodisi v hitrostnih enotah, od tega, kako hitro se predmet sprejema.
... ngstromi in nanometri
An ... 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. Nanometrom je valovna dolžina mehkega rentgenskega fotona. Vidni obseg svetlobe je 400-750 nm. Upoštevajte, da je svetlobna hitrost tako konstantna kot produkt valovne dolžine in frekvence, to je c = λν, potem poznavanje valovne dolžine pomeni, da poznate tudi frekvenco. (Pogostost je ponavadi predstavljena z grško črko nu.)
Kako določiti valovno dolžino
Valovno naravo svetlobe lahko razstavimo tako, da enobarvno (samo ene valovne dolžine) svetlobe prepustimo skozi dve zelo tesni luknji (ali enakovredno preko difrakcijske rešetke). Svetloba iz obeh luknjic se med seboj moti, kar ustvarja vzorec svetlih in temnih linij na oddaljeni steni in razkriva valovni značaj svetlobe.
Rayleigh-ovo merilo
Ta isti vzorec odpovedi in povečanja je viden v vodnih valovih, ki sta jih ustvarila dva bližnja boba. Vrhovi razveljavljajo korita valov, vrhovi pa krepijo vrhove. Iz meritve vzorcev in razdalje med režami lahko določimo enačbo, imenovano Rayleigh-ovo merilo, valovno dolžino svetlobnih valov. Za izračun višjih energij, na primer za rentgenske žarke, se namesto rešetk uporablja kristalna difrakcija. Rentgenski žarki odsevajo od kristalne rešetke, npr. NaCl, in tvorijo tudi motne vzorce.
Energija na foton
Energija fotona je odvisna od njegove frekvence in - od c = λν - do njegove valovne dolžine. Razmerje je E = hν, kjer je h konstanta Plancksa. Enota, ki se običajno uporablja za energijo fotonov, je elektron-volt (eV). Elektronski volt je sprememba kinetične energije elektrona, ki se premika iz mesta, kjer je napetostni potencial V, na mesto, kjer je V + 1. Gama žarki imajo energijo približno milijon eV. Na nasprotnem koncu spektra imajo radijski valovi energijo od milijona do milijarde eV. Vidni spekter je vmes, približno na pet eV.
Rdeči premik
Posebna relativnost narekuje, da svetloba iz prehitrega objekta še vedno potuje pri univerzalni konstanti c, tudi za objekt, ki se umika tako hitro kot galaksije. Teorija še naprej narekuje, da se valovna dolžina spreminja in se skrajša za delež, določen s hitrostjo predmeta glede na opazovalca. Podaljševanje je opaziti v spektru odsekanih predmetov. Natančneje, emisijske črte plina, ki absorbira svetlobo in oddajajo svetlobo predmeta, se premikajo proti koncu dolge valovne dolžine spektra. Premik svetlobe je mogoče izmeriti s spektografom glede na absolutno spremembo valovne dolžine, tj. V nm ali .... Ali pa se lahko spektroskopski premik pretvori v hitrost sprejemljivega predmeta in izmeri bodisi v kilometrih na sekundo, ali (ker so v galaktični lestvici hitrosti tako visoke) kot delež hitrosti svetlobe, npr. 0,5c.