Contenuto
- ... ngstroms e nanometri
- Come determinare la lunghezza d'onda
- Criterio di Rayleigh
- Energia per fotone
- Red Shift
La luce è misurata in molte unità. La sua lunghezza d'onda, λ, è misurata sia in ... ngstrom che in nanometri. La sua frequenza è misurata in Hertz. La sua energia viene solitamente misurata in elettronvolt (eV), poiché i joule sono troppo grandi per essere pratici. Il suo spostamento rosso viene misurato in unità a breve distanza (se si misura lo spostamento nelle linee di emissione sullo spettrografo) o in unità di velocità, dalla velocità con cui l'oggetto sta riprendendo.
... ngstroms e nanometri
An ... ngstrom (...) è 10 ^ -10 metri. Un nanometro (nm) è 10 ^ -9 metri. Le lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico si estendono da 10 ^ 12 nm a 10 ^ -3 nm. Un nanometro è la lunghezza d'onda di un fotone a raggi X morbido. Il raggio di luce visibile è di 400-750 nm. Si noti che poiché la velocità della luce è sia costante che un prodotto di lunghezza d'onda e frequenza, ovvero c = λν, quindi conoscere la lunghezza d'onda significa che si conosce anche la frequenza. (La frequenza è solitamente rappresentata con la lettera greca nu.)
Come determinare la lunghezza d'onda
La natura ondulatoria della luce può essere esibita lasciando passare la luce monocromatica (di una sola lunghezza d'onda) attraverso due fori molto vicini (o equivalentemente attraverso una griglia di diffrazione). La luce dei due fori di spillo interferisce tra loro, creando uno schema di linee chiare e scure su un muro distante, rivelando il carattere ondoso della luce.
Criterio di Rayleigh
Lo stesso schema di annullamento e aumento può essere visto nelle onde d'acqua create da due bob vicini. I picchi annullano le depressioni delle onde, mentre i picchi rinforzano i picchi. Dalla misura dei motivi e dalla distanza tra le fessure, un'equazione chiamata criterio di Rayleigh può determinare la lunghezza d'onda delle onde luminose. Per calcolare energie più elevate, come per i raggi X, al posto dei reticoli viene utilizzata la diffrazione dei cristalli. I raggi X si riflettono su un reticolo cristallino, ad esempio NaCl, e formano anche schemi di interferenza.
Energia per fotone
L'energia di un fotone è correlata alla sua frequenza e - poiché c = λν - alla sua lunghezza d'onda. La relazione è E = hν, dove h è costante di Plancks. L'unità normalmente utilizzata per l'energia dei fotoni è l'elettron-volt (eV). Un elettrone volt è la variazione di energia cinetica di un elettrone che si sposta da un luogo in cui il potenziale di tensione è V in un luogo in cui è V + 1. I raggi gamma hanno un'energia di circa un milione di eV. All'estremità opposta dello spettro, le onde radio hanno energia dal milionesimo al miliardesimo di eV. Lo spettro visibile è nel mezzo, a circa cinque eV.
Red Shift
La relatività speciale impone che la luce proveniente da un oggetto in accelerazione sembri ancora viaggiare sulla costante universale c, anche per un oggetto che si allontana con la stessa velocità delle galassie. La teoria prosegue dettando che la lunghezza d'onda cambia, accorciando di una proporzione determinata dalla velocità dell'oggetto rispetto all'osservatore. L'allungamento è osservabile nello spettro degli oggetti sfuggenti. In particolare, le linee di emissione del gas che assorbe la luce e che emette luce dell'oggetto si spostano verso la fine della lunghezza d'onda più lunga dello spettro. Lo spostamento della luce può essere misurato dallo spectografo in termini di variazione assoluta della lunghezza d'onda, cioè in nm o .... O lo spostamento spettroscopico può essere convertito nella velocità dell'oggetto che ricorre e misurato in chilometri al secondo, oppure (perché su una scala galattica, le velocità sono così elevate) in proporzione alla velocità della luce, ad esempio 0,5c.